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        BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程智能建造中的應(yīng)用

        2024-04-05 12:56:06程燕梅蒙萱
        中國(guó)設(shè)備工程 2024年4期
        關(guān)鍵詞:綜合體可視化工程

        程燕梅,蒙萱

        (南寧理工學(xué)院,廣西 桂林 541006)

        隨著城市化進(jìn)程的加速和人口的不斷增長(zhǎng),大型城市綜合體工程已成為現(xiàn)代城市發(fā)展的重要組成部分。大型城市綜合體工程包括商業(yè)綜合體、住宅綜合體、辦公綜合體等多功能建筑群體,其規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,往往涉及多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維。傳統(tǒng)的建筑工程管理方式往往無(wú)法有效應(yīng)對(duì)大型城市綜合體工程的挑戰(zhàn),因此需要引入先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)提高工程的質(zhì)量、效率和可持續(xù)性。本文的目的是探討建筑信息模型(Building Information Modeling,簡(jiǎn)稱BIM)技術(shù)在大型城市綜合體工程中的應(yīng)用,旨在通過(guò)對(duì)BIM 技術(shù)的研究和實(shí)踐案例的分析,闡述BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程智能建造中的重要作用。

        1 BIM 技術(shù)概述

        1.1 定義和原理

        建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)是一種基于數(shù)字化建模的集成化設(shè)計(jì)與管理方法。它通過(guò)建立一個(gè)包含建筑物各個(gè)方面信息的三維模型,實(shí)現(xiàn)多個(gè)參與方之間的協(xié)同工作和信息共享。BIM 技術(shù)不僅僅是一個(gè)軟件工具,更是一種全新的建筑設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維的理念和方法。

        1.2 BIM 技術(shù)的核心特點(diǎn)

        (1)信息集成。BIM 技術(shù)將建筑物各個(gè)方面的信息整合在一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)字模型中,包括幾何信息、屬性信息、時(shí)間信息和成本信息等,實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域數(shù)據(jù)的協(xié)同管理和共享。

        (2)三維建模。BIM 技術(shù)以三維模型為基礎(chǔ),將建筑物的各個(gè)組成部分以及其相互關(guān)系表達(dá)為幾何對(duì)象,實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的全方位可視化和仿真分析。

        (3)協(xié)同工作。BIM 技術(shù)通過(guò)建立共享的平臺(tái)和工作流程,實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)師、結(jié)構(gòu)工程師、施工人員和設(shè)施管理人員等多個(gè)參與方之間的協(xié)同工作和信息交流。

        (4)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。BIM 技術(shù)基于數(shù)據(jù)的思維方式,通過(guò)對(duì)建筑物信息的可視化和分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)決策和工程管理的科學(xué)支持,提高決策的準(zhǔn)確性和效率。

        2 大型城市綜合體工程介紹

        2.1 定義和特點(diǎn)

        大型城市綜合體工程是指在城市中建設(shè)的包含商業(yè)、住宅、辦公、文化娛樂(lè)等多功能建筑群體的綜合性工程項(xiàng)目。這些綜合體通常由多棟建筑物、交通樞紐、公共空間和基礎(chǔ)設(shè)施等組成,具有獨(dú)特的規(guī)模、形態(tài)和功能特點(diǎn)。

        2.2 大型城市綜合體工程的挑戰(zhàn)和復(fù)雜性

        (1)規(guī)模和復(fù)雜度。大型城市綜合體工程通常具有龐大的規(guī)模和復(fù)雜的空間布局,涉及多個(gè)建筑單體的設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào),需要考慮多方面的要求和限制。

        (2)多領(lǐng)域協(xié)同。大型城市綜合體工程涉及多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維,需要實(shí)現(xiàn)不同參與方之間的協(xié)同工作和信息共享,確保各專業(yè)之間的一致性和協(xié)調(diào)性。

        (3)施工和安全風(fēng)險(xiǎn)。大型城市綜合體工程施工過(guò)程復(fù)雜且存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn),需要有效的施工管理和風(fēng)險(xiǎn)控制措施,確保工程的安全和質(zhì)量。

        (4)運(yùn)維和設(shè)施管理。大型城市綜合體工程在投入使用后需要進(jìn)行長(zhǎng)期的設(shè)施管理和運(yùn)營(yíng),包括設(shè)備維護(hù)、能源管理和空間利用等方面的挑戰(zhàn)。

        2.3 大型城市綜合體工程的智能建造需求

        面對(duì)大型城市綜合體工程的挑戰(zhàn),智能建造技術(shù)成為了必要的解決方案。具體智能建造需求如下。

        (1)設(shè)計(jì)與協(xié)調(diào)。大型城市綜合體工程需要通過(guò)BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)各專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)和沖突檢測(cè),確保設(shè)計(jì)的一致性和準(zhǔn)確性。

        (2)施工與管理。智能建造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的可視化和仿真,提供施工進(jìn)度管理和決策支持,減少施工風(fēng)險(xiǎn)和延誤。

