|
【 第一幕墻網(wǎng) 】
建設(shè)部幕墻門窗標(biāo)準(zhǔn)化委員會專家組長 龍 文 志 摘要：探討了建筑信息模型(BIM)的概念、技術(shù)特點、設(shè)計的核心理念。簡介了BIM案例，BIM為整個建筑幕墻行業(yè)帶來全新的啟示。是一次建筑業(yè)信息技術(shù)的革命，中國建筑幕墻行業(yè)應(yīng)盡快推行BIM 關(guān)鍵詞：BIM、BLM、多維工程信息模型、可視化、參數(shù)化設(shè)計、虛擬幕墻工程、信息革命。 進(jìn)入21世紀(jì)以來，建筑行業(yè)面臨著來自多方面的挑戰(zhàn)，其中有來自國外設(shè)計公司的強(qiáng)大競爭。同時快速發(fā)展的城市建設(shè)帶來了越來越緊迫的設(shè)計任務(wù)和設(shè)計時間，層出不窮的新材料、新技術(shù)，以及新的設(shè)計思想，這些都要求設(shè)計人員要不斷更新自我，進(jìn)行再學(xué)習(xí)。未來的設(shè)計行業(yè)將會蘊含更高的科技含量和更豐富的設(shè)計思想，并達(dá)到更高的工藝水平。 2006年美國建筑師協(xié)會曾經(jīng)發(fā)出過一個警告-不懂建筑信息模型（BIM – Building Information Modeling）的建筑師，不久的將來將失去獲得OFERR的機(jī)會。更確切的說，在美國正在推行BIM，隨著BIM的推廣，所有的建筑業(yè)務(wù)，包括設(shè)計，設(shè)計審核，預(yù)算，工程管理等等，將會整合到一起。 在建上海中心主體建筑結(jié)構(gòu)高580米，總高度為632米，將通過整合三維數(shù)字化新技術(shù)打造“數(shù)字DNA”，在建筑的全生命周期實現(xiàn)信息化BIM。據(jù)說上海中心采用BIM該技術(shù)后，電腦里的上海中心就如同一部3D電影，不僅能準(zhǔn)確反映建筑物的外觀結(jié)構(gòu)，而且內(nèi)部的每一根鋼筋、每一根管線的位置和走向都能清楚地立體再現(xiàn)，哪怕是小到一個閥門，安裝在哪一層哪一個房間，是什么牌子，都能在電腦中快速地搜尋到。在上海中心的招標(biāo)中，要求企業(yè)必須使用BIM軟件，BIM為何在建筑中如此重要？幕墻模塊必須由幕墻設(shè)計師配合完成，那么BIM是什么？它會給幕墻行業(yè)帶來什么影響？應(yīng)有怎樣的態(tài)度對待BIM的發(fā)展大潮？本文簡要介紹和探討，供幕墻行業(yè)同仁參考。 （一）建筑信息模型(BIM)概述 建筑幕墻工程設(shè)計是建筑幕墻工程建設(shè)的龍頭。在過去的20年中，CAD（Computer Aided Design）技術(shù)的普及推廣使建筑師、工程師們從手工繪圖走向電子繪圖。甩掉圖板，將圖紙轉(zhuǎn)變成計算機(jī)中2D數(shù)據(jù)的創(chuàng)建，可以說是建筑幕墻工程設(shè)計領(lǐng)域第一次革命。CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用使傳統(tǒng)的設(shè)計方法和生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻變化。這不僅把工程設(shè)計人員從傳統(tǒng)的設(shè)計計算和手工繪圖中解放出來，可以把更多的時間和精力放在方案優(yōu)化、改進(jìn)和復(fù)核上，而且提高設(shè)計效率十幾倍到幾十倍，大大縮短了設(shè)計周期，提高了設(shè)計質(zhì)量。 但是二維圖紙應(yīng)用的局限性非常大，不能直觀體現(xiàn)建筑幕墻的各類信息，所以建筑幕墻設(shè)計中，制作實體模型也是經(jīng)常使用的建筑表現(xiàn)手段。為了在整個設(shè)計過程中溝通設(shè)計意圖，建筑師和建筑幕墻工程師有時需要同時用實體模型和圖紙兩種方式，以彌補(bǔ)單一方式的不足。過去這兩種截然不同的溝通方式是分別實現(xiàn)的。應(yīng)用計算機(jī)后，設(shè)計人員一直在探索如何使用軟件在計算機(jī)上進(jìn)行三維建模。最早實現(xiàn)的是用三維線框圖去表現(xiàn)所設(shè)計的建筑物，但這種模型過于簡化，僅僅是滿足了幾何形狀和尺寸相似的要求。后來出現(xiàn)了諸如3DStudio VIZ、FormZ這類專門用于建筑三維建模和渲染的軟件，可以給建筑幕墻表面賦予不同的顏色以代表不同的材質(zhì)，再配上光學(xué)效果，可以生成具有照片效果的建筑效果圖。