时间:2023-03-24 15:49:21

【关键词】环境艺术;设计;BIM技术
1引言
通过计算机技术的辅助,环境艺术设计需要运用不同的软件实现三维建模、材料统计、三维场景实时仿真和施工图绘制等任务。然而,在实际当中,如何能够通过一个系统来实现这些过程的有效集成,以及数据统计与三维模型的有效结合,成为了一大难题。现阶段,建筑信息模型技术以计算机系统作为基础,提出了环境艺术设计系统中BIM的一种新体系结构。在BIM技术的帮助下,设计者可以在设计的整个过程中使用一致的信息,准确地模拟场景中的视图框架结构、材质属性和数据交换,也可以创建更精确的施工图。依据BIM信息管理平台来定制项目的部署和实施,信息的设计过程可以通过数据库来管理,提高不同专业设计之间缺乏集成性的特点,维护和更新设计和施工过程中的各个方面。
2BIM技术在环境艺术设计中的优势
传统环境艺术设计往往是依靠AutoCAD等一些设计软件来完成二维平面垂直以及剖面图的设计,然后结合3dsMax软件制作3D效果图,这种设计方法和三维模型设计没有集成性,可视化的目的实现不了,造成它的价值不能被带到后面的施工设计和项目管理当中。目前,随着计算机信息技术的发展,BIM技术给环艺设计提供了解决这些问题的一个可靠的方案。新的建筑信息模型具有很强大的组件库,大部分的场景、材料和设施都存储在该数据库当中,随时可以调用。BIM的数据库包括了建筑材料以及室内装饰材料的详细信息,为环境艺术设计发展应用创造了更多的附加功能。该模型易于生成各种综合表格和材料表,从而使设计者可以方便地使用BIM进行工程预算。也可以基于丰富可靠的建筑信息模型中的数据,从一开始的空间规划以及进度制定,到需要改动详细图纸中设计阶段中材料成本的预算,都能够在跟其关联的地方得以显示。倘若设计者改动了平面图纸上构件某处的尺寸或者位置后,每个视图的三维双向关联以正确形式显示出来,并且其他相关图纸的网站也会自动更新。
3BIM技术
3.1BIM技术介绍
BIM技术是基于三维数字技术之上,集成与建设项目相关的信息工程数据模型,以及在设计、施工、管理中的应用数字技术。其中国际标准组织设施信息委员会为BIM设立了准确定义:BIM是一种运算方法,它是在开放的行业标准之下对设施的功能特性和物理以及相关的项目生命周期信息的计算,并为决策提供支持,能更好实现项目价值。因此,既CAD的技术发展后,BIM技术又是一中新的技术,它的应用将给多个行业带去革命性的变化。
3.2BIM技术在国内外的研究现状
自2002年Autodesk公司首次推出Revit软件且在全世界内广泛的推行BIM的概念,使得BIM技术已逐渐的被大家接受,而且在实际的工程当中得到了应用。因此BIM技术已引起国内研究者的广泛关注,其关注度呈指数增长。由于BIM技术最开始起源于国外,造成国内的研究相比于国外还不够成熟。在国内,对大多数的人来说,BIM技术只是一种新鲜的技术,还在不断发展当中,具体的内涵还不能被大家详细理解。就目前来说,国内外的相关研究人员主要对BIM技术的研究集中在了以下的三个方面上:(1)对BIM技术的基础理论探究,主要表现形式是将BIM技术的相关标准以学术发表的形式公开其研究成果。(2)对BIM软件解决方案的理论探究和开发BIM软件,在这些方面上的研究成果主要是BIM的软件系统开发。(3)BIM技术在实际工程中应用前景的研究。主要研究是怎么将已开发出的BIM软件用于实际的工程当中,解决在实际应用当中所遇到的一系列问题。
3.3BIM技术的特点
3.3.1具有协调性特点
