BIM在城市建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

本文帶大家解讀下BIM在城市建設(shè)中的作用與影響，以下分別從城市規(guī)劃、工程造價(jià)、施工管理、設(shè)備運(yùn)維等四大方面的BIM應(yīng)用分析。

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城市規(guī)劃

BIM在城市規(guī)劃的三維平臺(tái)中，可以完全實(shí)現(xiàn)目前三維仿真系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的多維應(yīng)用。特別是城市規(guī)劃方案的性能分析，可以解決傳統(tǒng)城市規(guī)劃編制和管理方法無法量化的問題，諸如舒適度、空氣流動(dòng)性、噪聲云圖等指標(biāo)。BIM的性能分析通過與傳統(tǒng)規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)、評(píng)審結(jié)合起來，將會(huì)對(duì)城市規(guī)劃多指標(biāo)量化、編制科學(xué)化和城市規(guī)劃可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。

城市規(guī)劃微環(huán)境模擬是建立在城市規(guī)劃是三維信息模型的基礎(chǔ)上，通過微環(huán)境模擬平臺(tái)，對(duì)城市規(guī)劃控制性詳細(xì)規(guī)劃和修建性詳細(xì)規(guī)劃進(jìn)行微環(huán)境指標(biāo)模擬評(píng)估，并以此評(píng)估結(jié)果來對(duì)控制性規(guī)劃用地指標(biāo)進(jìn)行修正和對(duì)修建性詳細(xì)規(guī)劃的建筑空間布局進(jìn)行調(diào)控，輔助城市規(guī)劃管理和城市規(guī)劃設(shè)計(jì)。

(一)日照采光分析

建筑物日照間距是城市規(guī)劃管理部門審核建設(shè)工程的重要指標(biāo)，也是規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要參考標(biāo)準(zhǔn)。它直接關(guān)系到城鎮(zhèn)居民的生活環(huán)境質(zhì)量，也是控制建筑密度的有效途徑之一。

利用BIM相應(yīng)建模和分析軟件，可以對(duì)模擬區(qū)域建立3D模型，然后通過輸入模擬區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)等信息資料，對(duì)該模擬區(qū)域內(nèi)建筑的日照進(jìn)行模擬和分析，從而為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

(二)建筑微環(huán)境的空氣流動(dòng)分析

通過BIM技術(shù)與CFD技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用，可以方便、快捷地對(duì)建筑內(nèi)、外環(huán)境的氣流流場(chǎng)進(jìn)行仿真模擬，可以形象直觀地對(duì)建筑內(nèi)外環(huán)境的氣流流動(dòng)形成的流體環(huán)境做出分析和評(píng)價(jià)，并及時(shí)地調(diào)整方案。這樣，有利于規(guī)劃師、建筑師在方案設(shè)計(jì)時(shí)全面、直觀地對(duì)環(huán)境影響的因素進(jìn)行把握。同時(shí)，利用不同技術(shù)的綜合運(yùn)用來使規(guī)劃設(shè)計(jì)更加科學(xué)、合理。

(三)城市規(guī)劃可視度分析

通過BIM技術(shù)，可以對(duì)取樣內(nèi)地標(biāo)建筑進(jìn)行可視度分析模擬，從分析結(jié)果可以清晰地看到城市道路上對(duì)該地標(biāo)建筑的可視度分布。軟件會(huì)統(tǒng)計(jì)不同可視程度類型的面積，而道路上網(wǎng)格的顏色區(qū)域變化則顯示了能看到的景觀建筑的區(qū)域變化。

(四)城市建筑群熱工分析

主要是分析規(guī)劃建筑空間形成后，在自然狀態(tài)下得到太陽熱量的自然分布，通過這種熱量分布計(jì)算，可以很清楚地看到建筑群內(nèi)部熱量集中的地方。得到該結(jié)果后，在深化規(guī)劃方案設(shè)計(jì)過程中，可通過各種措施調(diào)整，如增加綠地、水系或者引入自然通風(fēng)廊道等方法減少高溫區(qū)域。

工程造價(jià)管理

BIM在工程造價(jià)管理信息化方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于提升工程造價(jià)管理信息化水平、改進(jìn)工程造價(jià)管理流程、提高工程造價(jià)管理效率，都具有積極意義。

