BIM技術(shù)在魯西地區(qū)鄉(xiāng)村民居中的應(yīng)用*

陳怡東，杜書波

(聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院, 山東 聊城252000)

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BIM技術(shù)在魯西地區(qū)鄉(xiāng)村民居中的應(yīng)用*

陳怡東，杜書波

(聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院, 山東 聊城252000)

建筑信息模型技術(shù)為解決建筑全生命周期中信息交互出現(xiàn)的“孤島”問題提供了有效方法，但是目前BIM應(yīng)用無法建立完整的數(shù)字模型.本文針對BIM模型的完整創(chuàng)建，提出BIM與云技術(shù)結(jié)合的構(gòu)建框架，通過研究BIM平臺的建?；玖鞒毯蛻?yīng)用架構(gòu)，開發(fā)了由云覆蓋協(xié)同工作的BIM數(shù)字模型原型系統(tǒng)，為BIM在中國民居建筑設(shè)計(jì)中更廣泛深入的應(yīng)用探索了新的方法和技術(shù).

BIM+；民居；主動控制

研究表明，與國際建筑業(yè)信息化率0.3%的平均水平相比，我國建筑行業(yè)信息化率僅約為0.03%，差距高達(dá)10倍左右[1].主要原因是建筑行業(yè)在信息交互中存在“信息割裂”與“信息孤島”特性，為解決該問題，BIM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，可為建筑全生命周期中各個參與方之間的信息交流提供技術(shù)支持，提高建筑建造效率與建筑質(zhì)量.

本文對傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方案中BIM與云技術(shù)結(jié)合的方法進(jìn)行了完善和革新，利用現(xiàn)有軟件搭建“BIM+”平臺，解決BIM運(yùn)用困難現(xiàn)狀.考慮到我國傳統(tǒng)民居具有既是鄉(xiāng)土建筑文化載體又是普通百姓居住建筑的情況，本文分析了BIM在建筑施工中的影響因素，在分析各因素之間關(guān)系的基礎(chǔ)上提出了“BIM+”概念，初步建立魯西地區(qū)民居“BIM+”原型模型.探究運(yùn)用“BIM+”解決既保護(hù)歷史文脈又保證民居居住舒適度的方法.以期為今后利用“BIM+”技術(shù)進(jìn)行民居建筑設(shè)計(jì)與改造工作提供建議.

1　BIM發(fā)展及應(yīng)用綜述

在我國是由張建平教授從2000年開始進(jìn)行BIM學(xué)術(shù)方面的研究.工程建設(shè)行業(yè)從2007年左右開始逐步運(yùn)用BIM技術(shù)，目前BIM的主要應(yīng)用方以建筑設(shè)計(jì)單位為主.2014年7月1日的《關(guān)于推進(jìn)建筑業(yè)發(fā)展和改革的若干意見》，該意見明確要推動BIM技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用.2014年國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》通過相關(guān)部門審查；2015年《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》印發(fā).這足以說明我國政府十分重視建筑行業(yè)的信息化進(jìn)程.

在很多重大項(xiàng)目中BIM技術(shù)都得到了成功應(yīng)用，如上海世博會芬蘭館、上海世博會德國館、世博會國家電網(wǎng)企業(yè)館等[2].

然而，目前的BIM平臺并不能實(shí)現(xiàn)在建筑全生命期中的各方信息交換，其主要原因是數(shù)據(jù)在BIM平臺中主要以參與方自己使用軟件的文件形式進(jìn)行交換和管理，難以形成完整集成互相兼容的建筑信息模型，所以無法支持面向建筑全生命期的各種工程分析和管理，并且現(xiàn)有平臺架構(gòu)在信息交互中存在信息不對等，不兼容，丟失等問題[3].

已有多位學(xué)者在學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中對BIM的應(yīng)用障礙進(jìn)行了研究.國外學(xué)者Han Yan和Peter Damian指出目前BIM在應(yīng)用上的障礙主要有:項(xiàng)目參與人員在認(rèn)為目前的技術(shù)足夠使用的舊理念上，盲目認(rèn)定進(jìn)行BIM軟件布置以及BIM技術(shù)培訓(xùn)浪費(fèi)時間和人力資源，因此拒絕應(yīng)用BIM技術(shù)[4].

Randy Deutsch認(rèn)為BIM在應(yīng)用和推廣上的主要問題是由10%的技術(shù)方面的問題加上90%的社會文化方面的問題組成的[5].社會文化問題即BIM所用平臺統(tǒng)籌管理問題.BIM平臺所需軟件類型復(fù)雜，涉及到不同應(yīng)用方、不同專業(yè)平臺、以及不同軟件平臺，這就需要多個互相兼容的軟件進(jìn)行協(xié)作.但國內(nèi)現(xiàn)與之配套的軟件之間兼容不完善，以及我國現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范和國外軟件所使用規(guī)范的數(shù)據(jù)不一致，導(dǎo)致BIM平臺中軟件統(tǒng)籌管理困難，以至于BIM技術(shù)優(yōu)勢只能體現(xiàn)于項(xiàng)目初期的設(shè)計(jì)階段.