作为一个复杂性强的系统工程,项目协调在其过程、部门和各项目之间起着非常重要的作用。在项目的进行过程当中,如果遇到问题,管理部门应及时的组织有关人员召开紧急会议,集中的探讨相关问题,协商解决办法。但是对于其中的有些问题,协商也不能够得到很好解决。其中,BIM技术的应用能够合理的安排内部部件的结构,还能够实现对平面布置电梯井和其他成分的协调,从而在很大程度上减少了不可协调问题的出现。
3.3.2具有可视化特点
随着社会经济的快速发展,同时也丰富了建筑形式的多样性,传统施工图纸已经无法满足现代工程建设的需要,施工人员靠自身想象的构造结构不但不利于整体建设项目的顺利开展,反而会使工期延长的程度更加严重。为此,研究人员开发了BIM技术,此项技术能够显示出三维实体,直观地显示出建筑物内部的构件。也就是说,技术人员的施工可以通过BIM技术的可视化来实现,值得称道的是,项目业主还可以实现信息资源的共享,大大提高了项目管理的效率。
3.3.3具有模拟性特点
BIM技术具有模拟性,它的模拟特性不仅可以模拟建筑物的设计,而且还能够模拟现实中不可能运行的事物。最后,对建筑设计进行仿真实验是能够实现的。同时,该技术的应用还可以控制工程造价,给施工项目和施工方带来巨大的经济效益。
4环境艺术设计中BIM的三维协同设计优势
三维协同设计的优势主要是由于其具有传统二维平面设计无法比拟的优点,因此很快的占据了BIM技术的重要地位。其主要功能是参与各个专业的交流、沟通与协调,最大限度地降低在环境艺术设计中因协调不顺所产生问题的概率。使用BIM信息网络平台,能够有效的扩展协同设计在建筑模型中的共享,使设计者能够在三维模型中找到可能出现的问题点,进而进行协调和沟通,为设计的快速变化、改进和有效应用提供参考。借助BIM技术,环境艺术设计可以将以往分散的、孤立的设计数据和信息集成到一个平台上,从而实现不同专业之间的数据共享和信息顺畅。我们通过比较传统的二维设计CAD技术和BIM技术在性能和效率方面的不同可以看出(表1),BIM技术已显示出其强大的优势结构,它的描述更真实,更准确以及更全面,有效的克服了二维技术只可想象不可直观看见的缺点,这算是技术的又一个重大的飞跃。另外,在环境艺术设计当中,BIM技术与三维协同设计中的优势也体现到了直观形象、易解决问题、提高设计效率、空间布局问题等方面。
5BIM技术在环境艺术设计中的应用
以沈阳文化艺术中心作为实例进行探究:沈阳文化艺术中心内部结构布局复杂,机电系统众多,仅仅依靠设计者经验本身确来定设计空间的可行性显然不能够满足项目的挑战。通过BIM技术的协调模式,各专业模式在建成后都会被组装成一个整体,给各专业的交流提供了平台。准确、科学的可视化方式的将电气设备,暖通,室内布置通过实际的形式直观呈现出来,方便专业之间的修改和确认,能成功的避免传统协同方式带来的问题,确认专业修改传统的协同方式之间的协调问题,解决困难,使工程得以顺利进行。以AutodeskEcotect分析工具为例,很好的分析论证了建筑性能,为室内设计方案比选以及空间优化提供了科学依据。深化设计阶段的施工图纸中,AutodeskRevit系列软件与传统的AutoCAD平台连接,从而设计出更深入的模型建立、施工图的帮助以及BIM模型数据集成。在整个的过程当中,通过对AutodeskVault软件的定制,实现了对文档管理和过程控制的全过程控制,突出了有效集成的结果,突出了BIM技术的优势。
6小结
关键词:BIM;高职院校;土建类专业;教学改革
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)28-0135-03
一、BIM及其概念的延伸
BIM(Building Information Modeling),是建筑信息模型的简称。它是信息模型在建设工程行业的一个应用,BIM技术是创建并利用信息化模型对建设项目进行设计、建造和运营全过程进行管理、优化的方法与工具[1]。
