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文檔簡介

1、BIM 在設計中的應用前言BIM 如今在建筑行業(yè)可謂炙手可熱,從國家到地方政府都相繼出臺了大量的推動政策。BIM 前景一片大好,各大設計院、 施工單位、咨詢單位的BIM 團隊如雨后春筍一般涌現(xiàn)。但是 BIM 到底在各個階段做什么?應該怎么做?做到什么深度?目前還沒有統(tǒng)一的標準和形式,完全取決于市場需求,這種情況有利有弊:利在符合市場經(jīng)濟規(guī)律,弊在形成了相當不規(guī)范的市場,當然最終可能通過市場自身調節(jié),優(yōu)勝劣汰。 筆者希望通過在設計階段應用BIM 的項目實踐經(jīng)驗來闡述 BIM 的不同應用程度。作為建筑行業(yè)前端的設計,在 BIM 應用的過程中根據(jù)市場的需求,也分為不同程度等級的應用,根據(jù)筆者的從業(yè)經(jīng)

2、驗,把目前設計階段的BIM 劃分為五個等級,以下詳細分析介紹。第一級“ 2D-3D”輔助設計BIM 原本的界定應該是一種生產(chǎn)工具的變革和技術的進步,從而帶動行業(yè)的轉型升級,設計階段應該用BIM 取代傳統(tǒng)的二維工具進行設計,但是實際情況并非如此。我們面臨的實際情況是90%以上的BIM 項目都是在傳統(tǒng)二維設計完成圖紙后進行的,這樣的“2D-3D”的過程也可以稱之為 “后 BIM”。 造成這種結果有多種原因,其中包括開發(fā)模式導致業(yè)主留給設計方的時間較短,在需要快速拿到施工許可證的前提下,方能快速建造。而目前通過BIM 直接做設計需要較長的時間,因此“后 BIM 項目”占據(jù)了目前市場的主流, 從而導致

3、各大設計院的BIM 中心及各種BIM 咨詢公司的出現(xiàn)。這種“后BIM”模式?jīng)Q定了 BIM技術支持在很大程度上至多只能是幫助設計進行“錯、漏、碰、缺”的檢查,因此在這種模式下,被戲稱為BIM服務三件套一一“基礎建模、碰撞檢查、管線綜合”?;A建模就是根據(jù)已有的二維設計圖紙進行各專業(yè)模型的搭建,碰撞檢查就是通過建模過程中人為及計算機查找各專業(yè)構件之間的碰撞沖突;管線綜合就是保證在可行性的前提下盡量優(yōu)化管線布局與排列,優(yōu)化凈高。這里需要解釋的是要做管線綜合的原因:傳統(tǒng)二維設計圖需要表達單專業(yè)系統(tǒng)完整、圖面清晰,而各專業(yè)間排圖在傳統(tǒng)模式下很難反映真實管線走向,才有了施工階段的機電安裝深化設計環(huán)節(jié)。而通

4、過 BIM 技術進行管線綜合能夠幫助設計進行合理的管線路由設計。但是在這種模式下,模型的深度和精度需要達到什么標準?有個很有意思的現(xiàn)象:很多需求者都拿LOD標準作為參 考,設計階段通常要達到 LOD300才算符合要求。這樣明顯以偏概全的要求并不能完全適用于“后BIM”工作模式,另外國家的相關標準還在編制中,有些地方的相關規(guī)定或指南也對模型的深度有一定的描述,但是我們認為在具體的操作過程中,“后BIM”模式仍然應該分為以下三個不同等級。L1:設計BIM三件套通過“后BIM”輔助設計發(fā)現(xiàn)并解決問題,目標明確后對模型的精度就有了依據(jù),通常情況不影響設計的構件就可以先不做。以圖1 幕墻為例,在設計BI

5、M 中只表達出設計的尺寸即可,不需要表達框料內部的節(jié)點構造(型材、防火封堵等) ,另外直徑50mm 以下的機電管線,如果對空間凈高影響不大就可以不建模(圖2) 。另外要指出的是管線綜合。在這種模式下,管綜確定的目標是解決設計問題,控制管線對空間凈高的影響,如果確定直徑 100mm 以下的管線碰撞不會對凈高產(chǎn)生影響,那么大可不必去調整,可以在施工深化設計階段調整,而不是動不動就要求盲目做到“絕對的零碰撞”。L2:設計BIM三件套+50mm以上管線無碰撞在前一種模式下管線建模及管綜的深度再增加一個等級, 包括要建50mm 以上的管線,并調整到50mm 管線不能有碰撞(圖3, 4) 。這種工作模式導

