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文檔簡(jiǎn)介
1、BIM 在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用前言BIM 如今在建筑行業(yè)可謂炙手可熱,從國(guó)家到地方政府都相繼出臺(tái)了大量的推動(dòng)政策。BIM 前景一片大好,各大設(shè)計(jì)院、 施工單位、咨詢單位的BIM 團(tuán)隊(duì)如雨后春筍一般涌現(xiàn)。但是 BIM 到底在各個(gè)階段做什么?應(yīng)該怎么做?做到什么深度?目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和形式,完全取決于市場(chǎng)需求,這種情況有利有弊:利在符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律,弊在形成了相當(dāng)不規(guī)范的市場(chǎng),當(dāng)然最終可能通過(guò)市場(chǎng)自身調(diào)節(jié),優(yōu)勝劣汰。 筆者希望通過(guò)在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM 的項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)闡述 BIM 的不同應(yīng)用程度。作為建筑行業(yè)前端的設(shè)計(jì),在 BIM 應(yīng)用的過(guò)程中根據(jù)市場(chǎng)的需求,也分為不同程度等級(jí)的應(yīng)用,根據(jù)筆者的從業(yè)經(jīng)
2、驗(yàn),把目前設(shè)計(jì)階段的BIM 劃分為五個(gè)等級(jí),以下詳細(xì)分析介紹。第一級(jí)“ 2D-3D”輔助設(shè)計(jì)BIM 原本的界定應(yīng)該是一種生產(chǎn)工具的變革和技術(shù)的進(jìn)步,從而帶動(dòng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),設(shè)計(jì)階段應(yīng)該用BIM 取代傳統(tǒng)的二維工具進(jìn)行設(shè)計(jì),但是實(shí)際情況并非如此。我們面臨的實(shí)際情況是90%以上的BIM 項(xiàng)目都是在傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)完成圖紙后進(jìn)行的,這樣的“2D-3D”的過(guò)程也可以稱之為 “后 BIM”。 造成這種結(jié)果有多種原因,其中包括開發(fā)模式導(dǎo)致業(yè)主留給設(shè)計(jì)方的時(shí)間較短,在需要快速拿到施工許可證的前提下,方能快速建造。而目前通過(guò)BIM 直接做設(shè)計(jì)需要較長(zhǎng)的時(shí)間,因此“后 BIM 項(xiàng)目”占據(jù)了目前市場(chǎng)的主流, 從而導(dǎo)致
3、各大設(shè)計(jì)院的BIM 中心及各種BIM 咨詢公司的出現(xiàn)。這種“后BIM”模式?jīng)Q定了 BIM技術(shù)支持在很大程度上至多只能是幫助設(shè)計(jì)進(jìn)行“錯(cuò)、漏、碰、缺”的檢查,因此在這種模式下,被戲稱為BIM服務(wù)三件套一一“基礎(chǔ)建模、碰撞檢查、管線綜合”?;A(chǔ)建模就是根據(jù)已有的二維設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行各專業(yè)模型的搭建,碰撞檢查就是通過(guò)建模過(guò)程中人為及計(jì)算機(jī)查找各專業(yè)構(gòu)件之間的碰撞沖突;管線綜合就是保證在可行性的前提下盡量?jī)?yōu)化管線布局與排列,優(yōu)化凈高。這里需要解釋的是要做管線綜合的原因:傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)圖需要表達(dá)單專業(yè)系統(tǒng)完整、圖面清晰,而各專業(yè)間排圖在傳統(tǒng)模式下很難反映真實(shí)管線走向,才有了施工階段的機(jī)電安裝深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。而通