        (3)運(yùn)維與設(shè)施管理。智能建造技術(shù)可以為大型城市綜合體工程提供設(shè)施管理和運(yùn)維的支持,包括設(shè)備監(jiān)控、維護(hù)計(jì)劃和能源管理等方面的智能化手段。

        3 BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程中的應(yīng)用

        3.1 數(shù)據(jù)收集與整合

        (1)激光掃描技術(shù)。激光掃描技術(shù)是一種高精度的數(shù)據(jù)采集方法,它通過(guò)激光掃描儀將建筑物和周圍環(huán)境轉(zhuǎn)化為點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在大型城市綜合體工程中,激光掃描技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo):①獲取現(xiàn)場(chǎng)建筑物的精確幾何信息:激光掃描技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地捕捉建筑物的各個(gè)細(xì)節(jié),包括外部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部空間和構(gòu)件的尺寸和位置等。②輔助建立或更新BIM 模型:通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,可以驗(yàn)證現(xiàn)有BIM 模型的準(zhǔn)確性,并進(jìn)行必要的更新和修正。③支持設(shè)計(jì)決策和施工規(guī)劃:激光掃描數(shù)據(jù)可以為設(shè)計(jì)師和施工團(tuán)隊(duì)提供詳細(xì)的參考資料,幫助他們做出準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)決策和施工規(guī)劃。

        (2)三維建模和數(shù)據(jù)采集。在大型城市綜合體工程中,基于BIM 技術(shù)的三維建模和數(shù)據(jù)采集是重要的工作,它包括以下方面:①各專業(yè)數(shù)據(jù)的集成:通過(guò)BIM技術(shù),將建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和整合,形成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)字模型。②屬性數(shù)據(jù)的采集:除了幾何信息外,BIM 模型還包含各個(gè)構(gòu)件和設(shè)備的屬性數(shù)據(jù),如材料、尺寸、性能等,這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、供應(yīng)商提供的資料等途徑獲取。③數(shù)據(jù)的可視化和分析:通過(guò)BIM 技術(shù),可以將建筑物的各個(gè)方面信息以可視化的形式展現(xiàn)出來(lái),為設(shè)計(jì)師、施工人員和設(shè)施管理人員提供全面的數(shù)據(jù)支持,幫助他們做出決策和管理工作。

        通過(guò)數(shù)據(jù)收集與整合,BIM 技術(shù)能夠?yàn)榇笮统鞘芯C合體工程提供全方位的數(shù)據(jù)支持和管理工具,實(shí)現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同、沖突檢測(cè)、可視化和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能建造過(guò)程。

        3.2 工程協(xié)調(diào)與沖突檢測(cè)

        (1)協(xié)同設(shè)計(jì)與協(xié)同施工。BIM 技術(shù)為大型城市綜合體工程提供了一個(gè)協(xié)同工作平臺(tái),不同專業(yè)的設(shè)計(jì)師和工程師可以在同一個(gè)模型中進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)同工作。協(xié)同設(shè)計(jì)能夠促進(jìn)各專業(yè)之間的溝通和合作,減少設(shè)計(jì)中的沖突和誤差。通過(guò)模型的共享和更新,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以及時(shí)了解其他專業(yè)的設(shè)計(jì)進(jìn)展和需求。而協(xié)同施工則是指在施工階段,各施工專業(yè)團(tuán)隊(duì)之間基于BIM 模型進(jìn)行協(xié)同工作,提前解決施工沖突和協(xié)調(diào)問(wèn)題,提高施工效率和減少變更。

        (2)沖突檢測(cè)和預(yù)防?;贐IM 模型的沖突檢測(cè)是BIM 技術(shù)中的一個(gè)重要功能。通過(guò)將各專業(yè)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)整合到一個(gè)模型中,可以自動(dòng)檢測(cè)出模型中存在的沖突和碰撞。其中,沖突檢測(cè)可以在設(shè)計(jì)階段及早發(fā)現(xiàn)潛在的沖突,避免施工過(guò)程中的設(shè)計(jì)變更和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。通過(guò)可視化的沖突展示,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以共同討論并制定解決方案,從而避免延誤和增加成本。而沖突預(yù)防則是通過(guò)分析和模擬,預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的沖突并采取措施進(jìn)行規(guī)避。通過(guò)在模型中引入施工序列、安全要求和工序限制等信息,可以在設(shè)計(jì)階段就避免施工過(guò)程中的沖突。

        3.3 施工過(guò)程可視化與仿真

        (1)施工進(jìn)度管理?;贐IM 技術(shù)的施工進(jìn)度管理將施工計(jì)劃與三維模型相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的可視化管理。通過(guò)將施工任務(wù)與BIM 模型中的構(gòu)件和工序進(jìn)行關(guān)聯(lián),可以直觀地展示每個(gè)施工任務(wù)的進(jìn)度和狀態(tài)。而施工進(jìn)度的可視化管理可以幫助項(xiàng)目管理人員更好地理解和掌控整個(gè)施工過(guò)程,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決進(jìn)度延誤和資源沖突等問(wèn)題。