当然,BIM的应用不仅仅局限于建筑领域,在路桥、污水处理、地下公共设施等领域的应用也屡见不鲜,如上海金汇港大桥、白龙港污水处理厂二期、徐家汇交通枢纽和陈翔路地道工程等[2,3]。因此,在国际上很多学者对BIM概念进行了延伸,如图1所示,这些自然延伸的概念足以说明BIM的广泛应用前景。
随着BIM的应用在各国的不断发展,我国政府对BIM大力推广及建设行业应用BIM的项目不断增多,建设行业进入了BIM时代,对于BIM应用的人才需求也日益突出。此时,各高校应当清醒地认识当前BIM应用的发展形势,加强BIM应用的人才的培养[4]。
二、国内外的BIM教育现状
大规模调查显示缺乏足够的BIM训练是采用BIM最大的障碍。学生是BIM技术的后备军、未来的生力军,是BIM技术应用和发展的希望所在[5]。掌握BIM技术不仅能增强人才的竞争力,还能为职业发展提供很多新的机会和可能。
美国作为BIM技术和虚拟设计与施工(VDC)领先的国家,在学术界已开展了许多探索,BIM和VDC课程已被接受和确定作为美国的几个重要大学本科工程管理课程的核心部分。斯坦福大学、卡耐基・梅隆大学、宾夕法尼亚州立大学、亚利桑那州立大学、加州理工大学、马里兰大学等都已开设了BIM相关课程[6]。
在亚洲地区,新加坡国立大学开设了BIM相关课程供学生选修,并且在BIM的教学中引入IFC(工业基础分类)标准,IFC标准数据文件有很好的平台无关性,是BIM众多参与者协同工作,数据交换的基础,如图2。在我国香港地区,涉及BIM技术的课程在本科和研究生课程中不断涌现,香港理工大学为建筑和房地产专业的本科和研究生提供BIM的高等文凭[7]。
国内开办土建专业的一流本科院校如清华大学、同济大学等,已率先开展BIM基础理论研究和高级BIM人才的培养工作[8]。清华大学与广联达公司共同成立了BIM研究中心,同济大学与鲁班软件双方就工程造价、电算化教学及BIM技术研究等方面举行合作签约,沈阳建筑大学成立了以Revit为主的BIM研究中心,等等。
所有建筑市场的利益攸关方包括高校在内,均身不由己地处于以BIM为标志的建设行业信息化浪潮之中。那么,以“土建技能型人才”为培养目标的高职院校的土建类专业,该如何应对这扑面而来的BIM技术浪潮呢?据笔者所知,目前国内部分高职院校正在积极开展BIM教育,如四川建筑职业技术学院、广西建筑职业技术学院、山东城市建设职业技术学院等已经开设或正在进行建设项目信息化管理专业的申报。还有一部分高职院校,如黑龙江建筑职业技术学院、江苏建筑职业技术学院、辽宁林业职业学院等积极采取行动,与国内知名BIM技术公司开展校企合作。
三、高职院校BIM教育存在的误区及问题
对高职土建类专业而言,BIM既是一种新技术的挑战,更是一种深化教学改革,提升人才培养质量,重塑自身办学特色的绝佳机遇。但当前,我国高职院校的BIM教育还处在探索阶段,虽然不少高职院校尝试着将BIM技术引入到课程体系,但对BIM教育的理解存在诸多误区,BIM教育也面临着不少问题。
(一)BIM教育存在的误区。
误区之一:认为BIM是单专业的事情。由于缺乏对BIM技术的深入了解,一些高职院校对BIM的理解局限于建筑三维模型的建立,将BIM所涉及到的相关专业孤立起来。然而,BIM的核心理念之一就是全生命周期管理,所谓的全生命周期是指建设工程项目从规划设计到施工,再到运营维护,直至拆除为止的全过程,建设工程项目具有技术含量高、施工周期长、风险高、涉及单位众多等特点,因此在建设项目全生命周期不可能只涉及某一个专业,如在建筑项目的设计过程中,需要包括建筑、结构、设备等多个专业的相互协作,将不同专业的建筑信息模型链接。
