数字建筑对工程全周期影响分析
——以广联达BIM软件为例
2020-02-20张艳菲
王 玥 张艳菲
(大连财经学院, 辽宁 大连 116622)
1 前言
1.1 问题的提出
伴随着中国的发展、社会的进步、经济的增长、人们需求的变化,建筑行业的发展也发生了翻天覆地的变化。从最初的为了保障人们基本生活的砖混结构,到如今除了满足建筑物基本功能之外,房屋更加注重安全、美观、舒适等需求。故使建筑物外观发生了变化,构造形式建筑方式都在不断的发展进步。但是不变的是无论多么宏伟的建筑物都需要人来倾注心血,从可行性研究、图纸设计、成本控制、具体实施等任一阶段都需要大量的人工,对人才的极度渴望的同时也暴露出我国建筑行业中用工难、管理难这两大问题。
那么我们应该如何去解决呢?我们不能让人完全从建筑过程中脱离,而是应该通过严谨的数据、智能的方式来减少不必要的人工耗损,使人能有更大的热情更多的时间来研究建筑,从而使建筑不仅充满着人情味并且具有数据的严谨性。
然而目前工程的整个周期没有一个固定的模式,都是依据不同的实际工程问题来研究解决办法,因此建筑行业形式粗放、生产效率低、工业化程度低、资源浪费大、建设成本高。怎样提高建筑水平、提升建筑能力、增强建筑质量成为了建筑行业所重视的主要问题。
1.2 研究的意义
从建设过程来看,建筑项目的整个生命周期是一个不停发生变动的过程,随着变动的发生风险也在不停的增加,项目目标的实现也存在着不确定性;从生产成本来看,经常会存在着资源分配不合理等情况,严重影响生产进度和管理水平。这些问题严重影响着建筑行业的发展速度。
数字建筑能够预先建立数字模型对建筑物进行预览,根据预览模型让建筑的决策和实施阶段具有实时性、一致性、统一性。本文讨论的就是如何利用数字工具,让建设项目的每个阶段密切衔接使信息来源和数据进行统一,使建筑行业更加切合时代发展。
2 数字建筑的阐述
2.1 数字建筑的概念
用数字技术带动行业发展是数字建筑的主要目标。表现在通过技术集成整个生命周期内规划、设计、构造、运营和维护等阶段的数据,使整个过程更精准、更严谨。
2.2 数字建筑的特点
数字化,作为基础特点可以用“三个全”来解释,即全过程、全因素、全参加。全过程是指贯穿了建设项目的整个生产周期,全因素是指涵盖每一个周期中的每一项建设步骤,全参加是无论是业主、施工单位、设计单位等一系列参与建设的体系都能够覆盖。
在线化,作为核心特点意味着“虚实双生”,即虚拟模型和实体建筑都可以完整的呈现,并且可以做到相互影响、相互融合。让建筑过程的每个阶段相辅相成,共同为建设宏伟的建筑物出力。
智能化,作为深度应用的目标是要逐步实现的。面对着很多单一且重复的工种在未来可以通过智能技术实现无人化。精细的操作更可以通过智能技术达到提前感知、提前认知、精确执行。
3 建设项目全生命周期的阐述
3.1 全生命周期的概念
工程项目的全生命周期是指与建设工程开发相关的,包括可行性研究、设计、招投标、施工、运营等一系列过程。
3.2 全生命周期的特点
工程项目的全生命周期不是独立存在的,而是各个阶段紧密相连。从可行性研究开始就需要对设计阶段进行研究,而设计阶段更是贯穿施工整个过程;招投标是对项目的施工进行前期保障;施工阶段是完成设计的目的将设计方案变成实物;运营是让建筑变的有意义,而不是冰冷的产物,所以建筑项目的生命周期具有连续性、贯穿性。
4 建设项目全生命周期中的BIM应用
4.1 建设项目初期的BIM应用
从初期策划阶段来看,我们需要对工程的整个范围、质量、采购、人工等一系列步骤进行统一的事先规划,但是传统的建筑行业没有办法达到我们设想,为了能够更加快速、严谨的对建筑物进行构造,可以通过建立BIM模型对建设前期的宏伟设想,以及详细的施工进程进行可视化,通过数字手段来验证我们未成熟的猜想。在设计方案选择上,将模型导入软件就可以进行比较,选择规范合理并且造价合适的施工方案,提高方案编制效率,增强计划合理性;在设备选型上,模型可以对建设工程的各个专业内管线、设备进行预先的碰撞,精确提供结构的连接点和设备的生产尺寸,杜绝资源浪费从而节约建设成本;在空间部署上,利用BIM的现场模拟,可以将施工场地的有限空间进行合理布局,节约施工工期,提高施工质量。在构件建造上,通过复杂节点信息查看提高施工效率,前期对构件预留预埋定位进行确定,加快现场施工速度;在安全施工的前提下,针对施工的特性来编制针对性文明方案,并且提前搜索安全隐患,模拟逃生通道,为整个工程的安全保驾护航。
4.2 建设项目设计阶段的BIM应用
