浅析BIM技术在建筑建设智能化工程中的应用

2021-03-30刘德会李杰朱俊成

智能建筑与智慧城市 2021年10期

关键词：构件智能化建筑

刘德会，李杰，朱俊成

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

BIM是建筑信息模型，它将项目各类信息作为基础建立三维模型，对建筑所有真实信息进行模拟。在实际项目中，通过对BIM的应用为项目施工提供指导，进而提升质量，减少工期和成本，防止无端的损耗、浪费，实现既有目标和价值。

2 BIM主要特点

①能实现可视化，使图纸上笼统、模糊的线条变为三维实体，能为各参与方的工作提供便利。项目的各参与方都能在可视化的背景下完成沟通和决策[1]。

②采用BIM能在最初阶段就发现并解决碰撞问题，在保证设计质量的同时，还能缩短工期，减少成本。

③在BIM技术的加持下，能对那些很难完成的操作予以模拟，比如节能模拟、日照模拟及热传导过程的模拟，或在建造的同时完成四维模拟，即考虑了时间这一维度的三维模拟，以此确定最佳施工方案。值得一提的是，现在还有一些项目可以实现五维模拟，即在四维模型的基础上加上造价这一维度，这样能为成本控制目标的实现带来便利。

④BIM能提供所有项目信息，如几何、物理、规则、构件基本属性及性能。随着建筑复杂程度越来越高，BIM和不同优化工具使项目优化成为可能。比如，对项目投资与回报进行结合，确保业主能对设计方案进行优化选择，并对施工方案做针对性的优化，进而有效降低成本。

⑤对BIM而言，其出图特点在于能导出立面图，在模型构建完成后，能按照需求导出很多立面图及平面图[2]。

⑥采用BIM不仅能展现出项目自身的三维模型，还能对工程信息予以描述，包括建材种类及其各项特性，以及生产的厂商和市场价格，此外，还能体现出各工序及其进度情况与进度计划之间的偏差，以及不同构件存在的逻辑关系。

⑦在建筑全寿命周期若干阶段中，能使建筑信息一致，并与项目推进相适应，任何信息都能实现自动更新。

⑧在BIM模型中，每个构件都有其参数限制，不同构件在参数上有一定关联，当修改同类其中一种构件对应的参数后，能自动更改模型内该构件的所有属性。

3 建筑智能化基本要求

建筑的智能化实际上就是把建筑看作一个平台，然后通过对各类智能化信息予以高效运用，将不同的系统、应用及管理充分结合到一起，赋予建筑自我感知、动态信息传递、自主逻辑推理与实施决策，使建筑变成一个与人、环境良好结合的整体，实现为人类提供良好居住环境的目标。在科技发展中，使建筑智能化已经成为行业共同奋斗的目标，这些要求主要表现在几个方面。

①打造一个既安全可靠、健康舒适，又科技先进、适应未来发展的室内空间环境。在实际工作中，要先保证基本的安全及健康，比如空调系统需要对空气中是否含有污染物及有毒物等进行检测，并自动感知，含量达到设定值后自动采取应对措施；应能对室内温湿度及光照进行自动调节，甚至能对气味、色彩及背景噪声等进行控制[3]。对于智能化建筑群，应能实现一卡通，提高水电费、门禁管理及物业管理的便捷性。

②根据相关数据成果，空调和照明在建筑中是能耗大户，约占总能耗的七成，部分建筑甚至更多。这就要求建筑在符合基本使用要求的前提下，最大限度利用光照及自然冷热量对室内温度进行合理调节，起到节约能源的作用，并能对室内环境进行自动控制[4]。

③适应多元化用户给环境功能提出的要求。过去的建筑都将预设功能要求作为依据开展后续的建筑设计及结构选型，包括较小的开间不可当作大堂来设计和使用。为了达到预定的智能化，在结构设计中也要考虑智能化，不仅要为楼宇、办公及通信的自动化提供可靠支持，还应采用大跨度且开放式的框架，方便用户快速更改建筑功能或对建筑平面进行重新规划。办公所需各类设备应具备足够的灵活性，采用综合布线的方式，在室内合理分布若干强电及弱电插座，仅需对跳接线进行更改，即可快速转变插座的功能。