4、過(guò) BIM 技術(shù)進(jìn)行管線綜合能夠幫助設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的管線路由設(shè)計(jì)。但是在這種模式下,模型的深度和精度需要達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)?有個(gè)很有意思的現(xiàn)象:很多需求者都拿LOD標(biāo)準(zhǔn)作為參 考,設(shè)計(jì)階段通常要達(dá)到 LOD300才算符合要求。這樣明顯以偏概全的要求并不能完全適用于“后BIM”工作模式,另外國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還在編制中,有些地方的相關(guān)規(guī)定或指南也對(duì)模型的深度有一定的描述,但是我們認(rèn)為在具體的操作過(guò)程中,“后BIM”模式仍然應(yīng)該分為以下三個(gè)不同等級(jí)。L1:設(shè)計(jì)BIM三件套通過(guò)“后BIM”輔助設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題,目標(biāo)明確后對(duì)模型的精度就有了依據(jù),通常情況不影響設(shè)計(jì)的構(gòu)件就可以先不做。以圖1 幕墻為例,在設(shè)計(jì)BI
5、M 中只表達(dá)出設(shè)計(jì)的尺寸即可,不需要表達(dá)框料內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造(型材、防火封堵等) ,另外直徑50mm 以下的機(jī)電管線,如果對(duì)空間凈高影響不大就可以不建模(圖2) 。另外要指出的是管線綜合。在這種模式下,管綜確定的目標(biāo)是解決設(shè)計(jì)問(wèn)題,控制管線對(duì)空間凈高的影響,如果確定直徑 100mm 以下的管線碰撞不會(huì)對(duì)凈高產(chǎn)生影響,那么大可不必去調(diào)整,可以在施工深化設(shè)計(jì)階段調(diào)整,而不是動(dòng)不動(dòng)就要求盲目做到“絕對(duì)的零碰撞”。L2:設(shè)計(jì)BIM三件套+50mm以上管線無(wú)碰撞在前一種模式下管線建模及管綜的深度再增加一個(gè)等級(jí), 包括要建50mm 以上的管線,并調(diào)整到50mm 管線不能有碰撞(圖3, 4) 。這種工作模式導(dǎo)
6、致了工作量的增加,因?yàn)榇罅康募?xì)管線碰撞點(diǎn)需要調(diào)整,計(jì)算機(jī)可以幫助找到這些點(diǎn),但具體調(diào)整還需BIM 設(shè)計(jì)師自身根據(jù)可行性進(jìn)行調(diào)整,但實(shí)際情況是現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)這些碰撞點(diǎn)根本不算真正的碰撞。L3:設(shè)計(jì)BIM三件套+所有管線無(wú)碰撞我們總說(shuō)BIM要防止過(guò)度建模,L3這個(gè)等級(jí)就屬于這種情況。通常情況下可以直接達(dá)到三維設(shè)計(jì)的程度,各專業(yè)的模型精細(xì)度非常高。如同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院在天津市第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)項(xiàng)目外立面模型的搭建過(guò)程中,模型的清水磚墻立面在二維施工圖中已經(jīng)有非常清楚的表述,但在建模的過(guò)程中仍然依據(jù)立面進(jìn)行了同樣的重復(fù)工作(圖57)。如圖8 的磚墻立面,磚塊的大小和磚洞的位置與實(shí)際完全一致,但是這樣的工作其
7、實(shí)對(duì)檢測(cè)專業(yè)間碰撞并無(wú)實(shí)質(zhì)性意義,模型達(dá)到如此精度已經(jīng)可以拿來(lái)直接做設(shè)計(jì)了。同時(shí)在教室空間布局上,課桌、座椅、講臺(tái)、黑板等的布置對(duì)空間的影響檢查也沒有任何幫助,只是徒增了工作量和模型啟動(dòng)瀏覽的時(shí)間(圖9) 。 在該項(xiàng)目中我們甚至把埋在面層里的地?zé)崴芏冀顺鰜?lái),其實(shí)這部分的模型對(duì)于空間構(gòu)件碰撞檢查并無(wú)影響,另外做到所有管線無(wú)碰撞,需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力,對(duì)于“后 BIM”來(lái)說(shuō),解決的是設(shè)計(jì)問(wèn)題, 模型的精度完全沒有必要達(dá)到如此高的要求(圖 10) 。第二級(jí)“ 2.5D”輔助設(shè)計(jì)目前,一些項(xiàng)目設(shè)計(jì)造型和空間非常復(fù)雜,依靠圖紙的二維模式很難表達(dá)清楚,因此這類項(xiàng)目無(wú)論是否業(yè)主要求應(yīng)用 BIM, 設(shè)