误区之二:认为BIM就是三维建模软件。由于目前BIM在我国的使用还不够成熟,导致很多人对BIM的认识不够全面,认为BIM是一种或几种建模软件的组合,或者认为BIM不过是一项设计表现的新技术。只要教会学生使用这些软件就够了,从而忽略了对BIM理论本质和精髓的教育,这样对将来BIM技术的推广应用是一大危害。
图2是BIM在我国建筑全生命周期中所涉及到的工作内容、软件和信息交互性分析图,图中清晰地反映出BIM技术在建筑全生命周期各阶段的工作内容,所涉及到的一些软件以及各板块间的信息交互,由此可见,三维建模只是BIM技术中的一个部分,BIM技术在建筑全生命周期中所涉及到的内容和专业也不可能只有一面。
误区之三:认为BIM只适用于房屋建筑领域。自我国工程建设行业2003年引进BIM技术以来,就一直在房屋建筑领域进行大力推广,再加之近年来关于BIM的经典案例都出现在建筑领域,使得很多人认为BIM是房屋建筑领域的专利。但随着BIM技术在市政基础设施中的应用越来越多,这种误解也在逐渐减少。
(二)BIM教育存在的问题。
问题一:师资和教学环境不适应BIM教学改革。无论是BIM课程体系的建立,还是专业教学内容,教学方法的改革,这一切都离不开专业教学资源的支撑。当前高职土建类专业基于BIM的教学改革,其前提就是BIM相关的教学资源建设,包括师资队伍的建设和BIM实训室的建设等[8]。但当前高职院校普遍存在BIM师资不足,没有BIM实训室或实训室设备跟不上BIM技术发展要求的问题,因此,加强高职院校BIM师资和BIM实训室的建设可谓当务之急。
问题二:把BIM技术相关课程纳入课程体系存在困难。在目前高职院校三年学制同时学生课业负担重的情况下,要保留现有课程体系,BIM相关课程的设置已没有多少余地。
问题三:BIM教育跨专业、跨院校交流困难。BIM的知识体系是跨专业的,一个专业院系的教师很难懂得BIM的所有知识。BIM教学过程中,只能依赖于跨专业、多个教师的协作,而跨专业知识体系的衔接和配合,给院系协调带来了很大的困难[9]。
在面对这些误解和问题时,作为高职院校土建类专业未来BIM技术人才的培养者,更应首先破除这些误解,积极面对BIM教育存在的问题,加强自身BIM技术的学习,为培养合格的BIM人才做好准备。
四、高职院校BIM教学改革方法探析
BIM的大规模应用即将到来,由此带动了对BIM应用人才的大量需求,高职院校应该顺应时代要求,及时调整教学改革的思路,加强学生BIM素质的教育,使BIM成为土建类专业学生必备的专业素质之一。基于BIM的高职土建类专业的教学改革,可以从以下几个方面展开论述。
1.将BIM技术纳入职业教育课程体系。高职教育的培养目标是各个专业的技能型应用人才,当前建设市场对BIM技术应用人才的需求,决定了高职土建类专业的人才培养方案的改革方向,首先在高职土建类专业的人才培养目标描述中,必须明确增加建设项目信息化的素养及技能目标,其次在课程体系中必须增设BIM相关的课程。将BIM技术纳入职业教育课程体系中,创建以能力为核心、以过程为重点的教学质量保障体系和学习绩效考核评价体系。再次,要注意教材、教学手段、教学内容和课程标准的更新和配套,使之与人才培养方案相适应。
2.重视BIM实践教育。BIM知识体系更强调应用能力,因此BIM的实践教学应该得到重视。高职院校开展BIM的实践教学应该循序渐进,由单项技能到综合技能的培养。在低年级的理论课程教学中加入单项BIM应用技能实训,有针对性地加强一些重要单项技能训练,而到了高年级可开展以项目案例为核心的BIM综合技能实训,推动学生系统性地采用BIM知识进行毕业综合实践,通过以案例为主线,任务驱动,团队实战对BIM价值在教学中在应用进行提炼。有条件的职业院校还可以联合不同院系的不同专业,开展BIM一体化实训课程,将BIM技术应用于项目案例的全生命周期,培养学生的协同设计能力、施工技术能力、计量计价能力、施工组织设计能力等。