④建筑实现智能化以后，用户能及时获取各类信息，并通过引入通信网络，随时和各地相关企业进行联系[5]。

⑤为实现预期的建筑智能化目标，提供各项智能化功能，在智能化建筑的建设过程中，应建立以下系统：消防报警系统，火灾发生后立即报警，减小火灾造成的损失与伤亡，并能为逃生救援和消防灭火提供更多时间；闭路监控系统，全方位多角度监控，为建筑管理提供方便；停车场管理系统，提高停车场管理水平，减少人工投入，解决停车难的问题；楼宇自动控制系统；背景音乐与紧急广播系统；有线电视与卫星接收系统；计算网络、宽带接入与增值服务；无线转发系统与无线对讲系统；音视频系统；综合布线系统。除以上系统之外，为了更好地适应当前建筑智能化建设及发展的需要，还应加大物理管理系统及大屏幕显示系统的研究和应用。

通过以上分析可知，基于建筑智能化建设的基本要求，在建筑智能化中引入BIM技术是十分重要且必要的，能解决传统技术无法解决的问题，为项目设计、施工与运行都提供了便利，因此必须得到相关人员的高度重视，充分发挥BIM技术的特点及优势，为建筑智能化目标的实现提供可靠技术支持。

4 建筑智能化建设对BIM技术的应用

BIM技术在实现建筑智能化目标中的具体应用主要可以分为三个阶段，即设计、施工与交付运行三个阶段，BIM在不同阶段中的应用有不同作用和效果。

1）BIM技术在建筑智能化设计阶段中的应用

在最初的概念设计期间，从业人员可以把建筑用地区域内所有与勘察有关的信息都直接传送到BIM信息库。然后综合考虑、分析和运算不同的因素，实现可研，接着在BIM的支持下形成场地环境模型，用于日照分析等以往无法实现的工作，并参照模型提供的各类模拟数据，确定和现状最符合、和目标最贴近的建筑形式等方案[6]。

在项目的方案设计过程中，相关设计人员以环境与方位之间的关系为依据，确定环境总体布局与机电方案，同时借助BIM软件综合对比多套方案，以此选出与可持续发展目标相符的最佳方案[7]。

在项目的施工设计过程中，借助BIM软件能解决各方面问题，包括施工安装问题、技术方法选择问题、材料配比问题和工程预算问题。另外，对于土建与机电两个专业，还能实现以下几种应用：冲突与碰撞检测、综合布管布线、负载计算与分析、竖向净空优化，建立不同专业的施工图设计模型，同时直接交付到施工前期准备阶段。

2）BIM技术在建筑智能化施工阶段中的应用

根据相关统计结果可知，很多建筑项目都存在效率较低的问题。在项目施工过程中，采用BIM能对材料、场地和设备等各项信息开展动态集成，并定期对施工全过程予以模拟，这样能直观且真实地反映各个工序状态，这能给各专业复杂工序的衔接转换等带来方便，对不同专业班组和人员的入场、组织进行统筹安排。对施工人员而言，在BIM协助下还能确定自身与其他专业在施工中需引起重视的环节，进而提高效率，缩短工期，防止增加成本。

3）BIM技术在建筑智能化交付运行中的应用

在项目的结算期之内，根据BIM软件包含的各类信息，对模型中各类构件予以自动识别，包括构件名称、基本属性、规格尺寸、数量与性质，完成数据统计。对造价人员而言，还能导出和汇总所有统计信息，使施工算量程序得以简化，保证工程量统计的准确性。因BIM技术能对建筑整个周期所用信息进行高度集成，所以在建筑的运行维护过程中，能为保养及维修创造便利[8]。