但是這種建立在計算機(jī)環(huán)境中的建筑三維模型，只能用來推敲設(shè)計的體量、造型、立面和外部空間，并不能用于施工。對于一個可以應(yīng)用于建筑幕墻施工的設(shè)計來說，附屬在建筑幕墻上的信息是非常多的，設(shè)計人員除了需要確定建筑幕墻的幾何尺寸、所用的材料，還需要確定建筑幕墻的抗風(fēng)壓強(qiáng)度、抗震、氣密、水密、變形、施工工藝、傳熱系數(shù)、……等很多信息。如果不確定這些信息，建筑概預(yù)算、建筑施工等很多后續(xù)的工作就無法進(jìn)行。而原有的建筑物三維表面模型，是無法做到在模型上附加這么多信息。 隨著建筑幕墻工程規(guī)模越來越大、建筑幕墻越來越高、建筑幕墻體形越來越復(fù)雜，附加在建筑幕墻工程項目上的信息量也越來越大。建筑幕墻工程信息會對整個建筑工程周期乃至整個建筑物生命周期都產(chǎn)生重要的影響。對這些信息利用得好、處理得好，就能夠節(jié)省工程開支，縮短工期，也可以惠及使用后的維護(hù)工作。因此，十分需要在建筑幕墻工程中廣泛應(yīng)用信息技術(shù)，快速處理與建筑工程有關(guān)的各種信息，合理安排工期，控制好生產(chǎn)成本，盡量消滅建筑幕墻由于設(shè)計不當(dāng)甚至是錯誤所造成的工程損失以及工期延誤。鑒于此，就必須在整個建筑幕墻工程周期乃至整個建筑幕墻生命周期中，實現(xiàn)對信息的全面管理。建筑設(shè)計作為建筑工程的龍頭專業(yè)，也是整個建筑工程信息的源頭，在建筑幕墻信息化中肩負(fù)十分重要的責(zé)任。BIM—建筑信息模型，為建筑幕墻工程設(shè)計領(lǐng)域帶來了第二次革命，從二維圖紙到三維設(shè)計和建造的革命。同時，對于整個建筑幕墻行業(yè)來說，建筑信息模型（BIM）也是一次真正的信息革命。 （二）建筑信息模型(BIM)的概念 建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)是近兩年來出現(xiàn)在建筑界中的一個新名詞。BIM建筑信息模型的定義為：創(chuàng)建并利用數(shù)字模型對項目進(jìn)行設(shè)計、建造及運營管理的過程。 它的全面應(yīng)用，將提高建筑工程的集成化程度，也為建筑業(yè)的發(fā)展帶來效益，使設(shè)計乃至整個工程的質(zhì)量和效率提高，成本降低，是引領(lǐng)建筑業(yè)信息技術(shù)走向更高層次的一種新技術(shù)。 建筑信息模型（BIM），通過數(shù)字信息仿真模擬建筑幕墻所具有的真實信息，不僅僅是幾何形狀描述的視覺信息，還包含大量的非幾何信息，如材料的強(qiáng)度、性能、傳熱系數(shù)，構(gòu)件的造價、采購信息等。BIM是通過數(shù)字化技術(shù)，在計算機(jī)中建立一個虛擬建筑幕墻，一個建筑信息模型就是提供了一個單一的、完整一致的、邏輯的建筑信息庫。 建筑信息模型（BIM）的技術(shù)核心是一個由計算機(jī)三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫，不僅包含了建筑師和建筑幕墻工程師的設(shè)計信息，而且可以容納從設(shè)計到建成使用，甚至是使用周期終結(jié)的全過程信息，并且各種信息始終是建立在一個建筑幕墻三維模型數(shù)據(jù)庫中。建筑信息模型（BIM）可以持續(xù)即時地提供項目設(shè)計范圍、進(jìn)度以及成本信息，這些信息完整可靠并且完全協(xié)調(diào)。 建筑信息模型（BIM）能夠在綜合數(shù)字環(huán)境中保持信息不斷更新并可提供訪問，使建筑師、建筑幕墻工程師、建筑幕墻施工人員以及建筑幕墻業(yè)主可以清楚全面地了解項目。這些信息在建筑幕墻設(shè)計、施工和管理的過程中能促使加快決策進(jìn)度、提高決策質(zhì)量，從而使項目質(zhì)量提高，收益增加。 建筑信息模型（BIM）的應(yīng)用不僅僅局限于設(shè)計階段，而是貫穿于整個建筑幕墻項目全生命周期的各個階段：設(shè)計、施工和運營管理。BIM電子文件，將可在參與項目的各建筑行業(yè)企業(yè)間共享。建筑設(shè)計專業(yè)可以直接生成三維實體模型；結(jié)構(gòu)專業(yè)則可依照進(jìn)行計算；其它專業(yè)可以據(jù)此進(jìn)行建筑能量分析、聲學(xué)分析、光學(xué)分析等；施工單位則可進(jìn)行備料及下料；發(fā)展商則可取其中的造價、門窗類型、工程量等信息進(jìn)行工程造價總預(yù)算、產(chǎn)品定貨等；而物業(yè)單位也可以用之進(jìn)行可視化物業(yè)管理。