3.双重引导,多形式提高学生自主学习能力。BIM技术是一门系统性很强的学科,但由于课时有限,很难做到对BIM的系统性教育。除了对BIM理论和核心软件的教育之外,还有很多软件是没有办法纳入到课程体系的。此时,学校和教师应充分发挥对学生的引导作用,为学生的自主学习提供必要的条件,如相关书籍和软件等,激发学生的学习兴趣,鼓励学生自主学习BIM知识和各类软件。另外,为了跟上BIM技术快速发展的步伐,只讲授已经成形的基础内容是不够的,BIM的教学应该灵活多变,学校也可多途径开展BIM教育,如通过邀请行业专家讲座的方式激发学生的学习兴趣。此外还可通过讨论、专题报告、研讨会等各种形式,使学生掌握BIM的前沿技术,为学生未来的就业打好基础。
4.与BIM技术公司开展校企合作。随着BIM技术的推广以及当前对BIM技术人才的极大需求,各高职院校应该抓住这一机遇,积极开展与知名BIM技术公司的合作交流。双方应本着优势互补、资源共享、互利共赢、共同发展的原则,围绕校企合作共建BIM综合实训室、认证培训中心、师资联盟等,合作开展教师交流培训、人才培养活动,这对以后BIM教学及专业人才的实际应用能力的培养将有实际意义。
五、结论
BIM技术是建设工程领域未来的发展方向,在建设工程设计、施工、监理、运营等过程中都具有比较超前的引领性。在当前我国政府部门大力推广BIM的背景下,探索将BIM教育引入到高职院校土建类专业教学模式中来,不仅迎合建设市场的发展需求,改善就业状况,更能促进学生的自主学习能力、协作能力、专业知识能力的全面发展,为我国BIM技术的发展和培养高素质技能型专门人才做出积极的贡献。
参考文献:
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随着建筑信息模型逐渐应用到建筑业的各个领域,培养掌握现代信息技术的建筑人才成为各高校工程管理专业培养学生的重点,本文在分析传统工程管理教学存在问题的基础上,给出了基于BIM的工程管理专业教学改革对策,以期为工程管理专业应用BIM技术进行教学创新提供理论借鉴。
关键词:
BIM;工程管理;教学改革
一、引言
近些年,随着建筑业的飞速发展,建筑信息化也越来越受到人们的重视,建筑信息模型也已逐渐应用到建筑业的各个领域。BIM(BuildingInformationModeling)是在建筑领域应用信息技术,实现对设计、施工和管理过程仿真和模拟的一种技术和管理方法[1]。BIM技术通过参数模型整合各种项目的相关信息并仿真模拟建筑物所具有的真实信息,在项目全寿命周期过程中进行信息的共享和传递,为项目各个参与者提供协同上作的基础,为项目投资建设中各项目标有效实现发挥重要作用[2]。1998年,工程管理本科专业被教育部列入《普通高等学校木科专业目录》,其目标是把学生培养成适应现代建筑行业的工程施工和管理人员,近年随着信息技术的发展,培养掌握现代信息技术的建筑人才成为各高校培养学生的重点。本文在分析传统工程管理教学中存在问题的基础上,给出了基于BIM的工程管理专业教学改革对策,以期为工程管理专业应用BIM技术进行教学创新提供理论借鉴[3-6]。
二、传统工程管理教学中存在的问题
传统的工程管理教学中主要存在以下三方面的问题。
(1)偏重理论教学
传统的工程管理教学中由于软硬件条件的限制更加注重理论教学,由于工程管理专业是建筑技术与管理的交叉应用型学科,其理论和实践要求都较强。在一些传统的建筑类工科院校中,工程管理专业有很好的实验实训设施,学生的实践能力普遍较强,然而在一些以社科类、财经类为主的综合院校中,工程管理专业的实验室建设投入少,设施不够完善,其实践能力普遍较弱,这些院校更注重学生理论方面的教学。在全国高校向应用型转型的阶段,实践教学被提到了更高的位置,重视理论忽略实践的教学模式将被改变。