6、致了工作量的增加,因為大量的細管線碰撞點需要調整,計算機可以幫助找到這些點,但具體調整還需BIM 設計師自身根據(jù)可行性進行調整,但實際情況是現(xiàn)場施工時這些碰撞點根本不算真正的碰撞。L3:設計BIM三件套+所有管線無碰撞我們總說BIM要防止過度建模,L3這個等級就屬于這種情況。通常情況下可以直接達到三維設計的程度,各專業(yè)的模型精細度非常高。如同濟大學建筑設計研究院在天津市第二實驗中學項目外立面模型的搭建過程中,模型的清水磚墻立面在二維施工圖中已經(jīng)有非常清楚的表述,但在建模的過程中仍然依據(jù)立面進行了同樣的重復工作(圖57)。如圖8 的磚墻立面,磚塊的大小和磚洞的位置與實際完全一致,但是這樣的工作其

7、實對檢測專業(yè)間碰撞并無實質性意義,模型達到如此精度已經(jīng)可以拿來直接做設計了。同時在教室空間布局上,課桌、座椅、講臺、黑板等的布置對空間的影響檢查也沒有任何幫助,只是徒增了工作量和模型啟動瀏覽的時間(圖9) 。 在該項目中我們甚至把埋在面層里的地熱水管都建了出來,其實這部分的模型對于空間構件碰撞檢查并無影響,另外做到所有管線無碰撞,需要花費大量的時間和精力,對于“后 BIM”來說,解決的是設計問題, 模型的精度完全沒有必要達到如此高的要求(圖 10) 。第二級“ 2.5D”輔助設計目前,一些項目設計造型和空間非常復雜,依靠圖紙的二維模式很難表達清楚,因此這類項目無論是否業(yè)主要求應用 BIM, 設

8、計都必須借助BIM 的手段來實現(xiàn)。在這類項目中,一部分設計采用傳統(tǒng)二維設計,另外一部分必須采用BIM 設計,我們把這類的 BIM應用稱為“ 2.5D”輔助設計。青島溜冰館是非歐幾何建筑,其造型像一個蠶豆,表皮為雙曲面。表皮的設計和定位依靠二維很難表達,因此必須借助三維技術實現(xiàn)表皮幕墻的定位、板塊優(yōu)化等,由三維模型來生成所需要的相關二維圖紙(圖11 ) 。通過 2.5D 輔助設計的優(yōu)勢在于原來很難表達的空間關系,通過模型可以清楚準確地繪制,圖12 為該項目剖面的繪制。溜冰館內部空間跨度較大,采用網(wǎng)架結構,建筑師在繪制剖面時,難以表示錯綜復雜的網(wǎng)架關系,因此通過BIM模型直接生成剖面是最好的設計手

9、段,而且通過模型可以生成任意想要表達位置的剖面圖。第三級“ 3D”設計第三級是BIM 本來應該的樣子,通過 BIM 直接做設計是設計階段應用BIM 技術的發(fā)展根本,也就是說可以通過BIM技術直接做設計,所有的二維圖紙均來源于三維模型。上海Disney城堡項目從最初就決定貫徹全過程BIM設計,所有工作均由各專業(yè)設計師獨自完成設計模型,并通過相互鏈接及空間漫游等形式,檢查空間中專業(yè)間的關系,真正做到協(xié)同設計,同時通過模型生成相關所需二維圖紙,用于報審(圖13) 。當然,目前這樣的設計流程并不是100%的圖紙都從模型中導出,因為有些系統(tǒng)原理圖很難通過三維來表達。為滿足審批要求,必須借助一部分二維的表