BIM在整個建筑幕墻行業(yè)從上游到下游的各個企業(yè)間不斷完善，從而實現(xiàn)項目全生命周期的信息化管理，建筑信息模型是數(shù)字技術(shù)在建筑幕墻工程中的直接應(yīng)用，以解決建筑幕墻工程在軟件中的描述問題，使設(shè)計人員和工程技術(shù)人員能夠?qū)Ω鞣N建筑幕墻信息做出正確的應(yīng)對，并為協(xié)同工作提供堅實的基礎(chǔ)。 建筑信息模型（BIM）同時又是一種應(yīng)用于設(shè)計、建造、管理的數(shù)字化方法，這種方法支持建筑幕墻工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑幕墻工程在其整個進(jìn)程中顯著提高效率和大量減少風(fēng)險。 建筑信息模型（BIM）支持建筑幕墻工程全生命周期的集成管理環(huán)境，因此建筑信息模型的結(jié)構(gòu)是一個包含有數(shù)據(jù)模型和行為模型的復(fù)合結(jié)構(gòu)。它除了包含與幾何圖形及數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)模型外，還包含與管理有關(guān)的行為模型，兩相結(jié)合通過關(guān)聯(lián)為數(shù)據(jù)賦予意義，因而可用于模擬真實世界的行為，例如模擬建筑幕墻的結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀況、安全狀況、傳熱狀況等。 應(yīng)用建筑信息模型（BIM）可以支持建筑幕墻項目各種信息的連續(xù)應(yīng)用及實時應(yīng)用，這些信息質(zhì)量高、可靠性強(qiáng)、集成程度高而且完全協(xié)調(diào)，提高設(shè)計乃至整個工程的質(zhì)量和效率，顯著降低成本。 應(yīng)用建筑信息模型（BIM）可以使建筑幕墻工程更快、更省、更精確，各工種配合得更好和減少了圖紙的出錯風(fēng)險，惠及將來的建筑幕墻的運作、維護(hù)和設(shè)施管理，節(jié)省費用。 （三）BIM多維工程信息模型 3.1二維（2D） 2D是對繪畫和手繪圖的模擬，是一種抽象的符號和字符表達(dá)方式，其基本的處理對象是幾何實體，包括點、線、圓、多邊形等，目前使用的各類方案圖、初步設(shè)計圖和施工圖都是2D的。對電子版本的2D圖紙有一個很形象的叫法“Electronic Paper - 電子紙”。還有一種混合使用2D和3D表達(dá)的技術(shù)，習(xí)慣上稱之為2.5D。 3.2三維（3D） 有兩種類型的3D，第一類是3D幾何模型，最典型的就是3DS MAX模型，其主要作用是對工程項目進(jìn)行可視化表達(dá)；第二類是BIM 3D或BIM模型。此外還有一種稱之為3.5D的技術(shù)，在3D幾何模型基礎(chǔ)上增加有限的對象技術(shù)，例如風(fēng)吹樹動或者人員移動等，也不屬于BIM 3D范疇。 BIM 3D包含了工程項目所有的幾何、物理、功能和性能信息，這些信息一旦建立，不同的項目參與方在項目的不同階段都可以使用這些信息對建筑物進(jìn)行各種類型和專業(yè)的計算、分析、模擬工作。BIM文獻(xiàn)中討論的3D除非特別說明，一般是指BIM 3D。這樣的3D也叫做虛擬建筑（Virtual Building）或數(shù)字建筑（Digital Building）。3D的價值可以簡單歸納成兩句話： 做功能好的建筑幕墻：建筑師和幕墻工程師可以直接在3D上工作，設(shè)計過程中不再需要把3D建筑翻譯成2D進(jìn)行表達(dá)(2D圖紙變成了3D的輸出結(jié)果之一)并與業(yè)主進(jìn)行溝通交流，而業(yè)主也不再需要通過理解2D圖紙來審核建筑師的方案是否滿足自己的需要了。 - 做沒有錯的建筑幕墻：綜合所有專業(yè)的3D模型，可以非常直觀地發(fā)現(xiàn)互相之間的不協(xié)調(diào)，在實際施工開始前解決掉所有的設(shè)計錯誤。 4.3四維（4D） 4D是3D加上項目發(fā)展的時間，用來研究建筑幕墻可建性（可施工性）、施工計劃安排以及優(yōu)化任務(wù)和工作順序。 4D的價值歸納為“做沒有意外的幕墻施工”。 