(2)课程设置不合理
开设工程管理本科专业的各高等院校的课程设置大多基于学校的优势设置课程,一方面,建筑类工科院校在工程施工、工程技术方面的课程较多;另一方面,社科类、财经类为主的综合院校以工程项目管理、招投标管理、建筑法律法规这样的课程为主,这就造成了同是工程管理专业的学生所掌握的技能区别很大,不利于工程管理专业的长远发展。同时,公共基础课、专业基础课和专业核心课,理论课与实践课的学时分配不合理也导致了学生培养的能力差异。
(3)实践能力培养有待加强
目前,工程管理专业的学生仅能通过实训课程培养实践能力,渠道单一,达不到理想的效果。以我校为例,每学期有20周的教学周,其中只有3周实训,相对来说比例偏低,且在这么短的时间内学生要完成2-3门课的实训任务,往往浅尝辄止,没有充分培养学生的实践能力。学生在校期间学习的与实践接轨的实践工具较少,以计算机相关软件为例,学生在校期间主要学习MSoffice、CAD、广联达GBQ4.0和网络计划四大类软件,而像工程项目管理、三维施工模拟、图形算量、钢筋抽样、招投标工具等由于学时所限都没有开设,即使开设的课程,学时也较少,只能简单熟悉软件,达不到熟练使用的程度。
三、基于BIM的工程管理专业教学改革对策
基于BIM的工程管理专业教学改革对策主要体现在以下三方面。
(1)培养具有BIM技术的教师团队
BIM技术应用于建筑领域是近几年的事情,大部分高校师资没有接受过BIM技术的系统教育,且各高校教师之间差异也很大。BIM技术是现代信息化技术的具体应用,对教师的信息处理能力要求很高,高校通过培训来建立教师团队是最有效、快捷的方法。只有教师真正理解了BIM技术,才能使BIM技术真正融入到教学过程中,也才能使学生模拟工程项目的实际情况,培养学生实践技能。引入具有BIM实践经验的工程人员加入到教师队伍也是构建BIM技术教师团队的有效方法。
(2)建设BIM模拟实验室
建设BIM模拟实验室是使BIM技术融入工程管理实践教学的硬件基础,BIM模拟系统可以建立在已有的计算机机房中,安装相应的软件系统,构建模拟实验室。BIM模拟实验室比较适合实践基础比较薄弱的院校,可使这些院校在短时间内构建其工程管理专业学生的实践能力培养系统。各院校可以根据自身的特点,选择不同厂家的BIM系统,如广联达BIM、清华斯维尔BIM等,从中选择需要的模块,补强其实践体系。
(3)基于BIM的教学方法创新
工程管理专业教学融入BIM技术为学生的实践能力培养提供了新的方式。各高校在引入BIM教学的过程中应最大化的发挥其在学生实践能力培养上的作用。在课程设置、教学内容和实践内容上可以适当向BIM倾斜;同时,要进行教学方法的创新,通过教学方法改革使BIM在整个人才培养过程中发挥更大的作用。
四、结束语
利用BIM技术推动现代建筑业发展已经成为趋势,各高校在培养工程管理专业学生时更应注重实践技能的掌握,将BIM技术融入到工程管理教学中可以事半功倍。本文在分析传统工程管理教学中存在偏重理论教学、课程设置不合理和实践能力培养有待加强三方面问题的基础上,给出了基于BIM的工程管理专业教学改革的培养具有BIM技术的教师团队、建设BIM模拟实验室和基于BIM的教学方法创新的三方面对策,以期为工程管理专业应用BIM技术进行教学创新提供理论借鉴。
作者:姚远 单位:沈阳工程学院管理学院
参考文献:
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[4]罗中.BIIVI技术引入建筑工程项目管理课程教学实践探讨[J].山西建筑,2015.
