建筑設(shè)計行業(yè)前沿技術(shù)之一：基于BIM技術(shù)的設(shè)計與施工(一)

        信息化浪潮正在讓整個工程勘察設(shè)計行業(yè)發(fā)生革命性的變化，從數(shù)字建模到建筑全生命周期的應(yīng)用， BIM技術(shù)正在走向成熟。BIM的源頭是設(shè)計，設(shè)計與施工集成的前置條件也是設(shè)計。作為建筑產(chǎn)業(yè)鏈的龍頭，設(shè)計企業(yè)擔(dān)負(fù)著BIM技術(shù)實施的領(lǐng)頭羊作用。隨著整個社會對節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展投入了更多的關(guān)注，建筑設(shè)計企業(yè)應(yīng)該頂住壓力，拓展視野，積極使用BIM、云等信息化技術(shù)，在提高建筑品質(zhì)，建筑工業(yè)化、綠色建筑、全過程服務(wù)上尋求突破口。

        1.  BIM簡介

        1.1 BIM概念和意義

        建筑信息模型（Building  Information  Modeling之譯文，下文簡稱BIM）已成為全球范圍內(nèi)建筑與工程建設(shè)行業(yè)內(nèi)最為熱門的名詞之一。通過google等搜索引擎在網(wǎng)上搜索“BIM”或者 “建筑信息模型”，返回結(jié)果可達(dá)數(shù)百萬條之多，涉及政府機(jī)構(gòu)、建筑行業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等等，社會對其關(guān)注度可見一斑。BIM一詞，最早是由某國際領(lǐng)先的計算機(jī)軟件技術(shù)供應(yīng)商提出的商業(yè)用語。其實，事實意義上的建筑信息模型技術(shù)理論在BIM出現(xiàn)之前，在歐美已發(fā)展超過30年以上。制造業(yè)巨頭豐田汽車公司和波音公司便是通過信息模型設(shè)計技術(shù)提高生產(chǎn)高效率，為商業(yè)上的成功奠定了扎實基礎(chǔ)，創(chuàng)造了企業(yè)神話。早期的建筑信息模型的技術(shù)應(yīng)用主要集中在制造業(yè)和航空航天工業(yè)領(lǐng)域，諸如工業(yè)設(shè)計、汽車設(shè)計、飛機(jī)和航天器設(shè)計等，但受當(dāng)時環(huán)境限制沒能普及。近年來，隨著3D工程輔助繪圖軟件突破性的進(jìn)步，再配合BIM術(shù)語適時地出現(xiàn)，喚起了業(yè)界進(jìn)行產(chǎn)業(yè)改革的希望。

        關(guān)于BIM的定義，很多組織都對BIM的概念進(jìn)行過詮釋，其中不乏軟件公司、建筑企業(yè)、行業(yè)協(xié)會以及權(quán)威百科等。美國建筑科學(xué)研究院聯(lián)合設(shè)施信息委員牽頭編制的NBIMS（國家建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)）中對BIM進(jìn)行了如下定義：“A Building Information Model  is  a  digital  representation  of  physical  and functional characteristics of a facility. As such it serves as a shared knowledge resource for information about a facility forming a reliable basis for decisions during its life-cycle from inception onward.”。這一定義是目前對BIM較為權(quán)威的闡釋，在行業(yè)內(nèi)得到了廣泛認(rèn)可，大意為：建筑信息模型是對設(shè)施的物理特征和功能特性的數(shù)字化表示，它可以作為信息的共享源從項目的初期階段為項目提供全壽命周期的信息服務(wù)，這種信息的共享可以為項目決策提供可靠的保證。

        BIM的出現(xiàn)意義在于完善了整個建筑行業(yè)從上游到下游的各個管理系統(tǒng)和工作流程間的縱、橫溝通和多維性的協(xié)同和交流，實現(xiàn)了項目全生命周期的信息化管理，它打通了設(shè)計與施工的界限。BIM作為新型技術(shù)工具，其強(qiáng)大的信息共享能力、協(xié)同工作能力、專業(yè)任務(wù)能力的作用正在日益顯現(xiàn)。與傳統(tǒng)CAD設(shè)計方式相比，BIM技術(shù)具有以下幾點優(yōu)勢：