如果我們能夠在每周的例會上直接向BIM模型提問題，然后探討模擬各種改進(jìn)方案的可能性，在虛擬建筑中解決目前需要在現(xiàn)場才能解決的問題，那會是一種什么樣的情況？ 4.4五維（5D） 5D是基于BIM 3D的造價控制，工程預(yù)算起始于巨量和繁瑣的工程量統(tǒng)計，有了BIM模型信息，工程預(yù)算將在整個設(shè)計施工的所有變化過程中實現(xiàn)實時和精確。隨著項目發(fā)展BIM模型精度的不斷提高，工程預(yù)算將逼近最后的那個數(shù)字。 5D的價值定義一句話是“做精細(xì)化的幕墻預(yù)算”。 4.5六維（6D） 6D定義為“做性能好的建筑幕墻”。 例如建筑幕墻性能分析的一些內(nèi)容： -抗風(fēng)壓性能分析及試驗摸擬 -抗震性能分析及試驗摸擬 -氣密分析及試驗摸擬 -水密性能分析及試驗摸擬 -熱工分析及節(jié)能。 -滿足規(guī)范要求 -滿足社會和業(yè)主對低能耗、高性能、可持續(xù)建筑的要求。 6D應(yīng)用使得性能分析可以配合建筑方案的細(xì)化過程逐步深入，做出真正性能好的建筑 （四）建筑信息模型(BIM)設(shè)計的核心理念 4.1.參數(shù)化設(shè)計 參數(shù)化設(shè)計從實質(zhì)上講是一個構(gòu)件組合設(shè)計，建筑信息模型是由無數(shù)個虛擬構(gòu)件拼裝而成，其構(gòu)件設(shè)計并不需要采用過多的傳統(tǒng)建模語言，如拉伸、旋轉(zhuǎn)等，而是對已經(jīng)建立好的構(gòu)件（稱為族）設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，并使參數(shù)可以調(diào)節(jié)，進(jìn)而驅(qū)動構(gòu)件形體發(fā)生改變，滿足設(shè)計的要求。而參數(shù)化設(shè)計更為重要的是將建筑幕墻構(gòu)件的各種真實屬性通過參數(shù)的形式進(jìn)行模擬，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和計算。在建筑信息模型中，建筑幕墻構(gòu)件并不只是一個虛擬的視覺構(gòu)件，而是可以模擬除幾何形狀以外的一些非幾何屬性，如材料的強(qiáng)度、材料的傳熱系數(shù)、構(gòu)件的造價、采購信息、重量、受力狀況等等。 對參數(shù)定義屬性的意義在于可以進(jìn)行各種統(tǒng)計和分析，例如我們常見的材料表統(tǒng)計，在建筑信息模型中是完全自動化的，而參數(shù)化更為強(qiáng)大的功能是可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、疏散等方面的計算和統(tǒng)計，甚至可以進(jìn)行建造過程的模擬，最終實現(xiàn)虛擬建造。這與犀牛、3DMax 等軟件中的三維模型是完全不同的概念，用3D Max 建立的模型，墻與梁并沒有屬性的差別，它們只是建筑師在視覺上假設(shè)的墻與梁，這些構(gòu)件將無法參與到數(shù)據(jù)統(tǒng)計，也就不具備利用計算機(jī)進(jìn)行各種信息處理的可能性。 4.2.構(gòu)件關(guān)聯(lián)性設(shè)計 構(gòu)件關(guān)聯(lián)性設(shè)計是參數(shù)化設(shè)計的衍生。當(dāng)建筑幕墻模型中所有構(gòu)件都是由參數(shù)加以控制時，如果將這些參數(shù)相互關(guān)聯(lián)起來，那么就實現(xiàn)了關(guān)聯(lián)性設(shè)計。換言之，當(dāng)幕墻工程師修改某個構(gòu)件，建筑模型將進(jìn)行自動更新，而且這種更新是相互關(guān)聯(lián)的。例如，遇到修改幕墻分格，在建筑信息模型中，只要修改分格的數(shù)值，所有的墻、柱、窗、門都會自動發(fā)生改變，因為這些構(gòu)件的參數(shù)都與分格相關(guān)聯(lián)，而且這種改變是三維的，并且是準(zhǔn)確和同步的。我們不再需要去分別修改平立剖。關(guān)聯(lián)性設(shè)計它不僅提高了工程師的工作效率，而且解決了長期以來圖紙之間的錯、漏、缺問題。 4.3.參數(shù)驅(qū)動建筑形體設(shè)計 參數(shù)驅(qū)動建筑形體設(shè)計是指通過定義參數(shù)來生成建筑形體的方法，當(dāng)建筑師改變幕墻一個參數(shù)，形體可以進(jìn)行自動更新，從而幫助建筑師進(jìn)行形體研究。