BIM技术及其在智慧型园区中的应用

应用情形
基于4D CAD技术对多个单体的建造过程进行协调
7
进行室内装修的定制设计
47
应用情形 功能
风险情形的发现
方便总包和分包上预先发现施工现场的风险情形。 BIM的作用 BIM技术将提供相关的数据和模型，包括三维模型、现场布 置等，相关人员可以通过三维场景，更好地预先发现风险情 形。 相关参与方可获得的好处 现场管理人员可以实际地看到现场的三维场景，从而可以识 别可能的冲突和不安全因素，并因此采取措施，保证相关人 员的健康和安全。
NBIMS-US BIM是设施的物理和功能特征的数字化表示，可以用作设施 信息的共享知识资源，成为设施全生命期决策的可靠基础。
14
• BIM技术：换一种说法 模型建立 模型既应该包含：建筑构件的三维几何数 据、属性数据，以及参数化规则数据 也应该包含：描述模型行为的数据，例如， 用于工程算量的数据 模型应用 用于改进工作过程，并作为共享知识资源， 用于辅助全生命周期决策过程
• 要点1：什么是BIM技术？
BIM Handbook, Eastman et al.
BIM是建筑模型的建模技术以及产生、交流和分析建筑模型 的过程。这些模型具有如下特征：
1. 拥有以智能化数字表示的建筑构件，其中包含了可计算的 图形和数字属性以及参数化规则。
2. 拥有一些其他构件，其中包含了描述模型行为的数据，用 于分析和工作过程，例如，工程算量、提供规格、能耗分析等
24
参数化技术的概念：以设计为例
构件、标记、视图之间存在智能化关联
By Autodesk®
25
和这个 还有这个 和这个 和这个
逐一修改 -> 智能修改
事实上是这些所有
构件之间也存在智能化关联
By Autodesk®
26
传统的建筑工程应用软件之间的数据交换
节能设计 软件系统 结构设计 软件系统 ……
15
• 改进工作过程 例：设计时建立三维模型 在三维模型中若拥有参数化规则数据 则模型根据关联自动修改 -〉极大地提高工作效率
By Autodesk®
16
17
• 要点2：什么是BIM技术的应用价值？ 直观、智能、快速 提高工作效率 特别是协同工作效率 降低成本 提高工作质量 提高决策水平
18
• 要点3：什么是应用BIM技术的前提？ 基本前提：使用BIM应用软件 具有区别于一般应用软件的特征 不具有这些特征的应用软件不能称为 BIM应用软件 高级前提：利用BIM应用标准 数据交换标准 设计BIM数据提交标准…
32
33
34
有限功能 -> 强大功能
35
36
• 要点4：什么是卓有成效的利用？ 利用BIM技术的代价是不菲的 衡量标准 看效益：经济效益、社会效益 一开始主要是社会效益 逐步过渡到经济效益 e.g. 碰撞检查 关键：要能定量，有多大？
37
汇报内容
1 问题的提起
2 BIM技术的基本知识
3 在智慧型园区中的潜在应用情形 4 BIM技术应用的关键点 5 结语
使设计者能为园区居住者提供一个健康、安全和更加舒适的 室内和室外环境
日光辐射对周围建筑的影响
Slide courtesy of D. Davis
45
施工阶段 • 目标 对承包商、设施以及场地进行管理，以便按时、 安置完成工程项目 • 参与方 业主、总包商、分包商
施工阶段的潜在应用情形
No.