在设计阶段对项目的进度、成本、物料进行准确的判断,会促使建设工程的成本降低,建设的生命周期变短。因此一个严谨可行的施工方案是项目成功的必要因素。在设计方案编制上,模型可以事先进行多专业碰撞,将计划进行整合,智能修改,有利于后期深化设计,提前做好洞口预留。对复杂节点可以进行快速查找,提高查看效率。在设计方案展示上,我们能够使用模型直观展现设计方案,和造价大数据进行连接,能够快速得出各方案的造价数据,能够更加快速准确的选择出设计方案。在设计的可行性上,模型可以灵活呈现不同施工阶段的现场变化,便于甲方与施工方进行交流,提高对建筑的满意度。便于安全文明施工管理,提高利用率缩短工期。提前进行方案的设计,对特殊设施或情况可以进行前期模拟,增强可行性的精确度。以广联达BIM5D产品为例,在技术员进行方案交底时我们可以利用模型进行方案模拟同时对现场的规范以及物资进行查询。
4.3 建设项目实施阶段的BIM应用
在施工管理阶段更多面对的是不可控因素,大体上分为两种:一是材料的不可控,二是人员的不可控。首先面对材料不可控这种情况我们目前大多解决问题的方式是选择具有丰富前期经验的老员工进行领导,从而达到高效节约的目标,但是经验是一个尺度,不是准确的数字,而通过智能模拟进行前期估算是最精确的方式。以广联达BIM土建算量软件为例,如果我们在前期策划阶段拥有BIM模型就可以一键导入,利用软件中的自动识别功能将构件进行提取,软件根据各个构件的计算公式来算出具体的工程量。对于在异形构件计算式的不同也可以手动进行更改。同时也可以利用物资数字化,减少人力手工清点材料,省时高效。其次是人员,目前我国建筑行业的情况是建筑施工用工难,年轻人少,老龄化严重,整体素质偏低,技术工少,所以行业的用工情况参差不齐,人员不好管理。对于人员不可控这种情况,我们可以采用人员数字化和安全数字化。利用人员数字化可以实现智能考勤,及时掌握出勤情况以及与员工所在位置。利用安全数字化可以对员工的安全负责任。在接触到危险区域时,智能安全帽会根据员工的姿态来判断周边环境的情况,从而发出警告。
4.4 建设项目运营维护阶段的BIM应用
在项目竣工之后的运营维护阶段是延长建筑物寿命的保护手段,也是让设计目的得以实现的重要方式。运营维护成本是项目建成后的主要运营成本,而能源的消耗是项目产品回报率的主要影响因素。因此,我们应该将运营成本的使用精确化,来提高利润率为整个建设项目画上完美的句号。在将建筑物移交物业做后期跟进、维护时,经常会出现因物业不清楚建筑结构而不能及时解决问题,这样的情况会导致物业有不诚信的口碑、让业主产生质疑、使建筑物价值变低。面对这种情况,我们可以利用BIM模型的可视性和先视性,首先,让业主更直观的感受空间的布局与排版,让业主能够更好的部署空间、使用空间。其次,提供给物业精细化的维修保养方案,让建筑物的功能得以发挥最大同时延长设备寿命。
5 我国建设开发项目的BIM发展
5.1 BIM发展存在的问题
首先,在认知上存在着一定的偏差,使用者一般考虑的都是直接利益即BIM模型能节省多少成本,带来多少收益,而不是绿色环保的理念、数字技术的先进,只将模型作为单纯的赚钱工具,就很难真正的发展起来;其次是人才的缺少,BIM软件培训难度比较大并且复杂的建模可能会涉及到一些数学以及编程能力,因此能熟练运用软件的人很少,导致技术很难普及;企业管理也存在一定问题,为了缩减人手没有成立专门的部门,导致人员分工不明确、项目落实不到位、利用效率低。
5.2 BIM发展的趋势
BIM在建筑行业中的未来是广阔的,BIM发展的必然性来源于行业的需求,无论是业主、施工单位、设计院,都希望计算机能够帮助我们完成繁琐的步骤,能够快速利用信息,使用信息。并且BIM技术被政府、住建部所认可,这标志着在建筑行业高速发展的今天,采用新的技术、学习新的技术、提高管理水平是行业健康发展的趋势。同时随着计算机技术的不断发展其在未来使用的难度将被简化,将会有越来越多的人理解掌握BIM的意义与技术,实现自己建造模型的理想。
6 结论与希望
数字建筑在我国虽然发展时间比较短,但对于建筑行业来讲是一个突破性的技术,从手画图纸、软件算量、建立现场模型、智能管理都是不断发展和进步的过程。数字建筑通过信息的共享与转换让工程的全生命周期进行协同,利用BIM技术作为管理工具,为项目管理带来新的管理模式提高管理效率。我国的BIM体系尽管还未健全,功能点也未完全掌握,在人才培养、平台开发上仍然有所欠缺,但是我们一直在探索、学习的路上积极行走,相信在不远的未来,数字技术定能助建筑行业走向辉煌!
主要参考文献与资料
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