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盤點BIM在城市建設中的應用優勢

BIM技術在設計、施工、運維、管理等多領域發揮巨大價值,變革了傳統工作方式,其視覺化、協調性、模擬性、最佳化性等突出優勢,助力各專業更加高效、便捷地開展日常工作。

本文帶大家解讀下BIM在城市建設中的作用與影響,以下分別從城市規劃、工程造價、施工管理、裝置運維等四大方面的BIM應用分析。

城市規劃

BIM在城市規劃的三維平臺中,可以完全實現目前三維模擬系統無法實現的多維應用。特別是城市規劃方案的效能分析,可以解決傳統城市規劃編制和管理方法無法量化的問題,諸如舒適度、空氣流動性、噪聲雲圖等指標。BIM的效能分析透過與傳統規劃方案的設計、評審結合起來,將會對城市規劃多指標量化、編制科學化和城市規劃可持續發展產生積極的影響。

城市規劃微環境模擬是建立在城市規劃是三維資訊模型的基礎上,透過微環境模擬平臺,對城市規劃控制性詳細規劃和修建性詳細規劃進行微環境指標模擬評估,並以此評估結果來對控制性規劃用地指標進行修正和對修建性詳細規劃的建築空間佈局進行調控,輔助城市規劃管理和城市規劃設計。

(一)日照採光分析

建築物日照間距是城市規劃管理部門稽核建設工程的重要指標,也是規劃設計的主要參考標準。它直接關係到城鎮居民的生活環境質量,也是控制建築密度的有效途徑之一。

利用BIM相應建模和分析軟體,可以對模擬區域建立3D模型,然後透過輸入模擬區域的氣象資料等資訊資料,對該模擬區域內建築的日照進行模擬和分析,從而為規劃設計提供參考依據。

(二)建築微環境的空氣流動分析

透過BIM技術與CFD技術的結合運用,可以方便、快捷地對建築內、外環境的氣流流場進行模擬模擬,可以形象直觀地對建築內外環境的氣流流動形成的流體環境做出分析和評價,並及時地調整方案。這樣,有利於規劃師、建築師在方案設計時全面、直觀地對環境影響的因素進行把握。同時,利用不同技術的綜合運用來使規劃設計更加科學、合理。

(三)城市規劃可視度分析

透過BIM技術,可以對取樣內地標建築進行可視度分析模擬,從分析結果可以清晰地看到城市道路上對該地標建築的可視度分佈。軟體會統計不同可視程度型別的面積,而道路上網格的顏色區域變化則顯示了能看到的景觀建築的區域變化。

(四)城市建築群熱工分析

主要是分析規劃建築空間形成後,在自然狀態下得到太陽熱量的自然分佈,透過這種熱量分佈計算,可以很清楚地看到建築群內部熱量集中的地方。得到該結果後,在深化規劃方案設計過程中,可透過各種措施調整,如增加綠地、水系或者引入自然通風廊道等方法減少高溫區域。

工程造價管理

BIM在工程造價管理資訊化方面具有不可比擬的優勢,對於提升工程造價管理資訊化水平、改進工程造價管理流程、提高工程造價管理效率,都具有積極意義。

(一)提高工程量計算的準確性

BIM的自動化算量方法比傳統的計算方法更加準確。工程量計算是編制工程預算的基礎,但計算過程非常繁瑣和枯燥,容易因人為原因造成計算錯誤,影響後續計算的準確性。此外,由於各地定額計算規則不同,也是阻礙手工計算準確性的重要因素。每計算一個構件要考慮哪些相關部分要扣減,需要具有極大的耐心和細心。

BIM的自動化算量功能可使工程量計算工作擺脫人為因素的影響,得到更加客觀的資料。無論是規則或者不規則構件,均可利用所建立的三維模型進行實體扣減計算。

(二)合理安排資源計劃

工程建設週期長,涉及人員多,管理複雜,沒有充分合理的計劃,容易導致工期延誤,甚至發生工程質量和安全事故。

利用BIM模型提供的基礎資料可以合理安排資金計劃、人工計劃、材料計劃和機械計劃。在BIM模型所獲得的工程量上賦予時間資訊,可以知道任意時間段的工作量,進而可以知道任意時間段的工程造價,據此來制定資金使用計劃。此外,還可根據任意時間段的工程量,分析出所需要的人、材、機數量,合理安排工作。