1 2 3 4 5 6 风险情形的发现 管理和协调施工机械 施工前工人培训 土方工程的虚拟施工 在智慧型园区物业销售中应用虚拟现实技术
规划阶段 1 对园区内的风环境进行仿真 3 基于全生命期成本估算进行多方案比较 2 对园区内的交通流进行仿真
设计阶段
1 日光及光污染分析 3 估算楼宇内公共区域全生命期成本 2 4 施工阶段 1 基于4D CAD技术对多个单体的建造过程进行协调 3 管理和协调施工机械 5 土方工程的虚拟施工 7 进行室内装修的定制设计 运行和维护阶段 1 设施的可视化集中监控 3 面向用户和维修人员的动画式的指南 5 灾害模拟和疏散指南 7 辅助设备更换计划的制定 9 监测碳排量 2 4 6 8 可视化安全集中监控 可视化的出租管理 制定最优的维修方案 迅速查找与已发生的事故类似的风险 2 4 6 风险情形的发现 施工前工人培训 在智慧型园区物业销售中应用虚拟现实技术 设计绿色能源系统 进行全生命期分析
应用情形
功能
设施的可视化集中监控
使物业管理者以可视化的方式，能够知悉和控制每户的水、电等设 施的状态、用量参数，并能直观地进行控制
BIM的作用
BIM提供园区建筑和设施的可视化数据，并能储存每户的水、电等 数据一边查询和显示
给各参与方带来的好处
使物业管理者能迅速把握和控制水、电服务的状态，并预测园区水、 电等的用量；用户将不再用报告水表和电表读数，或使用预付卡
40
规划阶段
• 目标 提出一个可行的方案设计 • 参与方 业主、设计方、相关政府部门、潜在的最终用户
No. 1 潜在的应用情形 对园区内的风环境进行仿真
2
3
对园区内的交通流进行仿真
基于全生命期成本估算进行多方案比较
应用情形
功能
对园区内的风环境进行仿真
通过仿真分析，帮助设计者对园区内单体建筑的布局进行优 化设计，使得单体建筑间的风环境相对舒适
支持开放式数据 交换标准
支持参数化技术
21
例：在Revit中逐层创建建筑构件：墙、板、门窗、楼梯等
画线条 -> 搭积木
三维视图
绘制结果
设置墙属性
22
施工图 - 大样图
By Autodesk®
23
工程应用 – 建筑信息模型数据输出
手工制图制表 -> 自动制图制表
Access Database Excel Spreadsheet By Autodesk®
9
BIM技术应用 多专业之间及全生命期 设计阶段 -> 施工阶段 -> 运行和维护阶段
10
• 发展趋势 将有更深度的应用 在运行维护阶段中将有更多的应用 • 本次交流的目的 介绍BIM技术的概念 展望在智慧园区中的应用情形 介绍BIM技术应用的关键点
11
汇报内容
1 问题的提起
2 BIM技术的基本知识
7
• 国内BIM技术应用：施工 2013年首届全国工程建设BIM大赛 570个申报项目 136个进入复审 31个项目进入终审 划分为三组 综合，土木， 安装、钢构 和幕墙 开始实质性应用
8
应用案例: 上海中心大厦 高度：632 m 结构高度：580 m 世界第三高 层数：132 建筑面积：5.76x105 m2 投资：~ 20亿美元 计划完工：2014年底
2
3 4
设计绿色能源系统
估算楼宇内公共区域全生命期成本 进行全生命期分析（Conducting lifecycle assessment，LCA）
应用情形
功能
日光及光污染分析
提供分析功能，使设计者能保证居住者获得必要的日照，并 避免由材料或光线造成的光污染 BIM的作用 提供精确建筑物精确的位置和几何信息、建筑物布置信息、 建筑物表面几何和材料信息、光源布置信息、太阳信息等 给各参与方带来的好处
BIM技术及其在智慧型 园区中的应用
马智亮 博士、教授、博士生导师 清华大学土木工程系
1
汇报内容
1 问题的提起
2 BIM技术的基本知识
3 在智慧型园区中的潜在应用情形 4 BIM技术应用的关键点 5 结语
2
1 问题的提起
• BIM Building Information Model Building Information Modeling 译为“建筑信息模型” 以三维几何模型为基础的多维信息模型 • BIM技术 就是关于BIM的技术 继CAD技术之后行业信息化最重要的新技术
5
• 在建设部《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》 中，BIM技术被列为重要的推广应用技术
清华大学土木工程系 马智亮
6
• 国内BIM技术应用：设计 中国勘察设计协会已连续 主办4届“创新杯”BIM 参赛项目数 2010 147项 2011 250项 2012 265项 2013 226项