8、計(jì)都必須借助BIM 的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這類項(xiàng)目中,一部分設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì),另外一部分必須采用BIM 設(shè)計(jì),我們把這類的 BIM應(yīng)用稱為“ 2.5D”輔助設(shè)計(jì)。青島溜冰館是非歐幾何建筑,其造型像一個(gè)蠶豆,表皮為雙曲面。表皮的設(shè)計(jì)和定位依靠二維很難表達(dá),因此必須借助三維技術(shù)實(shí)現(xiàn)表皮幕墻的定位、板塊優(yōu)化等,由三維模型來(lái)生成所需要的相關(guān)二維圖紙(圖11 ) 。通過(guò) 2.5D 輔助設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于原來(lái)很難表達(dá)的空間關(guān)系,通過(guò)模型可以清楚準(zhǔn)確地繪制,圖12 為該項(xiàng)目剖面的繪制。溜冰館內(nèi)部空間跨度較大,采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu),建筑師在繪制剖面時(shí),難以表示錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)架關(guān)系,因此通過(guò)BIM模型直接生成剖面是最好的設(shè)計(jì)手
9、段,而且通過(guò)模型可以生成任意想要表達(dá)位置的剖面圖。第三級(jí)“ 3D”設(shè)計(jì)第三級(jí)是BIM 本來(lái)應(yīng)該的樣子,通過(guò) BIM 直接做設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM 技術(shù)的發(fā)展根本,也就是說(shuō)可以通過(guò)BIM技術(shù)直接做設(shè)計(jì),所有的二維圖紙均來(lái)源于三維模型。上海Disney城堡項(xiàng)目從最初就決定貫徹全過(guò)程BIM設(shè)計(jì),所有工作均由各專業(yè)設(shè)計(jì)師獨(dú)自完成設(shè)計(jì)模型,并通過(guò)相互鏈接及空間漫游等形式,檢查空間中專業(yè)間的關(guān)系,真正做到協(xié)同設(shè)計(jì),同時(shí)通過(guò)模型生成相關(guān)所需二維圖紙,用于報(bào)審(圖13) 。當(dāng)然,目前這樣的設(shè)計(jì)流程并不是100%的圖紙都從模型中導(dǎo)出,因?yàn)橛行┫到y(tǒng)原理圖很難通過(guò)三維來(lái)表達(dá)。為滿足審批要求,必須借助一部分二維的表
10、示方式,但是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)而言,機(jī)電管線的走向、預(yù)留洞口都非常準(zhǔn)確,通過(guò)模型編號(hào)可自動(dòng)檢索。三維設(shè)計(jì)的好處在于,圖紙中的任何標(biāo)注信息都源于模型信息,任何修改都可自動(dòng)更新,減少了由于修改和溝通不及時(shí)所帶來(lái)的圖紙不一致的情況。但為何這種設(shè)計(jì)模式目前卻沒有很好地被推廣?當(dāng)中有很多制約因素,其中最重要的有兩個(gè)原因:1 )設(shè)計(jì)時(shí)間不夠:通過(guò)三維設(shè)計(jì)要完成的模型工作遠(yuǎn)比二維繪圖工作量大得多,原來(lái)管線間不必協(xié)調(diào)解決的碰撞問(wèn)題,在三維設(shè)計(jì)時(shí)都要花時(shí)間來(lái)解決,這在項(xiàng)目整體運(yùn)作時(shí),很難保證留給設(shè)計(jì)足夠的BIM 設(shè)計(jì)時(shí)間;2)設(shè)計(jì)收費(fèi)偏低:設(shè)計(jì)取費(fèi)不斷走低是行業(yè)目前的現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)費(fèi)低而設(shè)計(jì)周期又要加長(zhǎng),設(shè)計(jì)師的積極性就會(huì)