(三)控制工程設計變更

對於工程設計變更,傳統的方法是靠手工先在圖紙上確認位置,然後計算工程設計變更引起的量的增減。同時,還要調整與之相關聯的構件。這樣的過程不僅緩慢,耗費時間長,而且難以保證可靠性。加之工程設計變更的內容沒有位置資訊和歷史資料,查詢也非常麻煩。

利用BIM模型,可以將工程設計變更內容關聯到模型中,只需將模型稍加調整,就會自動反映出相關的工程量變化。甚至可以將工程設計變更引起的造價變化直接反饋給設計人員,使其能清楚地瞭解工程設計方案的變化對工程造價的影響。

(四)對工程專案多算對比進行有效支援

利用BIM模型資料庫的特性,可以賦予模型內的構件各種引數資訊。例如,試件資訊、材質資訊、施工班組資訊、位置資訊、工序資訊等。利用這些資訊,可以將模型中的構件進行任意的組合和彙總,從而可以快速地進行統計,對未施工專案進行多算對比提供有效支撐。

(五)歷史資料積累和共享

以往工程的造價指標、含量指標等資料,對今後類似工程的投資估算和稽核具有非常重要的價值,工程造價諮詢單位視這些資料為企業核心競爭力。利用BIM模型可以對相關指標進行詳細、準確的分析和抽取,並且形成電子資料,方便儲存和共享。

施工進度管理

好的施工進度計劃可以使工程專案各參建方達到“協調一致”。因此,不管是業主方還是施工方,做好施工進度計劃的編制與管理工作非常重要。

BIM從3D模型發展到4D建造模擬功能,使工程專案相關人員都能夠更加輕鬆地預見到施工進度。由此方式產生的相關任務可以自動地關聯到BIM軟體上,調整施工進度圖後,進度安排也會自動變化,並在4D施工模擬時體現。BIM可以在工程建設前期形成視覺化的進度資訊、視覺化的施工組織方案以及視覺化的施工過程模擬,在建設過程中可對工程變更結果及風險事件結果進行模擬。

在工程施工中,利用4D模型可以使全體參建人員很快理解進度計劃的重要節點;同時,進度計劃透過實體模型的對應表示,有利於發展施工過程中的問題,及時採取措施,進行糾偏調整;遇到設計變更、施工圖更改時,也可以快速地聯動修改進度計劃。

需要指出的是,4D模型所承擔的分析推理工作離不開使用者的介入,這就要求使用者具有一定程度的操作經驗和足夠的專業知識。

4D模型在施工過程中可以應用到進度管理和施工現場管理等多個方面,主要表現為進度管理的視覺化、監控、記錄、進度狀態報告和計劃的調整預測等功能,以及事故現場管理策劃視覺化、輔助施工總平面管理、輔助環境保護、輔助防火保安等功能。

同時,還可應用到物資採購管理方面,表現為輔助編制物資採購計劃、物質現場管理及物資倉庫視覺化管理等功能。透過4D模型的應用,可以在整個工程建設過程中實現工程資訊的高度共享,提高資訊的利用價值,提高施工技術水平。

設施執行維護

維護保養是一種針對設施全壽命期的操作,確保建築設施在全壽命期內效能良好。維護保養做得不好,會導致裝置壽命縮短,直接後果就是增加成本。BIM技術對設施管理企業提高運作和維護水平、設法利用設施提供舒適安全的工作場所、改善員工的工作強度和提高生產率等方面發揮積極作用。

裝置設施出現故障而進行的恢復效能的維護活動需要的是快速查詢故障根源,此時,可用到BIM的分析和視覺化功能。比如,搶修時的快速定位和資訊查詢;還有,一臺裝置經常出故障,其原因可能是與附近的另外一臺裝置有關,這在三維空間檢視上,很容易看到這種關聯性。

預測性維護與BIM的結合是一個富有挑戰性的課題。在我國已經有一些橋樑和大型工程專案中使用了結構檢測技術,其目的是為了對部件進行連續或定期的檢測和診斷,從而對故障做出預測。

所有這些模擬都可以在工程設計的早起、設計進行過程中以及運間進行,其輸入的引數和輸出的結果可能不同,但都有其利用價值。整合到CAFM,就能夠進行建築績效分析,尤其是將執行維護成本和一系列效能指標引入。

無論是能源消耗,還是維修費用、人員開支,都錄入到一個整合的BIM系統中,透過分配計算,能夠得到很多關於建築設施的績效指標,用於衡量運營管理工作成果。這種衡量,是在運營過程中控制成本的基本工作。

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