信息交互困難的表現(xiàn)主要是BIM建筑設(shè)計(jì)缺乏兼容的BIM施工系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)，需要重新用其他軟件建立不同格式的數(shù)字模型，嚴(yán)重影響了BIM的功效發(fā)揮.因此有必要設(shè)計(jì)一個基于云技術(shù)統(tǒng)籌管理的“BIM+”模型.

2　“BIM+”原型系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)理念

本文通過對民居建筑全生命周期中BIM技術(shù)的應(yīng)用、方法、標(biāo)準(zhǔn)和軟件進(jìn)行探究，利用現(xiàn)有revit等軟件與我國自主研發(fā)的帶有“Cloud Privacy”組件的云平臺，將BIM與“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)相融合，提出“BIM+”系統(tǒng)理念.該系統(tǒng)通過對不同終端布置不同的BIM軟件進(jìn)行工作，“BIM+”設(shè)計(jì)為四類終端：1)指揮終端、2)建施終端、3)運(yùn)維終端、4)檢查終端.指揮終端擁有修改查看其余終端權(quán)限與資料內(nèi)容的最高權(quán)限，建施終端供設(shè)計(jì)院與施工方使用，運(yùn)維終端為解決建筑全生命周期出現(xiàn)的問題提供最優(yōu)解決方案，而檢查終端軟件體積小，兼有網(wǎng)頁端的存在，可以便捷進(jìn)行多平臺工作.

以“BIM+”為平臺，利用圖1中出現(xiàn)的軟件進(jìn)行建模，將信息整合到“BIM+”中，采用是“終端-分級”信息共享模式，各組織機(jī)構(gòu)、各項(xiàng)目在項(xiàng)目開始時向指揮終端提出申請，指揮終端布置項(xiàng)目的專屬終端，并隨時控制終端的安裝、使用和卸載情況.不同的終端對應(yīng)不同的“BIM+”信息模塊，參與方通過專屬終端有控制地訪問一個共享的精確項(xiàng)目信息庫，保證信息提交過程中的準(zhǔn)確性與時效性，提高工作效率[6].

圖1　“BIM+”原型模型功能權(quán)限劃分和相互間信息交互性分析圖

軟件兼容需要標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一.該平臺采用成熟的IFC(industry foundation classes)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，“BIM+”域中軟件之間互傳的數(shù)據(jù)是完全兼容的[7].利用我國自主研發(fā)的云平臺的Privacy功能與不同“BIM+”服務(wù)器儲存不同信息達(dá)到信息可靠的分級、分區(qū)共享.在“BIM+”中分析信息并定義信息的邊界[8].當(dāng)涉及到建筑業(yè)企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)、商業(yè)秘密等保密信息時，這部分信息只能通過特定終端由特定的口令來訪問，形成“口令-終端”二級信息保護(hù)模式.

建筑信息模型技術(shù)已被認(rèn)為是提高建筑業(yè)生產(chǎn)效率最有效的工具之一[9].“BIM+”原型系統(tǒng)更在提高生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上保證信息安全.目前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)2D到3D，即從圖紙平面數(shù)據(jù)向信息化數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)創(chuàng)建過程的本質(zhì)轉(zhuǎn)變，利用“BIM+”系統(tǒng)可以對民居項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)和運(yùn)維，將傳統(tǒng)的序列化的過程轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷プ饔貌⑼瑫r進(jìn)行實(shí)時檢查的過程，并將信息內(nèi)容實(shí)時同步到云端.利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)改善平臺統(tǒng)籌管理問題，加強(qiáng)項(xiàng)目參與方的協(xié)同關(guān)系，實(shí)現(xiàn)信息有效集成管理.解決BIM在應(yīng)用中存在的社會文化問題.

3　“BIM+”在民居上的應(yīng)用

3.1利用“BIM+”的工程深化設(shè)計(jì)解決傳統(tǒng)民居二重性的問題

民居具有傳承歷史文脈和解決人民居住問題的二重性.將民居模型數(shù)字化以后，利用“BIM+”在運(yùn)維終端研究出民居改造的最佳方案，利用數(shù)字信息化研究我區(qū)古城建筑，以達(dá)到大量改造少量保護(hù)的目的，這也是提升我區(qū)古城形象、延續(xù)歷史文脈、大力發(fā)展旅游業(yè)來改善居民生活水平的城市發(fā)展的客觀需求.

3.2“BIM+”在防災(zāi)救災(zāi)方面的應(yīng)用

利用“BIM+”技術(shù)，建立民居數(shù)字信息模型，同時在數(shù)字化模型中輸入建筑信息(包括房屋用途，使用性質(zhì)信息)和房屋構(gòu)造與房屋材料等信息，然后將該模型上傳到“BIM+”系統(tǒng)中進(jìn)行整合，當(dāng)有突發(fā)情況發(fā)生時，在“BIM+”指揮終端可以迅速的調(diào)用數(shù)字化的建筑數(shù)據(jù)，迅速準(zhǔn)備救援方案與急救措施，從而改變了被動救援的滯后性.

