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透视BIM与九大技术集成应用(下)

2015-11-10 00:00| 发布者: ccbuild| 查看: 357| 评论: 0|来自: 网络

摘要: 摘要: BIM+PM、BIM+云计算、BIM+物联网……“BIM+”+什么?怎么+?梳理2015版中国建筑施工行业信息化发展报告,在BIM与九大技术集成应用的理论与实践中寻找答案。 ...

摘要:BIM+PM、BIM+云计算、BIM+物联网……“BIM+”+什么?怎么+?梳理2015版中国建筑施工行业信息化发展报告,在BIM与九大技术集成应用的理论与实践中寻找答案。

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BIM+智能型全站仪

施工测量是工程测量的重要内容,包括施工控制网的建立、建筑物的放样、施工期间的变形观测和竣工测量等内容。近年来,外观造型复杂的超大、超高建筑日益增多,测量放样主要使用全站型电子速测仪(简称全站仪)。随着新技术的应用,全站仪逐步向自动化、智能化方向发展。智能型全站仪由马达驱动,在相关应用程序控制下,在无人干预的情况下可自动完成多个目标的识别、照准与测量,且在无反射棱镜的情况下可对一般目标直接测距。

BIM与智能型全站仪集成应用,是通过对软件、硬件进行整合,将BIM模型带入施工现场,利用模型中的三维空间坐标数据驱动智能型全站仪进行测量。二者集成应用,将现场测绘所得的实际建造结构信息与模型中的数据进行对比,核对现场施工环境与BIM模型之间的偏差,为机电、精装、幕墙等专业的深化设计提供依据。同时,基于智能型全站仪高效精确的放样定位功能,结合施工现场轴线网、控制点及标高控制线,可高效快速地将设计成果在施工现场进行标定,实现精确的施工放样,并为施工人员提供更加准确直观的施工指导。此外,基于智能型全站仪精确的现场数据采集功能,在施工完成后对现场实物进行实测实量,通过对实测数据与设计数据进行对比,检查施工质量是否符合要求。

与传统放样方法相比,BIM与智能型全站仪集成放样,精度可控制在3毫米以内,而一般建筑施工要求的精度在1~2厘米,远超传统施工精度。传统放样最少要两人操作,BIM与智能型全站仪集成放样,一人一天可完成几百个点的精确定位,效率是传统方法的6~7倍。

目前,国外已有很多企业在施工中将BIM与智能型全站仪集成应用进行测量放样,而我国尚处于探索阶段,只有深圳市城市轨道交通9号线、深圳平安金融中心和北京望京SOHO等少数项目应用。未来,二者集成应用将与云技术进一步结合,使移动终端与云端的数据实现双向同步;还将与项目质量管控进一步融合,使质量控制和模型修正无缝融入原有工作流程,进一步提升BIM应用价值。

BIM+GIS

地理信息系统是用于管理地理空间分布数据的计算机信息系统,以直观的地理图形方式获取、存储、管理、计算、分析和显示与地球表面位置相关的各种数据,英文缩写为GIS。BIM与GIS集成应用,是通过数据集成、系统集成或应用集成来实现的,可在BIM应用中集成GIS,也可以在GIS应用中集成BIM,或是BIM与GIS深度集成,以发挥各自优势,拓展应用领域。目前,二者集成在城市规划、城市交通分析、城市微环境分析、市政管网管理、住宅小区规划、数字防灾、既有建筑改造等诸多领域有所应用,与各自单独应用相比,在建模质量、分析精度、决策效率、成本控制水平等方面都有明显提高。

BIM与GIS集成应用,可提高长线工程和大规模区域性工程的管理能力。BIM的应用对象往往是单个建筑物,利用GIS宏观尺度上的功能,可将BIM的应用范围扩展到道路、铁路、隧道、水电、港口等工程领域。如,邢汾高速公路项目开展BIM与GIS集成应用,实现了基于GIS的全线宏观管理、基于BIM的标段管理以及桥隧精细管理相结合的多层次施工管理。

BIM与GIS集成应用,可增强大规模公共设施的管理能力。现阶段,BIM应用主要集中在设计、施工阶段,而二者集成应用可解决大型公共建筑、市政及基础设施的BIM运维管理,将BIM应用延伸到运维阶段。如,昆明新机场项目将二者集成应用,成功开发了机场航站楼运维管理系统,实现了航站楼物业、机电、流程、库存、报修与巡检等日常运维管理和信息动态查询。

