BIM技术在建筑智能化中的应用

杨 熊, 于军琪, 赵安军

(西安建筑科技大学 信息与控制工程学院, 陕西 西安 710055)



BIM技术在建筑智能化中的应用

杨 熊, 于军琪, 赵安军

(西安建筑科技大学 信息与控制工程学院, 陕西 西安 710055)

介绍了BIM技术的特点,分析了BIM技术在建筑智能化设计阶段、施工阶段、交付运行阶段的应用。提出BIM技术具有可视性、协调性、模拟性、信息完备性等特征,满足了建筑智能化的要求,可缩短工期,降低成本,从而提升项目价值,在建筑智能化领域具有广阔的应用前景。

BIM技术; 建筑智能化; 设计阶段; 施工阶段

杨 熊(1990—),男,硕士研究生,研究方向为智能建筑。

0 引 言

建筑信息模型(Building Information Modeling BIM)技术以建筑工程项目的各项相关信息数据为模型基础,通过建立三维建筑模型,模拟建筑物所具有的真实信息。在建筑项目中,利用BIM建筑完整信息来进行指导施工,在很大程度上可缩短工期、降低成本、减少资源浪费,从而提升项目价值[1-2]。

1 BIM技术特点

(1) 可视化。可视化使以往图纸上线条式的构建变成了一种三维的立体实物图,为各个建设项目的参与方提供了便捷性。尤其在项目设计、建造、运行过程中,各方的沟通、讨论、决策都是在可视化状态下进行的。

(2) 协调性。由于传统建筑行业的模式是离散、顺序化的,导致设计环节施工阶段常出现由于沟通不畅而出现的碰撞问题。BIM在整个建筑周期的前期可以规避掉这些碰撞,不仅可以提高整个建筑的设计质量,也缩短了工期,降低了费用成本。

(3) 模拟性。BIM技术可以模拟难以实际进行的操作,如在设计阶段进行节能模拟、日照模拟、热传导模拟等,施工阶段进行四维(在三维模型中加入时间信息)施工模拟,从而确定合理的施工方案,还可以进行五维(四维模拟中加入造价信息)施工模拟,从而实现成本控制[3]。

(4) 优化性。BIM提供了建筑完整的实际信息,包括建筑物几何信息、物理信息、规则信息、构件的属性、性能信息等。现代建筑物的复杂程度高,BIM技术及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。如把项目的投资和回报结合起来,使业主对设计方案更具有选择性;对施工方案进行优化,可以显著地降低项目成本。

(5) 可出图性。BIM出图突出的特点体现在立面图的导出,模型完成后可以随意导出各个立面图和平面图。

(6) 信息完备性。BIM除了对项目三维模型的展示,还包括完整的工程信息描述,如建筑材料的名称、特性、供应厂商、造价信息等，以及施工工序、进度偏差、荷载试验、各个构建在逻辑上的联系。

(7) 一体化性。在整个建筑生命周期的不同阶段,BIM建筑信息一致,并且随着项目的进展,各个信息能够自动更新。

(8) 参数化性。BIM建筑模型中,各个构件都具有一定的参数限制,不同构件的参数存在一定的关联性,对同类构建参数的修改就可以改变整个模型中该构件的特性和类型属性。

2 建筑智能化发展要求

建筑智能化以建筑物为平台,基于各类智能化信息的综合运用,集构架、系统、应用、管理及优化组合为一体,具有感知、传输、记忆推理、判断和决策的综合智慧能力,形成以人、建筑、环境、互为协调的综合体,为人们提供安全、高效、便利和可持续发展功能环境。随着科技的不断发展,人们对建筑智能化提出了更高的要求。

(1) 创造安全、健康、舒适宜人的办公、生活环境。建筑智能化首先确保安全和健康,其空调系统能检测出空气中的有害污染物含量,并自动消毒。智能大厦化对温度、湿度、光照自动调节,甚至控制色彩、背景噪声与味道。智能化的小区应具备一卡通系统,使门禁、物业、水电费等更加便捷。

(2) 绿色节能。据有关数据显示,建筑空调和照明系统的能耗很大,约占总能耗的70%,在满足使用者对环境要求的前提下,建筑智能化应尽可能地利用自然光和大气冷量或热量来调节室内的温度,最大限度节省能源,对室内环境实施不同标准的自动化控制。