3.3在新建民居過程中借助“BIM+”進(jìn)行主動控制

在設(shè)計(jì)和建施終端中，可以實(shí)時控制設(shè)計(jì)中各個專業(yè)人員之間的協(xié)調(diào)、模擬管線碰撞、節(jié)能與能耗計(jì)算、保溫隔熱性能分析、施工現(xiàn)場分析、施工進(jìn)度控制、成本控制、安全管理與指揮防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)等.改變了現(xiàn)在建設(shè)中遇到問題再解決的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)并解決問題.

3.4“BIM+”技術(shù)在項(xiàng)目審查方面的運(yùn)用

使用“BIM+”系統(tǒng)的人，獲得的數(shù)字模型完全兼容.在應(yīng)用“BIM+”技術(shù)之后，設(shè)計(jì)單位提交的資料包含完善的BIM模型,將該模型提交到“BIM+”中，這個模型經(jīng)過審核之后上傳到使用視圖終端進(jìn)行審查.基于“BIM+”所有信息兼容的特性，使得處理不兼容數(shù)據(jù)、反復(fù)施工、審查緩慢等現(xiàn)象將徹底被改變，從而保證了工程質(zhì)量和工程進(jìn)度.

4　推廣應(yīng)用“BIM+”的建議

BIM的理念和技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外得到實(shí)踐應(yīng)用，但是在我區(qū)推廣BIM技術(shù)的應(yīng)用還有很大的難度.針對我區(qū)目前的情況提出如下建議：

1)政府要自上而下的推動“BIM+”的建設(shè)，用政策帶動“BIM+”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.鼓勵和要求使用統(tǒng)一的軟件與數(shù)字模型，鼓勵軟件公司進(jìn)行深度開發(fā)和提供完善的技術(shù)支持.

2)在生產(chǎn)生活中普及“BIM+”的概念，通過軟件公司的支持將BIM模型通過終端軟件反饋到用戶的智能設(shè)備上.用戶可以直觀的參與“BIM+”模型的數(shù)據(jù)錄入和修繕.便于建筑信息數(shù)字化的進(jìn)行.

5　總結(jié)

BIM技術(shù)可為我區(qū)鄉(xiāng)村民居建設(shè)與發(fā)展提供有力的支持，但是目前BIM技術(shù)并沒有得到廣泛的推廣.本文歸納總結(jié)了BIM的現(xiàn)有應(yīng)用模式.基于該模式，提出了相應(yīng)的建議，相信BIM技術(shù)可以切實(shí)有效地服務(wù)于我區(qū)民居建筑.

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要[EB/OL]，2011-5-10．

[2]何清華，張靜.建筑施工企業(yè)BIM應(yīng)用障礙研究[J].施工技術(shù)，2012，41(377)：80-83.

[3]張建平，余芳強(qiáng)，李丁.面向建筑全生命期的集成BIM建模技術(shù)研究[J]．土木工程信息技術(shù)，2013，4(1):6-14.

[4]Han Yan，Peter Damian．Benefits and barriers of building information modeling[C]∥12th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering，2008．

[5]Ryan E．Smith，Alan Mossman Stephen Emmitt[J]，Lean Construction Journal，2011：1-16．

[6]李勇，管昌生. 基于BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目信息管理模式與策略[J].工程管理學(xué)報(bào)，2012，26(4)：17-21.

[7]邱奎寧.IFC標(biāo)準(zhǔn)在中國的應(yīng)用前景分析[J].建筑科學(xué),2003,19(2).

[8]許俊青，陸惠民．基于 BIM 的建筑供應(yīng)鏈信息流模型的應(yīng)用研究[J]．工程管理學(xué)報(bào)，2011，25(2)：138-142．

[9]Eastman C，Teicholz P，Sacks R，et a l．B IM handbook：A guide to building information modeling for owners，managers，designers，engineers and contractors[M]．NY：John W iley and Sons，2008．

Application of BIM Technology in Luxi Rural Areas

CHEN Yi-dong，DU Shu-bo

(School of Civil Engineering, Liaocheng University, Liaocheng Shandong 252000, China)

Building information modeling technology has provided an effective method to solve “Island” problem during information exchange in the whole life cycle, but currently BIM application can not establish a complete digital model. Accordingly, this paper proposes a framework for combining BIM with cloud technologies to build a complete one. Through the research of the basic process and application framework of BIM platform, BIM digital model prototype system is developed as collaborative work with cloud cover, which provides new methods and techniques for more extensive application of BIM in residential building designs in China.

BIM+； houses； active control

1673-2103(2016)02-0028-03

2015-11-15

聊城大學(xué)大學(xué)生科技文化創(chuàng)新項(xiàng)目(SF2014133)

陳怡東(1993-)，男，山東菏澤人，研究方向：建筑學(xué).杜書波(1982-)，男，山東冠縣人，講師，碩士，研究方向：BIM、綠色建筑.

TU17

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