參數(shù)驅(qū)動建筑形體設(shè)計仍然可以采用定義構(gòu)件的方法實現(xiàn)。如果我們要設(shè)計一個形體復(fù)雜的高層建筑，我們可以將高層建筑的每一層作為一個構(gòu)件，然后用參數(shù)（包含一些簡單的函數(shù)）對這一層的幾何形狀進(jìn)行定義和描述，最后將上下兩層之間再用參數(shù)關(guān)聯(lián)起來，例如設(shè)定上下兩層之間的扭轉(zhuǎn)角度，這樣就可以通過修改所定義的角度來驅(qū)動模型，生成一系列建筑幕墻形體。這種模式對于生成一些有規(guī)律的，但卻很復(fù)雜的建筑形體是十分有用的。參數(shù)驅(qū)動建筑形體設(shè)計并不是建筑信息模型所獨有的技術(shù)，犀牛等軟件具備同樣的功能。但是在建筑信息模型中，形體可以方便地轉(zhuǎn)化成具有真實屬性的建筑構(gòu)件，如給形態(tài)附著幕墻，當(dāng)我們改變參數(shù)，形體發(fā)生變化的同時，建筑構(gòu)件也相應(yīng)同步變化，這就使視覺形體研究與真實的建筑構(gòu)件關(guān)聯(lián)起來，視覺模型也就轉(zhuǎn)化為真正的“信息模型”。 參數(shù)化構(gòu)件亦稱“族”，是在Autodesk Revit Architecture中設(shè)計所有建筑構(gòu)件的基礎(chǔ)。它們提供了一個開放的圖形式系統(tǒng)，能夠自由地構(gòu)思設(shè)計、創(chuàng)建外型。能以逐步細(xì)化的方式來表達(dá)設(shè)計意圖�？梢允褂脜�(shù)化構(gòu)件創(chuàng)建最復(fù)雜的組件以及最基礎(chǔ)的建筑構(gòu)件（例如墻和柱），無需任何編程語言或代碼。 幕墻公司往往拿到一堆建筑圖，結(jié)構(gòu)圖，甚至同時拿到幾個版本的建筑圖。從平面，立面，剖面，節(jié)點開始分析，就算有三維模型也不敢確定是否出自最新的建筑圖。費了不少功夫才把建筑輪廓和結(jié)構(gòu)輪廓放在一起才開始幕墻--這個夾在建筑和結(jié)構(gòu)之間部分的外圍護(hù)構(gòu)件。 現(xiàn)在用revit拿到的就是些模型，不用再分建筑和結(jié)構(gòu)，甚至可以直接鏈接建筑軸線到玻璃線。做投標(biāo)其實是’簡單’的勾出幕墻輪廓，也可根據(jù)revit模型，直接繪制投標(biāo)圖。施工是在投標(biāo)的基礎(chǔ)上深化。加工只是再深化。也就是說從投標(biāo)階段必須很清晰地認(rèn)識到工程的關(guān)鍵才能盈利。這也是BIM 提倡的節(jié)約。 4.4.協(xié)作設(shè)計 隨著建筑幕墻工程復(fù)雜性的增加，跨學(xué)科的合作成為建筑幕墻設(shè)計的趨勢。在二維CAD 時代，協(xié)作設(shè)計缺少一個統(tǒng)一的技術(shù)平臺，但建筑信息模型為傳統(tǒng)建筑工種提供了一個良好的技術(shù)協(xié)作平臺，例如，結(jié)構(gòu)工程師改變其柱子的尺寸時，建筑模型中的柱子也會立即更新，而且建筑信息模型還為不同的生產(chǎn)部門，甚至管理部門提供了一個良好的協(xié)作平臺，例如施工企業(yè)可以在建筑信息模型基礎(chǔ)上添加時間參數(shù)進(jìn)行幕墻施工虛擬，控制施工進(jìn)度，政務(wù)部門可以進(jìn)行電子審圖等等。這不僅改變了建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、幕墻工程師傳統(tǒng)的工作協(xié)調(diào)模式，而且業(yè)主、政府政務(wù)部門、制造商、施工企業(yè)都可以基于同一個帶有三維參數(shù)的建筑模型協(xié)同工作。 4.5 BLM = BIM + 互用 + 協(xié)同 建筑幕墻設(shè)計需要涉及到許多不同的專業(yè)，如建筑、結(jié)構(gòu)、材料等。由于BIM具有承載各種信息的能力，整個建筑相關(guān)的信息和一整套設(shè)計文檔存儲在集成數(shù)據(jù)庫中，所有信息都已數(shù)字化，完全相互關(guān)聯(lián)。這樣就可以在BIM上構(gòu)建各個專業(yè)協(xié)同工作的平臺。這不但消除了以前各個專業(yè)設(shè)計軟件互不兼容的現(xiàn)象，還實現(xiàn)了各專業(yè)的信息共享。例如設(shè)計的修改或變更、施工計劃安排以及施工進(jìn)度的可視化模擬、各種文檔協(xié)同管理、施工變更管理等都可以在這個協(xié)同工作平臺上實現(xiàn)。 