(一)提高工程量計(jì)算的準(zhǔn)確性

BIM的自動(dòng)化算量方法比傳統(tǒng)的計(jì)算方法更加準(zhǔn)確。工程量計(jì)算是編制工程預(yù)算的基礎(chǔ)，但計(jì)算過程非常繁瑣和枯燥，容易因人為原因造成計(jì)算錯(cuò)誤，影響后續(xù)計(jì)算的準(zhǔn)確性。此外，由于各地定額計(jì)算規(guī)則不同，也是阻礙手工計(jì)算準(zhǔn)確性的重要因素。每計(jì)算一個(gè)構(gòu)件要考慮哪些相關(guān)部分要扣減，需要具有極大的耐心和細(xì)心。

BIM的自動(dòng)化算量功能可使工程量計(jì)算工作擺脫人為因素的影響，得到更加客觀的數(shù)據(jù)。無論是規(guī)則或者不規(guī)則構(gòu)件，均可利用所建立的三維模型進(jìn)行實(shí)體扣減計(jì)算。

(二)合理安排資源計(jì)劃

工程建設(shè)周期長(zhǎng)，涉及人員多，管理復(fù)雜，沒有充分合理的計(jì)劃，容易導(dǎo)致工期延誤，甚至發(fā)生工程質(zhì)量和安全事故。

利用BIM模型提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以合理安排資金計(jì)劃、人工計(jì)劃、材料計(jì)劃和機(jī)械計(jì)劃。在BIM模型所獲得的工程量上賦予時(shí)間信息，可以知道任意時(shí)間段的工作量，進(jìn)而可以知道任意時(shí)間段的工程造價(jià)，據(jù)此來制定資金使用計(jì)劃。此外，還可根據(jù)任意時(shí)間段的工程量，分析出所需要的人、材、機(jī)數(shù)量，合理安排工作。

(三)控制工程設(shè)計(jì)變更

對(duì)于工程設(shè)計(jì)變更，傳統(tǒng)的方法是靠手工先在圖紙上確認(rèn)位置，然后計(jì)算工程設(shè)計(jì)變更引起的量的增減。同時(shí)，還要調(diào)整與之相關(guān)聯(lián)的構(gòu)件。這樣的過程不僅緩慢，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而且難以保證可靠性。加之工程設(shè)計(jì)變更的內(nèi)容沒有位置信息和歷史數(shù)據(jù)，查詢也非常麻煩。

利用BIM模型，可以將工程設(shè)計(jì)變更內(nèi)容關(guān)聯(lián)到模型中，只需將模型稍加調(diào)整，就會(huì)自動(dòng)反映出相關(guān)的工程量變化。甚至可以將工程設(shè)計(jì)變更引起的造價(jià)變化直接反饋給設(shè)計(jì)人員，使其能清楚地了解工程設(shè)計(jì)方案的變化對(duì)工程造價(jià)的影響。

(四)對(duì)工程項(xiàng)目多算對(duì)比進(jìn)行有效支持

利用BIM模型數(shù)據(jù)庫的特性，可以賦予模型內(nèi)的構(gòu)件各種參數(shù)信息。例如，試件信息、材質(zhì)信息、施工班組信息、位置信息、工序信息等。利用這些信息，可以將模型中的構(gòu)件進(jìn)行任意的組合和匯總，從而可以快速地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)未施工項(xiàng)目進(jìn)行多算對(duì)比提供有效支撐。

(五)歷史數(shù)據(jù)積累和共享

以往工程的造價(jià)指標(biāo)、含量指標(biāo)等數(shù)據(jù)，對(duì)今后類似工程的投資估算和審核具有非常重要的價(jià)值，工程造價(jià)咨詢單位視這些數(shù)據(jù)為企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。利用BIM模型可以對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確的分析和抽取，并且形成電子資料，方便存儲(chǔ)和共享。

施工進(jìn)度管理

好的施工進(jìn)度計(jì)劃可以使工程項(xiàng)目各參建方達(dá)到“協(xié)調(diào)一致”。因此，不管是業(yè)主方還是施工方，做好施工進(jìn)度計(jì)劃的編制與管理工作非常重要。