企业管理 软件系统
…… 项目管理 软件系统
29
基于BIM技术应用软件之间的信息共享
结构设计 软件系统
节能设计 软件系统
……
建筑设计 软件系统
BIM
设备设计 软件系统
成本预算 软件系统
Open
施工计划 软件系统
…… 项目管理 软件系统
企业管理 软件系统
30
建筑设计软件 结构设计软件 设备设计软件 节能设计软件
48
49
运行维护阶段 • 目标 项目成果交付给业主，为客户提供应有的服务。 • 参与方 物业管理商, 客户
运行和维护阶段的潜在应用情形
No. 1 2 设施的可视化集中监控 可视化安全集中监控 潜在的应用情形
3
4 5 6 7 8 9
面向用户和维修人员的动画式的指南
可视化的出租管理 灾害模拟和疏散指南 制定最优的维修方案 辅助设备更换计划的制定 迅速查找与已发生的事故类似的风险 监测碳排量
55
美国承包商协会《承包商BIM应用指导》对模型细度等级的规定
细度等级 （LOD） 100 200 300 400 500
模型内容
概念模型 ( 由线、 通用尺寸（非 面、体、区域 准确尺寸）构 绘制而成 ) ，不 件 建 立 的 几 何 含 准 确 的 几 何 模型 数据 用 于 4D 施 工 模 估算工期 模拟主要建造 拟 活动的时间顺 序
3 在智慧型园区中的潜在应用情形 4 BIM技术应用的关键点 5 结语
12
2 BIM技术的基本知识
• 关于BIM技术的认识误区 BIM技术就是在计算机中建立三维模型 使用某某软件就是应用BIM技术 …… 其实这些仅仅是必要条件！ • 带来的问题 不能利用真正的BIM技术 也就收不到预期的效益！
13
19
BIM应用软件的层次
BIM平台 用于设计并产生具有多种用途的数据的软件 e.g. 建筑设计～、结构设计～、MEP设计～ BIM工具 能产生特定结பைடு நூலகம்的应用程序 e.g. 生成图纸～、成本预算～、能耗分析～ BIM环境 能够集成不同体系应用信息的BIM数据管理 软件
20
BIM应用软件的核心特征
支持面向对象 的操作 提供能更强 大的功能 支持自动信息提取 和图纸生成
基于BIM 技术的应用软件
绿色建筑分析软件 录入信息
耐久性设计软件 ……软件 成本预算软件 施工管理软件
-> 导入信息 IFC数据
IFC标准：开放式数据交换标准
下一代建筑工程应用软件概念框架
31
提供更加强大的功能 若无更强大的功能，不能吸引人使用 举例 Revit Architecture软件：建筑设计软件 直观的建模功能 工程量统计功能 输出结果可用于碰撞检查 生成图纸功能
BIM的作用 为开展分析提供必要的园区数据，例如：地形数据、建筑单 体的形体数据、建筑单体表面材料数据、绿地轮廓数据等 给参与方带来的好处 能节省冬天和夏天的能耗，同时可辅助为园区的使用者提供 更安全和舒适的生活和工作环境
设计阶段 • 目标 详细的工程设计 • 参与方 设计方、业主
No. 1 日光及光污染分析 潜在的应用情形
38
3 在智慧型园区中的潜在应用情形
• 智慧型园区 : 一个复杂系统
建筑物 道路 Much information Broader range of BIM implementation Few investigations on eco-community
绿地
管线
公共设施
应用情形?
39 39
BIM技术的潜在应用情形
53
汇报内容
1 问题的提起
2 BIM技术的基本知识
3 在智慧型园区中的潜在应用情形 4 BIM技术应用的关键点 5 结语
54
4 BIM技术应用的关键点
• 要点1：需要建立模型 建立各专业模型 建筑模型 结构模型 设备模型 使用BIM应用软件 问题：谁来建？ 建立到什么详细程度？ 根据应用模式确定
建筑设计 软件系统
设备设计 软件系统
成本预算 软件系统
企业管理 软件系统
施工计划 软件系统
…… 项目管理 软件系统
27
大量信息重复输入
工作低效 容易出错
28
基于BIM技术应用软件之间的数据交换
结构设计 软件系统
节能设计 软件系统
……
建筑设计 软件系统
BIM
施工计划 软件系统
设备设计 软件系统
成本预算 软件系统
3
4
• BIM技术目前很热门 • 国外BIM技术的应用 美国、英国、澳大利亚… • 对BIM技术应用效益的估计：斯坦福大学CIFE中心 消除40%预算外更改 造价估算控制在3%精确度范围内 造价估算耗费的时间缩短80% 通过发现和解决冲突，将合同价格降低10% 项目工期缩短7% 及早实现投资回报