正是BIM的應(yīng)用，一種新的建筑幕墻管理思想應(yīng)運而生，這就是建筑幕墻生命全周期管理(Building Lifecycle Management, BLM)。BLM是一種以BIM為基礎(chǔ)，創(chuàng)建、管理、共享信息的數(shù)字化方法，能夠大大減少資產(chǎn)在建筑物整個生命周期（從構(gòu)思到拆除）中的無效行為和各種風(fēng)險。BLM是建筑工程管理的最佳模式。 BIM技術(shù)在發(fā)展過程中，吸納了學(xué)術(shù)界進(jìn)多年研究的一些成果，融匯入自身之中。例如，門和窗是開在建筑幕墻上的，門、窗和建筑幕墻的關(guān)系是緊密相連的。有不少關(guān)于智能CAD的研究指出，在修改設(shè)計時，建筑幕墻上的門和窗應(yīng)當(dāng)自動地跟著移動或修改，這些功能在已經(jīng)在BIM軟件上實現(xiàn)。 BLM是“Building Lifecycle Management”的縮寫，中文名稱“建設(shè)工程生命周期管理”實際上，BLM應(yīng)該是BLIM - Building Lifecycle Information Management建設(shè)工程生命周期信息管理， 建筑幕墻工程建設(shè)項目的生命周期主要由兩個過程組成：第一是信息過程，第二是物質(zhì)過程。施工開始以前的項目策劃、設(shè)計、招投標(biāo)的主要工作就是信息的生產(chǎn)、處理、傳遞和應(yīng)用；施工階段的工作重點雖然是物質(zhì)生產(chǎn)（把幕墻建造起來），但是其物質(zhì)生產(chǎn)的指導(dǎo)思想?yún)s是信息（施工階段以前產(chǎn)生的施工圖及相關(guān)資料），同時伴隨施工過程還在不斷生產(chǎn)新的信息（材料、設(shè)備的明細(xì)資料等）；使用階段實際上也是一個信息指導(dǎo)物質(zhì)使用（清洗維修保養(yǎng)等）過程。 BLM的服務(wù)對象就是上述建設(shè)項目的信息過程，可以從三個維度進(jìn)行描述： 第一維度 -項目發(fā)展階段：策劃、設(shè)計、施工、使用、維修、改造； 第二維度 - 項目參與方：投資方、開發(fā)方、策劃方、估價師、銀行、律師、建筑師、工程師、造價師、專項咨詢師、施工總包、施工分包、預(yù)制加工商、供貨商、建設(shè)管理部門、物業(yè)經(jīng)理、維修保養(yǎng)、改建擴(kuò)建、觀測試驗?zāi)M、環(huán)保、節(jié)能、空間和安全、用戶等，據(jù)統(tǒng)計，一般高層幕墻建筑項目的合同數(shù)量在50個左右； 第三維度 - 信息操作行為：增加、提取、更新、修改、交換、共享、驗證等。 用一個形象的例子來說明幕墻工程建設(shè)行業(yè)對BLM功能的需求：在項目的任何階段（例如設(shè)計階段），任何一個參與方（例如結(jié)構(gòu)工程師），在完成他的專業(yè)工作時（例如結(jié)構(gòu)計算），需要和BLM系統(tǒng)進(jìn)行的交互可以描述如下： 從BLM系統(tǒng)中提取結(jié)構(gòu)計算所需要的信息（如面板分格及材料、梁柱的布置材料性能、荷載、節(jié)點形式、邊界條件等）； 利用結(jié)構(gòu)計算軟件進(jìn)行分析計算，利用結(jié)構(gòu)工程師的專業(yè)知識進(jìn)行比較決策，得到結(jié)構(gòu)專業(yè)的決策結(jié)果（例如需要調(diào)整梁柱截面尺寸）；把上述決策結(jié)果（以及決策依據(jù)如計算結(jié)果等）返回增加或修改到BLM系統(tǒng)中。而在這個過程中BLM需要自動處理好這樣一些工作：首先每個參與方需要提取的信息和返回增加或修改的信息是不一樣的；其次系統(tǒng)需要保證每個參與方增加或修改的信息在項目所有相關(guān)的地方生效，即保持項目信息的始終協(xié)調(diào)一致。BLM對建設(shè)項目的影響有多大呢？美國和英國的相應(yīng)研究都認(rèn)為這樣的系統(tǒng)的真正實施可以減少項目的建設(shè)成本。 BLM應(yīng)用示意表 4.6 BIM應(yīng)用的初始階段和高級階段 初級階段：即目前BIM應(yīng)用的初始階段，以傳統(tǒng)項目流程為主，BIM服務(wù)為輔，此階段的BIM應(yīng)用可以根據(jù)項目的實際情況選擇其中任何一項或幾項來進(jìn)行，例如某個項目只采用BIM設(shè)計服務(wù)，或者采用BIM設(shè)計和招標(biāo)服務(wù)等，不管如何選擇，BIM服務(wù)的采用與否基本上不改變項目“設(shè)計-招標(biāo)-施工-運營”的傳統(tǒng)流程。