(3) 满足多种用户对不同环境功能的要求。传统建筑根据事先给定的功能要求,完成其建筑与结构设计,如办公的小开间不允许改成大堂,建筑智能化要求其结构设计必须具有智能化,除支持楼宇自动化、办公自动化、通信自动化功能实现外,必须具备开放式、大跨度框架结构,允许用户迅速、方便地改变建筑物的使用功能或重新规划建筑平面。室内办公所必需的通信和电力设备也具有极大的灵活性,通过结构化综合布线系统,在室内分布多种弱电和强电插座,只要改变跳接线,就可以迅速地改变插座功能。

(4) 现代化的办公和通信条件,大大提升办公效率。在建筑智能化中,用户及时获得金融商业情报及各种数据库中的最新信息;通过国际计算机通信网络,随时与各地的企业开展各种业务。

3 BIM技术在建筑智能化中的应用

BIM技术在建筑智能化的全生命周期应用如图1所示。

图1 BIM技术在建筑智能化的全生命周期应用

3.1 在建筑智能化设计阶段的应用

在概念设计阶段,设计人员可以将建筑用地的各种勘测信息导入到BIM信息库中。经过对自然因素和人工因素等综合计算,进行可行性研究,即利用BIM技术搭建场地环境模型,进行日照分析,并根据BIM模型提供的模拟数据,确定更加合理化的建筑形体[4]。

在方案设计阶段,设计人员根据环境和方位的具体关系,提出机电方案、环境布局,并利用BIM软件对多个方案进行数量化对比,选出符合可持续发展和智能化的设计方案。

在初步设计阶段,土建专业根据方案的可行性和合理性,创建建筑和结构初步设计模型。机电专业基于模型在BIM平台上协同设计,提高设计的质量和进度。

在施工设计阶段,利用BIM软件可以解决施工安装、技术方法、材料配比、工程预算等方面的问题。土建专业和机电专业还可进行冲突检测、三维布管布线、负载计算、竖向净空优化等基本应用,创建土建和机电施工图设计模型,并交付至施工准备阶段[5]。

3.2 在建筑智能化施工阶段的应用

据统计,建筑项目普遍存在效率低下的问题。在施工阶段,由于BIM集成了材料、场地、机械设备、人员组成、天气状况等信息,并且以天为单位进行施工模拟,可以直观地反映施工的各项工序,方便施工单位协调各专业的施工顺序,合理组织班组进场施工,进行机械准备、材料周转等。

另外,施工人员可以通过BIM的协调性了解本专业的施工重点以及与相关专业的施工注意事项，提高施工质量、进度和效率。

3.3 在建筑智能化交付运行的应用

在建设工程结算期,BIM软件中包含可运算的信息,可自动识别模型中不同构件的名称、属性、尺寸、数量、性质等,进行数据统计。造价人员可以将BIM统计信息导出并进行汇总,简化了施工算量的程序,提高了工程量的准确性。

由于BIM技术集成了建筑全生命周期中完整的信息,因此在运行维护阶段,可以给建筑的维修、保养带来巨大的便利。

4 结 语

简要介绍了BIM技术的特点,分析了BIM技术在建筑智能化中的应用。BIM技术具有可视性、协调性、模拟性、信息完备性等特征,可满足建筑智能化的安全性、高效性、舒适性、快捷性等要求,推动现代建筑行业的不断创新,具有非常广阔的应用前景。

[1] 杨志,邓仁明,周齐国.建筑智能化系统及工程应用[M].北京:化学工业出版社,2002.

[2] 王娜.建筑智能化与可持续发展[J].低压电器,2009(20):55-59.

[3] 黄亚斌.BIM技术在建筑设计中的应用实现[J].土木建筑工程信息技术,2010，12(2):71-78.

[4] 蔡伟庆.BIM的应用、风险和挑战[J].建筑技术,2015,46(2):134-137.

[5] 胡珉,蒋中行.预制装配式建筑的BIM设计标准研究[J].建筑技术,2016,47(8):678-682.

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Application of BIM Technology in Building Intelligence

YANG Xiong,YU Junqi,ZHAO Anjun

(School of Information and Control Engineering, Xi’an University of

Architecture and Technology, Xi’an 710055 China)

This paper introduced the characteristics of building information modeling(BIM) technology,and analyzed the applications of BIM technology in the design stage,construction stage and operation stage of intelligent building.BIM technology has the characteristics of visuality,harmony,imitativeness and information completeness,and meets the requirements of building intellgence,which shortens the construction period and reduces the costs.BIM technology improves the project value,and has an extensive prospect in building intelligence field.

building information modeling(BIM) technololgy; building intelligence; design stage; construction stage

TU 855

B

1674-8417(2016)10-0041-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.10.012

2016-09-28

于军琪(1969—),男,教授，博士生导师,研究方向为建筑智能与节能控制技术。

赵安军(1975—),男,副教授,研究方向为智能建筑。