        (2)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在施工中的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在BIM 模型的基礎(chǔ)上創(chuàng)建虛擬施工環(huán)境,為施工人員提供沉浸式的體驗(yàn)和培訓(xùn)。施工人員可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬環(huán)境中進(jìn)行施工操作的模擬,提前熟悉施工流程和操作步驟。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以用于施工場(chǎng)景的模擬和安全培訓(xùn),幫助施工人員識(shí)別潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)并學(xué)習(xí)正確的安全操作方法。

        3.4 運(yùn)維與設(shè)施管理

        (1)建筑設(shè)備管理。BIM 技術(shù)可以在模型中集成建筑設(shè)備的信息,包括設(shè)備的類型、位置、規(guī)格、維護(hù)記錄等。設(shè)備管理人員可以通過(guò)BIM 模型快速定位設(shè)備,查看其維護(hù)歷史和狀態(tài),進(jìn)行維修計(jì)劃和預(yù)防性維護(hù)。BIM 模型還可以與設(shè)備管理系統(tǒng)集成,實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警,提高設(shè)備維護(hù)的效率和響應(yīng)速度。

        (2)設(shè)施運(yùn)營(yíng)和維護(hù)。BIM 模型為設(shè)施管理人員提供了一個(gè)全面的視圖,包括建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和設(shè)備等信息。設(shè)施管理人員可以通過(guò)BIM 模型進(jìn)行設(shè)施運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的計(jì)劃和調(diào)度,包括定期維護(hù)、設(shè)備更換、能源管理等。BIM 模型還可以與傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)集成,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)施的狀態(tài)和性能,幫助管理人員做出及時(shí)的決策。

        4 面臨的挑戰(zhàn)與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

        4.1 BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程中的局限性

        盡管BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程中的應(yīng)用帶來(lái)了許多優(yōu)勢(shì),但仍然存在一些挑戰(zhàn)和局限性。

        (1)數(shù)據(jù)質(zhì)量和一致性。BIM 模型所依賴的數(shù)據(jù)需要準(zhǔn)確、完整且一致。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,數(shù)據(jù)的收集和整合可能存在困難,導(dǎo)致模型中的數(shù)據(jù)質(zhì)量和一致性問(wèn)題。

        (2)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一。BIM 技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用方法在不同地區(qū)和行業(yè)之間存在差異,缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和指南。這給跨地區(qū)、跨行業(yè)的大型城市綜合體工程的合作和數(shù)據(jù)交換帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

        (3)人員培訓(xùn)和適應(yīng)。BIM 技術(shù)的廣泛應(yīng)用需要具備相關(guān)技術(shù)和操作知識(shí)的專業(yè)人員。然而,現(xiàn)有的人員可能需要接受培訓(xùn)和轉(zhuǎn)型,以適應(yīng)BIM 技術(shù)的需求,這需要投入時(shí)間和資源。

        4.2 BIM 技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向和趨勢(shì)

        (1)綜合信息模型。BIM 模型將不僅僅包含建筑的幾何形狀和結(jié)構(gòu)信息,還將整合更多的數(shù)據(jù),如材料、能源、環(huán)境等,以實(shí)現(xiàn)更全面的綜合信息模型。

        (2)數(shù)字孿生模型。將BIM 模型與實(shí)際建筑物的傳感器數(shù)據(jù)相結(jié)合,形成數(shù)字孿生模型。這樣可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和模擬建筑物的運(yùn)行狀態(tài),進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)和優(yōu)化。

        (3)智能建筑與物聯(lián)網(wǎng)。BIM 技術(shù)將與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)備的智能管理和控制。通過(guò)建筑設(shè)備的互聯(lián)互通,可以提高能源效率和用戶體驗(yàn)。

        (4)建筑生命周期管理。BIM 技術(shù)將在建筑的整個(gè)生命周期中發(fā)揮作用,包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)和拆除階段。這將使建筑項(xiàng)目的管理更加綜合和可持續(xù)。

        5 結(jié)語(yǔ)

        本文探討了BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程智能建造中的應(yīng)用。首先,介紹了BIM 技術(shù)的定義、原理以及核心特點(diǎn);接著,介紹了大型城市綜合體工程的定義、特點(diǎn)以及智能建造的需求。在具體應(yīng)用方面,討論了BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程中的數(shù)據(jù)收集與整合、工程協(xié)調(diào)與沖突檢測(cè)、施工過(guò)程可視化與仿真以及運(yùn)維與設(shè)施管理等方面的應(yīng)用。隨后,分析了BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程中面臨的挑戰(zhàn)和局限性;最后,展望了BIM 技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向和趨勢(shì),包括綜合信息模型、數(shù)字孿生模型、智能建筑與物聯(lián)網(wǎng)、建筑生命周期管理等。綜上所述,通過(guò)BIM 技術(shù)的應(yīng)用,大型城市綜合體工程可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、協(xié)同設(shè)計(jì)、沖突檢測(cè)、施工過(guò)程可視化、設(shè)施運(yùn)維等方面的優(yōu)化,提高工程的效率、質(zhì)量和可持續(xù)性。然而,仍需克服一些挑戰(zhàn),不斷創(chuàng)新和發(fā)展BIM 技術(shù),以適應(yīng)未來(lái)智能建造的需求。

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