11、大幅降低,一般的業(yè)主又不愿投入過(guò)高的設(shè)計(jì)費(fèi)鼓勵(lì)BIM 設(shè)計(jì)。 因此通過(guò)BIM 直接做設(shè)計(jì)的項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)比重非常低,普及還需要一定的時(shí)間。第四級(jí)“ IPD”設(shè)計(jì)交付項(xiàng)目集成交付( IPD) 是在建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程中,集成人員、系統(tǒng)、組織、實(shí)踐,整合各參與方智慧以提高項(xiàng)目績(jī)效,為業(yè)主實(shí)現(xiàn)增值、減少浪費(fèi)、效益最大化的工程項(xiàng)目交付模式。由于集成及整合,可以最大限度地利用BIM 技術(shù),基于BIM 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息共享,整合項(xiàng)目各專業(yè)人員達(dá)到跨專業(yè)團(tuán)隊(duì)間的高效協(xié)作。結(jié)合BIM技術(shù)的IPD交付模式,使行業(yè)整體向精益化生產(chǎn)發(fā)展IPD的好處在于在設(shè)計(jì)階段就綜合各方力量,設(shè)計(jì)不再是一個(gè)拆解的過(guò)程。設(shè)計(jì)階段就把施工整合進(jìn)
12、來(lái),考慮施工因素(如柱子的拆分、樓板的施工劃分等);同時(shí)施工也會(huì)對(duì)施工深化進(jìn)行設(shè)計(jì),直接體現(xiàn)到模型中,由設(shè)計(jì)和施工共同完成模型。我們?cè)?jīng)完成了第一個(gè)上海實(shí)驗(yàn)性的IPD交付項(xiàng)目,并成為上海市第一個(gè)數(shù)字化審圖平臺(tái)評(píng)審的項(xiàng)目(圖14) 。BIM是一種技術(shù)手段,IPD與BIM的發(fā)展方向一致,但I(xiàn)PD是一種行業(yè)生產(chǎn)模式。目前這種生產(chǎn)模式與傳統(tǒng)招投標(biāo)模式完全不同,因此也很難被推廣開來(lái);另外 IPD項(xiàng)目對(duì)設(shè)計(jì)交付審批也提出了較高要求,我們?nèi)缃窬哂蟹尚ЯΦ倪€是傳統(tǒng)的二維圖紙。因此IPD交付的模型并沒有辦法通過(guò)目前的審批流程,但是隨著BIM 的普及推廣以及相關(guān)機(jī)構(gòu)的改革,相信三維審批也必將會(huì)到來(lái)。第五級(jí)深化設(shè)
13、計(jì)現(xiàn)在普遍存在一種現(xiàn)象,就是施工單位通常都會(huì)說(shuō)設(shè)計(jì)階段的 BIM 模型沒有用,他們要自己重新做,這種現(xiàn)象導(dǎo)致業(yè)主通常對(duì)設(shè)計(jì)BIM 模型持懷疑態(tài)度,那么到底設(shè)計(jì)模型能不能被施工單位使用?這就需要分析兩個(gè)重要的因素:1 )技術(shù)上:主要體現(xiàn)在施工深化環(huán)節(jié),并不是設(shè)計(jì)模型不好,而是施工深化如何去利用設(shè)計(jì)模型來(lái)完善施工模型;2)主觀管理層面:施工單位的管理能否真正通過(guò)BIM 來(lái)指導(dǎo)施工至關(guān)重要,現(xiàn)場(chǎng)由于存在很多機(jī)電分包,其各自的進(jìn)場(chǎng)順序不一致,如果不統(tǒng)一管理,往往是誰(shuí)先來(lái)誰(shuí)安裝,造成施工深化 BIM 只停留在BIM 模型, 施工還按照自己原來(lái)的方式進(jìn)行,然后再根據(jù)施工完成的樣子去修改模型,造成了BIM 只是滿足業(yè)主需求的一種方式。在花木路項(xiàng)目中,首先委托BIM 施工深化需求的不是開發(fā)商,而是施工單位。主觀上施工單位依賴于BIM 模型完成后期施工安裝,因此對(duì)機(jī)電安裝的分包單位控制比較非常嚴(yán)格, 如果不按照模型來(lái)施工,必須拆下來(lái)重新安裝(圖15) 。另外,技術(shù)上我們除了按照施工規(guī)范來(lái)做深化設(shè)計(jì)模型外,還和施工單位的技術(shù)人員進(jìn)行多次交流,以確定其安裝的間距要求和習(xí)慣的安裝次序等技術(shù)問(wèn)題,并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模型與深化圖紙(由模型導(dǎo)出)進(jìn)行技術(shù)交底的方式,讓技術(shù)人員能夠清晰地理解安裝要求,并根據(jù)模型施工,因此在最終的實(shí)現(xiàn)效果上還原度非常高。結(jié)語(yǔ)BIM 在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)
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