BIM与GIS集成应用,还可以拓宽和优化各自的应用功能。导航是GIS应用的一个重要功能,但仅限于室外。二者集成应用,不仅可以将GIS的导航功能拓展到室内,还可以优化GIS已有的功能。如利用BIM模型对室内信息的精细描述,可以保证在发生火灾时室内逃生路径是最合理的,而不再只是路径最短。

随着互联网的高速发展,基于互联网和移动通信技术的BIM与GIS集成应用,将改变二者的应用模式,向着网络服务的方向发展。当前,BIM和GIS不约而同地开始融合云计算这项新技术,分别出现了“云BIM”和“云GIS”的概念,云计算的引入将使BIM和GIS的数据存储方式发生改变,数据量级也将得到提升,其应用也会得到跨越式发展。

BIM+3D扫描

3D扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术,主要用于对物体空间外形、结构及色彩进行扫描,以获得物体表面的空间坐标,具有测量速度快、精度高、使用方便等优点,且其测量结果可直接与多种软件接口。3D激光扫描技术又被称为实景复制技术,采用高速激光扫描测量的方法,可大面积高分辨率地快速获取被测量对象表面的3D坐标数据,为快速建立物体的3D影像模型提供了一种全新的技术手段。

3D激光扫描技术可有效完整地记录工程现场复杂的情况,通过与设计模型进行对比,直观地反映出现场真实的施工情况,为工程检验等工作带来巨大帮助。同时,针对一些古建类建筑,3D激光扫描技术可快速准确地形成电子化记录,形成数字化存档信息,方便后续的修缮改造等工作。此外,对于现场难以修改的施工现状,可通过3D激光扫描技术得到现场真实信息,为其量身定做装饰构件等材料。BIM与3D扫描集成,是将BIM模型与所对应的3D扫描模型进行对比、转化和协调,达到辅助工程质量检查、快速建模、减少返工的目的,可解决很多传统方法无法解决的问题。

BIM与3D激光扫描技术的集成,越来越多地被应用在建筑施工领域,在施工质量检测、辅助实际工程量统计、钢结构预拼装等方面体现出较大价值。如,将施工现场的3D激光扫描结果与BIM模型进行对比,可检查现场施工情况与模型、图纸的差别,协助发现现场施工中的问题,这在传统方式下需要工作人员拿着图纸、皮尺在现场检查,费时又费力。

再如,针对土方开挖工程中较难统计测算土方工程量的问题,可在开挖完成后对现场基坑进行3D激光扫描,基于点云数据进行3D建模,再利用BIM软件快速测算实际模型体积,并计算现场基坑的实际挖掘土方量。此外,通过与设计模型进行对比,还可以直观了解基坑挖掘质量等其他信息。

上海中心大厦项目引入大空间3D激光扫描技术,通过获取复杂的现场环境及空间目标的3D立体信息,快速重构目标的3D模型及线、面、体、空间等各种带有3D坐标的数据,再现客观事物真实的形态特性。同时,将依据点云建立的3D模型与原设计模型进行对比,检查现场施工情况,并通过采集现场真实的管线及龙骨数据建立模型,作为后期装饰等专业深化设计的基础。BIM与3D扫描技术的集成应用,不仅提高了该项目的施工质量检查效率和准确性,也为装饰等专业深化设计提供了依据。

BIM+虚拟现实

虚拟现实,也称作虚拟环境或虚拟真实环境,是一种三维环境技术,集先进的计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术等为一体,借此产生逼真的视、听、触、力等三维感觉环境,形成一种虚拟世界。虚拟现实技术是人们运用计算机对复杂数据进行的可视化操作,与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比,虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。

BIM技术的理念是建立涵盖建筑工程全生命周期的模型信息库,并实现各个阶段、不同专业之间基于模型的信息集成和共享。BIM与虚拟现实技术集成应用,主要内容包括虚拟场景构建、施工进度模拟、复杂局部施工方案模拟、施工成本模拟、多维模型信息联合模拟以及交互式场景漫游,目的是应用BIM信息库,辅助虚拟现实技术更好地在建筑工程项目全生命周期中应用。

BIM与虚拟现实技术集成应用,可提高模拟的真实性。传统的二维、三维表达方式,只能传递建筑物单一尺度的部分信息,使用虚拟现实技术可展示一栋活生生的虚拟建筑物,使人产生身临其境之感。并且,可以将任意相关信息整合到已建立的虚拟场景中,进行多维模型信息联合模拟。可以实时、任意视角查看各种信息与模型的关系,指导设计、施工,辅助监理、监测人员开展相关工作。