        一是設(shè)計的協(xié)調(diào)性，可有效地處理各個專業(yè)設(shè)計師之間的碰撞問題，在建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，實現(xiàn)可視化協(xié)同設(shè)計變更；

        二是施工流程的模擬性，可將原本需要在真實場景中實現(xiàn)的建造過程，在虛擬世界中模擬實現(xiàn)，從而確定合理的施工方案來指導(dǎo)施工；

        三是建筑性能的優(yōu)化性，除了可進(jìn)行節(jié)能模擬、日照模擬、緊急疏散模擬進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化外，還可進(jìn)行4D、5D模擬實現(xiàn)成本控制，通過項目優(yōu)化將設(shè)計方案和投資回報分析結(jié)合起來，計算出設(shè)計變更對投資的實時影響，從而最大限度地減少高成本的風(fēng)險。

        2.  BIM行業(yè)概況

        2.1 國外概況

        澳洲、日本、美國、韓國、挪威、香港、新加坡、英國、芬蘭各國陸續(xù)發(fā)布了本國的國家、行業(yè)和企業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)。

        美國聯(lián)邦事務(wù)管理局(GSA)規(guī)定，自2007年起在聯(lián)邦政府大型工程中必須應(yīng)用BIM技術(shù)，并編制了一系列指南，有力地推動了BIM技術(shù)的普及應(yīng)用;美國建筑科學(xué)研究院牽頭開展了國家BIM標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，目前，標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)更新至第二版。

        英國政府組織了200多名相關(guān)專家，分專題進(jìn)行研究，編制了BIM技術(shù)應(yīng)用框架，并規(guī)定自2016年起，所有的政府工程都必須按照上述框架應(yīng)用BIM技術(shù)。此框架包含：（1）BIM協(xié)議，用于規(guī)定應(yīng)建立的模型以及各參與方對模型的義務(wù)、責(zé)任和限制；（2）雇主信息需求，即業(yè)主對BIM信息管理的需求，包括軟件、硬件、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)等；（3）信息管理服務(wù)范圍，相當(dāng)于BIM合同標(biāo)準(zhǔn)文本；（4）責(zé)任保險指南，用于明確界定BIM技術(shù)應(yīng)用涉及的責(zé)任；（5）基于BIM技術(shù)的建設(shè)項目交付階段信息管理規(guī)范，提出了各階段的數(shù)據(jù)交付標(biāo)準(zhǔn)等。

        2.2 國內(nèi)概況

        BIM技術(shù)最早從2002年引入工程建設(shè)行業(yè)，進(jìn)入國內(nèi)可以追溯到2004年。當(dāng)時，國內(nèi)關(guān)于BIM技術(shù)的叢書才初露頭角。之后，隨著我國“十五”科技攻現(xiàn)關(guān)計劃及“十一五”科技支撐計劃的開展， BIM技術(shù)開始應(yīng)用于部分示范工程。自2006年奧運(yùn)場館項目嘗試使用BIM開始，BIM開始引起國內(nèi)設(shè)計行業(yè)的重視。特別是2009年以來，BIM在設(shè)計企業(yè)中的應(yīng)用得到快速發(fā)展。十二五開局之年，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《2011 ~2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，將“加快建筑信息模型(BIM)、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用”列入總體目標(biāo)，確立了大力發(fā)展BIM技術(shù)的基調(diào)。

        根據(jù)2010年建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司公布的數(shù)據(jù)表明，全國共有勘察設(shè)計企業(yè)12375家（其中甲級企業(yè)1928家，乙級企業(yè)3410家），在2010年公布的設(shè)計企業(yè)100強(qiáng)中，應(yīng)用BIM的占80%，可以看出BIM在我國處于快速的發(fā)展當(dāng)中。很多大型設(shè)計單位還專門成立了BIM中心，開展BIM技術(shù)應(yīng)用和推廣，甚至開展建筑全生命周期的信息技術(shù)服務(wù)。例如：上�，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團(tuán)在上海世博會項目、外灘SOHO、凌空SOHO和后世博園區(qū)央企總部等重點項目