此時BIM服務(wù)的主要工作是通過BIM的3D/4D/5D等應(yīng)用，對設(shè)計、招標(biāo)、施工和運營計劃和實施過程進(jìn)行可視化、分析、模擬、優(yōu)化、跟蹤、記錄等工作，并最終形成項目的BIM竣工模型和BIM運營模型。 BIM模型質(zhì)量保證分析：數(shù)據(jù)集元素校核，可視化校核，碰撞檢查，CAD一致性檢查等。 BIM模型可選的分析：結(jié)構(gòu)分析，成本估算，規(guī)范一致性檢查等。 高級階段：BIM完全融入項目流程，圖示如下： 進(jìn)入高級階段以后，BIM已經(jīng)成為項目設(shè)計、施工、運營的日常工具，基于BIM的項目流程的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、法律問題已經(jīng)具備相應(yīng)解決方案，此時BIM服務(wù)的主要工作將轉(zhuǎn)向?qū)椖繀⑴c各方提供的BIM模型和數(shù)據(jù)的合理性、正確性、一致性、完整性等的審核和項目完整信息的集成。 目前中國幕墻行業(yè)處于BIM應(yīng)用初級階段的入口，如果不跨入并經(jīng)過初級階段，就永遠(yuǎn)沒有可能到達(dá)高級階段。 （五）案例 5.1上海世博會上海案例館BIM REVIT實踐運用 上海案例館項目位于中國2010年上海世博會園區(qū)浦西片區(qū)城市最佳實踐區(qū)北部區(qū)塊內(nèi)，是最佳城市實踐區(qū)16個實物案例之一，也是該區(qū)塊唯一代表上海參展的案例。 設(shè)計目的 一，以住宅作為智能生態(tài)技術(shù)和集成體系的建筑載體，詮釋世博主題，落實課題成果，引領(lǐng)生態(tài)建筑發(fā)展。 二，世博會中，作為具有上海特色的技術(shù)集成展館，將成為展示和體驗未來居住模式的重要場所。 三，世博會后，考慮可持續(xù)利用，作為創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園區(qū)的辦公集聚地，充分發(fā)揮生態(tài)節(jié)能技術(shù)樓的推廣和展示作用。 建筑區(qū)位：世博浦西片區(qū)城市最佳實踐區(qū)北部區(qū)塊建筑規(guī)模：占地面積1300平方米，建筑面積3050平方米建筑高度：18M(地上4F地下1F)使用性質(zhì)：世博會中---住宅展示世博會后---辦公集群 其一，實時協(xié)同，實時更新。REVIT設(shè)計工作模式的最大優(yōu)勢就在于其實時性，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同方式，由于受到技術(shù)方面的限制，只能保證各專業(yè)內(nèi)部以同一設(shè)計基礎(chǔ)底圖進(jìn)行深化圖繪制，外部參照更改后，各自負(fù)責(zé)部分能做到及時修改，但相關(guān)專業(yè)的圖紙更新，只會在幾個重要的資料交換節(jié)點進(jìn)行，這就導(dǎo)致了設(shè)計階段成果統(tǒng)一具有延時性，延遲了工作進(jìn)度。而通過REVIT設(shè)計工作模式，所有專業(yè)在一張底圖上進(jìn)行設(shè)計繪圖工作，更形象點是在構(gòu)建一個BIM信息數(shù)據(jù)庫模型，每個專業(yè)的每個更新改動都會在這個唯一性的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行反映，其他專業(yè)能很清晰的了解其它專業(yè)的設(shè)計進(jìn)度和成果，便于及時調(diào)整，增強(qiáng)設(shè)計工作的效率。 其二，三維直觀，增強(qiáng)圖紙可讀性。BIM信息模型為一個完整的三維模型，各種平、立、剖面圖只是各方向的二維剖切圖。所有的建筑表皮幕墻、結(jié)構(gòu)梁柱、設(shè)備管道都以三維方式分圖層置于一個BIM模型中，這樣非本專業(yè)人員相較于原二維圖紙能更容易讀圖，也更方便各專業(yè)人員的協(xié)調(diào)溝通。同時這一三維顯示模式對于各專業(yè)間出現(xiàn)的管道、梁柱、墻體、門窗的沖突問題也更能直觀的顯示，方便設(shè)計人員及時修改。