BIM与虚拟现实技术集成应用,可有效支持项目成本管控。据不完全统计,一个工程项目大约有30%的施工过程需要返工、60%的劳动力资源被浪费、10%的材料被损失浪费。不难推算,在庞大的建筑施工行业中每年约有万亿元的资金流失。BIM与虚拟现实技术集成应用,通过模拟工程项目的建造过程,在实际施工前即可确定施工方案的可行性及合理性,减少或避免设计中存在的大多数错误;可以方便地分析出施工工序的合理性,生成对应的采购计划和财务分析费用列表,高效地优化施工方案;还可以提前发现设计和施工中的问题,对设计、预算、进度等属性及时更新,并保证获得数据信息的一致性和准确性。二者集成应用,在很大程度上可减少建筑施工行业中普遍存在的低效、浪费和返工现象,大大缩短项目计划和预算编制的时间,提高计划和预算的准确性。

BIM与虚拟现实技术集成应用,可有效提升工程质量。在施工之前,将施工过程在计算机上进行三维仿真演示,可以提前发现并避免在实际施工中可能遇到的各种问题,如管线碰撞、构件安装等,以便指导施工和制订最佳施工方案,从整体上提高建筑施工效率,确保工程质量,消除安全隐患,并有助于降低施工成本与时间耗费。

BIM与虚拟现实技术集成应用,可提高模拟工作中的可交互性。在虚拟的三维场景中,可以实时地切换不同的施工方案,在同一个观察点或同一个观察序列中感受不同的施工过程,有助于比较不同施工方案的优势与不足,以确定最佳施工方案。同时,还可以对某个特定的局部进行修改,并实时地与修改前的方案进行分析比较。此外,还可以直接观察整个施工过程的三维虚拟环境,快速查看到不合理或者错误之处,避免施工过程中的返工。

虚拟施工技术在建筑施工领域的应用将是一个必然趋势,在未来的设计、施工中的应用前景广阔,必将推动我国建筑施工行业迈入一个崭新的时代。

BIM+3D打印

3D打印技术是一种快速成型技术,是以三维数字模型文件为基础,通过逐层打印或粉末熔铸的方式来构造物体的技术,综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等方面的前沿技术。

BIM与3D打印的集成应用,主要是在设计阶段利用3D打印机将BIM模型微缩打印出来,供方案展示、审查和进行模拟分析;在建造阶段采用3D打印机直接将BIM模型打印成实体构件和整体建筑,部分替代传统施工工艺来建造建筑。BIM与3D打印的集成应用,可谓两种革命性技术的结合,为建筑从设计方案到实物的过程开辟了一条“高速公路”,也为复杂构件的加工制作提供了更高效的方案。目前,BIM与3D打印技术集成应用有三种模式:基于BIM的整体建筑3D打印、基于BIM和3D打印制作复杂构件、基于BIM和3D打印的施工方案实物模型展示。

基于BIM的整体建筑3D打印。应用BIM进行建筑设计,将设计模型交付专用3D打印机,打印出整体建筑物。利用3D打印技术建造房屋,可有效降低人力成本,作业过程基本不产生扬尘和建筑垃圾,是一种绿色环保的工艺,在节能降耗和环境保护方面较传统工艺有非常明显的优势。

基于BIM和3D打印制作复杂构件。传统工艺制作复杂构件,受人为因素影响较大,精度和美观度不可避免地会产生偏差。而3D打印机由计算机操控,只要有数据支撑,便可将任何复杂的异型构件快速、精确地制造出来。BIM与3D打印技术集成进行复杂构件制作,不再需要复杂的工艺、措施和模具,只需将构件的BIM模型发送到3D打印机,短时间内即可将复杂构件打印出来,缩短了加工周期,降低了成本,且精度非常高,可以保障复杂异型构件几何尺寸的准确性和实体质量。

基于BIM和3D打印的施工方案实物模型展示。用3D打印制作的施工方案微缩模型,可以辅助施工人员更为直观地理解方案内容,携带、展示不需要依赖计算机或其他硬件设备,还可以360度全视角观察,克服了打印3D图片和三维视频角度单一的缺点。

随着各项技术的发展,现阶段BIM与3D打印技术集成存在的许多技术问题将会得到解决,3D打印机和打印材料价格也会趋于合理,应用成本下降也会扩大3D打印技术的应用范围,提高施工行业的自动化水平。虽然在普通民用建筑大批量生产的效率和经济性方面,3D打印建筑较工业化预制生产没有优势,但在个性化、小数量的建筑上,3D打印的优势非常明显。随着个性化定制建筑市场的兴起,3D打印建筑在这一领域的市场前景非常广阔。

(作者:霍立)


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