10、示方式,但是對傳統(tǒng)設計而言,機電管線的走向、預留洞口都非常準確,通過模型編號可自動檢索。三維設計的好處在于,圖紙中的任何標注信息都源于模型信息,任何修改都可自動更新,減少了由于修改和溝通不及時所帶來的圖紙不一致的情況。但為何這種設計模式目前卻沒有很好地被推廣?當中有很多制約因素,其中最重要的有兩個原因:1 )設計時間不夠:通過三維設計要完成的模型工作遠比二維繪圖工作量大得多,原來管線間不必協(xié)調解決的碰撞問題,在三維設計時都要花時間來解決,這在項目整體運作時,很難保證留給設計足夠的BIM 設計時間;2)設計收費偏低:設計取費不斷走低是行業(yè)目前的現(xiàn)狀,設計費低而設計周期又要加長,設計師的積極性就會

11、大幅降低,一般的業(yè)主又不愿投入過高的設計費鼓勵BIM 設計。 因此通過BIM 直接做設計的項目在國內比重非常低,普及還需要一定的時間。第四級“ IPD”設計交付項目集成交付( IPD) 是在建設項目全過程中,集成人員、系統(tǒng)、組織、實踐,整合各參與方智慧以提高項目績效,為業(yè)主實現(xiàn)增值、減少浪費、效益最大化的工程項目交付模式。由于集成及整合,可以最大限度地利用BIM 技術,基于BIM 平臺實現(xiàn)項目信息共享,整合項目各專業(yè)人員達到跨專業(yè)團隊間的高效協(xié)作。結合BIM技術的IPD交付模式,使行業(yè)整體向精益化生產(chǎn)發(fā)展IPD的好處在于在設計階段就綜合各方力量,設計不再是一個拆解的過程。設計階段就把施工整合進

12、來,考慮施工因素(如柱子的拆分、樓板的施工劃分等);同時施工也會對施工深化進行設計,直接體現(xiàn)到模型中,由設計和施工共同完成模型。我們曾經(jīng)完成了第一個上海實驗性的IPD交付項目,并成為上海市第一個數(shù)字化審圖平臺評審的項目(圖14) 。BIM是一種技術手段,IPD與BIM的發(fā)展方向一致,但IPD是一種行業(yè)生產(chǎn)模式。目前這種生產(chǎn)模式與傳統(tǒng)招投標模式完全不同,因此也很難被推廣開來;另外 IPD項目對設計交付審批也提出了較高要求,我們如今具有法律效力的還是傳統(tǒng)的二維圖紙。因此IPD交付的模型并沒有辦法通過目前的審批流程,但是隨著BIM 的普及推廣以及相關機構的改革,相信三維審批也必將會到來。第五級深化設

13、計現(xiàn)在普遍存在一種現(xiàn)象,就是施工單位通常都會說設計階段的 BIM 模型沒有用,他們要自己重新做,這種現(xiàn)象導致業(yè)主通常對設計BIM 模型持懷疑態(tài)度,那么到底設計模型能不能被施工單位使用?這就需要分析兩個重要的因素:1 )技術上:主要體現(xiàn)在施工深化環(huán)節(jié),并不是設計模型不好,而是施工深化如何去利用設計模型來完善施工模型;2)主觀管理層面:施工單位的管理能否真正通過BIM 來指導施工至關重要,現(xiàn)場由于存在很多機電分包,其各自的進場順序不一致,如果不統(tǒng)一管理,往往是誰先來誰安裝,造成施工深化 BIM 只停留在BIM 模型, 施工還按照自己原來的方式進行,然后再根據(jù)施工完成的樣子去修改模型,造成了BIM 只是滿足業(yè)主需求的一種方式。在花木路項目中,首先委托BIM 施工深化需求的不是開發(fā)商,而是施工單位。主觀上施工單位依賴于BIM 模型完成后期施工安裝,因此對機電安裝的分包單位控制比較非常嚴格, 如果不按照模型來施工,必須拆下來重新安裝(圖15) 。另外,技術上我們除了按照施工規(guī)范來做深化設計模型外,還和施工單位的技術人員進行多次交流,以確定其安裝的間距要求和習慣的安裝次序等技術問題,并通過現(xiàn)場模型與深化圖紙(由模型導出)進行技術交底的方式,讓技術人員能夠清晰地理解安裝要求,并根據(jù)模型施工,因此在最終的實現(xiàn)效果上還原度非常高。結語BIM 在設計階段的應

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