而這一三維模型，在施工配合階段也能很好的對施工進(jìn)度進(jìn)行實時的顯示，方便設(shè)計方與施工方的溝通。 其三，出圖便利，降低工作量。BIM信息模型為一三維模型，其內(nèi)部所用數(shù)據(jù)信息都對應(yīng)到了三維形體的各坐標(biāo)點，這樣通過剖切工具我們可以很容易的得到不同標(biāo)高的平面圖以及不同軸線的剖面圖及立面圖，減少了平面圖及剖面圖獨立繪制的工作量，具有所看即所得的準(zhǔn)確性，避免了由于設(shè)計疏忽造成了各圖紙未完全對應(yīng)的問題，也減少了設(shè)計人員的工作量。 5.2用Revit設(shè)計土庫曼斯坦館網(wǎng)格狀幕墻。 首先新建族，用公制幕墻嵌板這個族樣板。 拉伸——設(shè)置參照平面——外部——繪制，這樣一個流程。 首先繪制出幕墻單元中的圓形部分，設(shè)置其參數(shù)。之后進(jìn)一步深入。 嵌板到這里就基本完畢了，之后再把玻璃補(bǔ)充上去。保存文件——載入到項目中。在項目中新建幕墻，設(shè)置其參數(shù)，如下圖。 這便是最后的效果了 結(jié)束語 在瞬息萬變的信息時代，我們需要轉(zhuǎn)變固有的設(shè)計思維模式，從傳統(tǒng)的二維設(shè)計走向三維信息化設(shè)計，讓計算機(jī)成為真正的設(shè)計工具，把計算機(jī)輔助設(shè)計提升到新階段、新水平。這是提高設(shè)計師和建筑師素質(zhì)、轉(zhuǎn)變設(shè)計方式的實踐。BIM技術(shù)作為繼CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）技術(shù)后出現(xiàn)的建設(shè)領(lǐng)域的又一重要的計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，在一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)得到了迅速發(fā)展和應(yīng)用，美國60%建筑設(shè)計及施工企業(yè)應(yīng)用BIM。在我國，盡管與北京奧運會時只有“水立方”一枝獨秀相比，世博文化中心、國家電力館、德國館等多個世博場館對BIM的應(yīng)用使其聲譽鵲起，得以揚名立萬，不過就BIM的應(yīng)用廣度和深度而言，BIM在中國的應(yīng)用只是剛剛開始。全國建筑業(yè)有2000多個設(shè)計院，但能夠應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計的100個都不到，建筑施工企以和幕墻企業(yè)目前應(yīng)用BIM更是微乎其微。 作為國民經(jīng)濟(jì)支柱的建筑行業(yè)，由于粗放式的管理模式和典型的勞動密集型特征，屬于國民經(jīng)濟(jì)中的低利行業(yè)，很難有資本積累和積聚發(fā)展的能力。除了行業(yè)內(nèi)競爭和設(shè)計技術(shù)原因之外，相對落后的管理模式很大程度上擠壓了建筑施工企業(yè)的利潤率水平。作為施工企業(yè)的利潤之源，項目是整個企業(yè)生存的根基，由于項目管理能力欠缺，絕大多數(shù)施工企業(yè)不能有效地對項目的利潤進(jìn)行管理，很難從招投標(biāo)、采購、人員管理等與利潤直接相關(guān)的環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一管控，究其原因，BIM應(yīng)用的與發(fā)達(dá)國家差距是重要原因。 為徹底改變建筑行業(yè)信息化水平不高的現(xiàn)狀，并引導(dǎo)一批擁有特級資質(zhì)的建筑企業(yè)成為科技含量高、融資能力強(qiáng)、管理水平高、信息化程度高的龍頭企業(yè)，不僅能與國際企業(yè)在本土競爭，而且能走出去，建筑施工企業(yè)和中國建筑幕墻企業(yè)應(yīng)盡快推行BIM，全方位提升我國建筑幕墻行業(yè)管理水平和技術(shù)水平。 本文僅供參考，不妥之處，敬請指正。 參考文獻(xiàn)： （1）《Revit世博場館建模系列討論二 土庫曼斯坦館》 來源：Revit論壇; 作者：admin （2）《上海世博會上海案例館REVIT實踐運用》 來源：北緯服務(wù)，設(shè)計師：楊明，劉海洋 （3）《BIM大講堂》 何關(guān)培 （4）《中國BIM發(fā)展的思考和建議》 |
