BIM技术的可视化施工与绿色建筑

BIM技术的可视化施工与绿色建筑

赵久文牟磊李响

中国建筑第八工程局有限公司天津110000

摘要：近年来，有关绿色建筑，从节能、节地、节水、节材、环境保护以及运营管理等方面，新的理论理念、政策法规、设备技术等大量出现掀起高潮。BIM技术是以“信息”为核心，贯穿了建筑物的全生命周期，它的出现掀起了建筑业的新一轮革命。而建筑行业的信息化发展在很大程度上取决于建筑施工阶段的信息化程度。我国住建部在“十二五”信息化发展纲要中，明确提出要实现建筑企业信息系统的普及，加快建筑信息模型（BIM）等新技术在工程中的推进及应用，普及可视化、参数化、三维模型设计，以提高设计水平，降低工程投资，在建筑的全寿命周期内实现以最简单可行的技术换取集生态、节能、环保、健康、和谐一体的真正的绿色建筑。

关键词：BIM；可视化；绿色建筑

1BIM技术、可视化简介

1.1BIM技术

BIM技术的鼻祖是“BIM之父”ChuckEastman教授，他于1975年创建了BIM理念，随后得到了世界各国的重视，迄今为止，人们对BIM技术的研究已经经历了萌芽阶段、产生阶段及发展阶段这三个阶段。具体来说，BIM技术指的是“建筑信息模型”，其模型建立的基础是建筑工程项目的各项相关信息和数据，通过数字信息仿真来对建筑物的真实信息进行模拟。BIM技术具有可视化、模拟性、优化性、协调性及可出图性等五大特点。自BIM技术出现及应用到建筑工程当中以来，其在提升建筑施工效率、缩短建筑施工工期、提高建筑质量及降低建筑造价成本等方面起到了非常重要的促进作用。

1.2“可视化”

“可视化”（visualization）其实质是利用计算机的图形图像处理技术，把各种数据信息转换成合适的图形图像在屏幕上展示出来。这一过程涉及到图形学、几何学、辅助设计和人机交互等领域知识。

在20世纪上半叶，人们就已经利用多种统计表格和图形这些相对原始的可视化技术来分析各种数据。在1986年10月，美国国家科学基金会在其举办的“图形、图像处理和工作站”讨论会上，“科学计算可视化”的概念第一次被正式提出。1987年，由布鲁斯・麦考梅克等人所编写的美国国家科学基金会报告《VisualizationinScientificComputing》[1]，对可视化技术领域产生了大幅度的促进和刺激。人们不但利用医学扫描仪和显微镜之类的数据采集设备产生大型的数据集，而且还利用可以保存文本、数值和多媒体信息的大型数据库来收集数据。因而，就要高级的计算机图形学技术与方法来处理和可视化这些规模庞大的数据集。二十世纪90年代初期，人们发起了“信息可视化”的研究领域，其支持抽象的异质数据集的分析工作。因此，目前人们正在逐渐接受这个同时涵盖科学可视化与信息可视化领域的新生术语“数据可视化”。

2BIM解决的问题

BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。一个完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用。BIM具有单一工程数据源，可解决分布式、异构工程数据之间的一致性和全局共享问题，支持建设项目生命期中动态的工程信息创建、管理和共享。

（1）现代建筑越来越复杂，技术要求越来越高。BIM技术用于工程设计可实现三维设计；实现不同专业设计之间的信息共享；实现虚拟设计和智能设计，实现设计碰撞检测、能耗分析、成本预测等；用于施工及可实现集成项目交付PD（IntegratedProductDevelopment）管理；实现动态、集成和可视化的4D施工管理，将建筑物及施工现场3D模型与施工进度相链接，并与施工资源和场地布置信息集成一体，建立4D施工信息模型。实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的动态集成管理及施工过程的可视化模拟将复杂工程可视化利用虚拟三维模型，模拟施工，可使各专业协同工作，发现各专业之间三维碰撞检测，及时发现调整设计，避免施工浪费，降低风险。