BIM從3D模型發(fā)展到4D建造模擬功能，使工程項(xiàng)目相關(guān)人員都能夠更加輕松地預(yù)見到施工進(jìn)度。由此方式產(chǎn)生的相關(guān)任務(wù)可以自動(dòng)地關(guān)聯(lián)到BIM軟件上，調(diào)整施工進(jìn)度圖后，進(jìn)度安排也會(huì)自動(dòng)變化，并在4D施工模擬時(shí)體現(xiàn)。BIM可以在工程建設(shè)前期形成可視化的進(jìn)度信息、可視化的施工組織方案以及可視化的施工過程模擬，在建設(shè)過程中可對(duì)工程變更結(jié)果及風(fēng)險(xiǎn)事件結(jié)果進(jìn)行模擬。

在工程施工中，利用4D模型可以使全體參建人員很快理解進(jìn)度計(jì)劃的重要節(jié)點(diǎn);同時(shí)，進(jìn)度計(jì)劃通過實(shí)體模型的對(duì)應(yīng)表示，有利于發(fā)展施工過程中的問題，及時(shí)采取措施，進(jìn)行糾偏調(diào)整;遇到設(shè)計(jì)變更、施工圖更改時(shí)，也可以快速地聯(lián)動(dòng)修改進(jìn)度計(jì)劃。

需要指出的是，4D模型所承擔(dān)的分析推理工作離不開使用者的介入，這就要求使用者具有一定程度的操作經(jīng)驗(yàn)和足夠的專業(yè)知識(shí)。

4D模型在施工過程中可以應(yīng)用到進(jìn)度管理和施工現(xiàn)場(chǎng)管理等多個(gè)方面，主要表現(xiàn)為進(jìn)度管理的可視化、監(jiān)控、記錄、進(jìn)度狀態(tài)報(bào)告和計(jì)劃的調(diào)整預(yù)測(cè)等功能，以及事故現(xiàn)場(chǎng)管理策劃可視化、輔助施工總平面管理、輔助環(huán)境保護(hù)、輔助防火保安等功能。

同時(shí)，還可應(yīng)用到物資采購管理方面，表現(xiàn)為輔助編制物資采購計(jì)劃、物質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)管理及物資倉庫可視化管理等功能。通過4D模型的應(yīng)用，可以在整個(gè)工程建設(shè)過程中實(shí)現(xiàn)工程信息的高度共享，提高信息的利用價(jià)值，提高施工技術(shù)水平。

設(shè)施運(yùn)行維護(hù)

維護(hù)保養(yǎng)是一種針對(duì)設(shè)施全壽命期的操作，確保建筑設(shè)施在全壽命期內(nèi)性能良好。維護(hù)保養(yǎng)做得不好，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備壽命縮短，直接后果就是增加成本。BIM技術(shù)對(duì)設(shè)施管理企業(yè)提高運(yùn)作和維護(hù)水平、設(shè)法利用設(shè)施提供舒適安全的工作場(chǎng)所、改善員工的工作強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率等方面發(fā)揮積極作用。

設(shè)備設(shè)施出現(xiàn)故障而進(jìn)行的恢復(fù)性能的維護(hù)活動(dòng)需要的是快速查找故障根源，此時(shí)，可用到BIM的分析和可視化功能。比如，搶修時(shí)的快速定位和信息查詢;還有，一臺(tái)設(shè)備經(jīng)常出故障，其原因可能是與附近的另外一臺(tái)設(shè)備有關(guān)，這在三維空間視圖上，很容易看到這種關(guān)聯(lián)性。

預(yù)測(cè)性維護(hù)與BIM的結(jié)合是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的課題。在我國(guó)已經(jīng)有一些橋梁和大型工程項(xiàng)目中使用了結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)，其目的是為了對(duì)部件進(jìn)行連續(xù)或定期的檢測(cè)和診斷，從而對(duì)故障做出預(yù)測(cè)。

所有這些模擬都可以在工程設(shè)計(jì)的早起、設(shè)計(jì)進(jìn)行過程中以及運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行，其輸入的參數(shù)和輸出的結(jié)果可能不同，但都有其利用價(jià)值。整合到CAFM，就能夠進(jìn)行建筑績(jī)效分析，尤其是將運(yùn)行維護(hù)成本和一系列性能指標(biāo)引入。

無論是能源消耗，還是維修費(fèi)用、人員開支，都錄入到一個(gè)集成的BIM系統(tǒng)中，通過分配計(jì)算，能夠得到很多關(guān)于建筑設(shè)施的績(jī)效指標(biāo)，用于衡量運(yùn)營(yíng)管理工作成果。這種衡量，是在運(yùn)營(yíng)過程中控制成本的基本工作。

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