（2）BIM技术应用还可实现项目各参与方协同工作、信息共享，基于网络实现文档、图档和视档的提交、审核、审批及利用。项目各参与方通过网络协同工作，进行工程洽商、协调，实现施工质量、安全、成本和进度的管理和监控。

（3）实现虚拟施工：在计算机上执行建造过程，虚拟模型可在实际建造之前对工程项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测，包括施工方法实验、施工过程模拟及施工方案优化等。

3基于BIM技术的可视化施工

BIM技术是贯穿于建设生命全过程的技术模式，在设计施工阶段具体应用价值体现在以下几个方面：

3.1将二维建筑图纸转换为三维模型

利用某工程已有的二维图纸，建立其三维模型。三维建模主要分为场地建模、土建建模、设备专业建模，最后整合，形成全专业整体模型[4]。与传统的三维模型不同的是，BIM信息模型为一个完整的三维模型，各种平、立、剖面图只是各方向的二维剖切图，多视图的三维设备布置，同时有多重尺寸进行精确定位，从而生成正确无误的整体模型；所有的建筑表皮幕墙、结构梁柱、设备管道都以三维方式分图层置于一个BIM模型中，这样非本专业人员相较于原二维图纸能更容易读图，也更方便各专业人员的协调沟通；而这一三维模型，在施工配合阶段也能很好的对施工进度进行实时的显示，方便设计方与施工方的沟通。

3.2突出模型局部复杂结构，进行直观分析

通过对复杂结构的分析为重要部位施工提供视觉上的参考，进一步确认设计的建筑空间和各系统关系，对设计进行初步检验，对建筑的构造和布局也有了更加清晰的认识和理解。例如检查空间是否能够确保其他工作正常运行，检查复杂节点钢筋布置以及混凝土浇灌空间检查、管道排布之间的碰撞检查。

3.3对设备管线及结构的错漏碰缺检测

在设计时，往往由于各专业设计师之间的信息传达不全面，而出现各种专业之间的碰撞问题，例如暖通等专业中的管道在进行布置时，由于施工人员的图纸是根据各专业的不同各自绘制的施工图纸，在真正施工过程中，可能在管线布置处正好有结构设计的梁等构件在此妨碍着管线的布置，利用BIM技术对管线碰撞检查的功能，不但能彻底消除硬碰撞、软碰撞，优化工程设计，避免施工中不必要的返工，最大限度减少施工变更，助力控制施工进度，而且优化净空，优化管线排布方案，使施工完成更便捷，问题呈现更清晰，提高施工管理的质量与效率。

3.4模拟实际现场，提出合理的解决方案、指导设备安装与施工

在这一阶段通过BIM模型对施工进度的模拟控制，对各参与方信息的整合和验证，无论是施工方、监理方、甚至非工程行业出身的业主领导都对工程项目的各种问题和情况了如指掌，有助于加强工程项目在施工过程中可预见的风险控制和协调能力，有效保障施工进度和成本控制，减少同类工程中常见的纠纷。

结束语

将BIM技术用于可视化施工，便于三维直观的理解图纸的差异，实现了资源的合理配置；利BIM技术的错漏碰缺检测功能，快速的检测了工程设计中存在的错误和纰漏，直接降低工程设计建造成本。BIM整合了建筑产业链条的所有生命周期内的各类干系人，在任何过程中都可以为其提供全方位的信息支撑和服务，在实现绿色设计、可持续设计方面，拥有明显的优势，为建筑设计的“绿色探索”注入高科技力量。

参考文献：

1]崔景立，张海宇，周军榕，等.2012年全国建筑给水排水学术论坛论文集[M].上海：中国建筑协会，2013.

[2]程清华.建筑业资源浪费现象及对策[J].合作经济与科技，2010，（13）：24-25.

[3]韩雷杰，仝泽强.建筑业浪费现象剖析与对策[J].中华建设，2013，（09）：90-91.

[4]苏斌，苏艺，赵雪锋，等.BIM在地铁站点工程中的应用探索[J].土木建筑工程信息技术，2013，（6）：95-99.

[5]张利，石毅，张希黔.虚拟施工技术应用实践和研究开发展望[J].工业建筑，2014（33）：49-51.