关键词:BIM技术;建筑工程制图与识图;课程改革
一、引言
建筑信息模型,简称为BIM,即通过利用数字信息,将工程项目相关信息详细表达出来,它以三维数字技术为基础,以三维模型所形成的数据库为核心,包含了从设计到施工乃至建成使用和最终拆除的全过程信息,集成了工程图形模型、工程数据模型以及和管理有关的行为模型,是一个面向对象的、参数化、智能化的建筑物数字化表示,支持建设工程中的各种运算,且包含的工程信息相互关联。它实现了“模型等于图纸”、“模型高于图纸”的目标,具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。BIM技术涉及内容广泛,在建筑工程实践过程中,建筑工程全寿命周期的所有环节均会运用到BIM技术。BIM技术能够对工程各种信息进行详细描述,其中,设计信息包括建筑结构类型、建筑物原材料、建筑工程性能、工程对象名称等;施工信息包括工程原材料、工程质量、工程施工进度、工程人力、工程施工成本等;维护信息包括工程安全性能、工程耐久性等。另外,BIM技术能够深入分析、控制、预测建设项目的生命期成本、工程环境影响、工程能源消耗等。与此同时,通过利用BIM技术,有助于工程全阶段集成管理的实现,包括工程安全、工程质量、工程成本、工程进度等。
二、基于BIM的建筑工程制图与识图课程改革
1.教学理念的改革
通过对目前建筑工程制图与识图课程教学内容进行分析,对教学理念的改革应从以下几方面着手进行,其一,针对基础理论知识的教学,遵循实用、必需、够用的原则;其二,对较少运用的理论知识、理解难度高的理论知识进行精简,例如,将工程制图中画法几何相关理论知识予以删减,通过对BIM技术的运用,结合建筑工程的构造,构建三维立体图形,以对建筑工程对应的数字模型进行详细描述。目前,建筑工程制图已发展进入新的阶段,即由二维平面制图转为三维立体制图,对此,过去以二维平面制图为主的教学理念,也应发生相应的变化,即转化成为以三维立体制图的教学理念。
2.教学体系的改革
以制图理论教学结合计算机二维绘图是传统建筑工程制图课程教学体系的主要特点,它主要对画法几何理论原理进行重点讲解,投影表达各种几何元素,通过对平面图、立面图、剖面图的运用,对建筑施工图进行详细描述,由此看出,在传统建筑工程制图课程教学体系中,三维立体绘图概念处于空白状态,学生的接受是被动的。在新的教学设计中,利用BIM软件建立3套中小型工程图纸的三维立体模型,用于该课程制图和识图的教学。基于BIM的建筑工程制图与识图课程学习以3套实际工程图纸为主线,将学习内容划分为若干项目,每个项目包含应会的知识。围绕BIM三维绘图,对工程制图课程相关内容开展教学,有效结合计算机绘图和理论教学,以构建科学的教学体系,其中,教学体系的主线是计算机三维绘图,教学体系核心为BIM思维,此设计有助于建筑类专业技术技能人才的培养。
3.教学内容、教学手段的改革
在选取建筑工程制图与识图教学内容时,应对画法几何部分进行精简,包括截交线、相贯线等,同时利用实际工程图纸实施教学,并且为学生提供更多的现场参观建筑实体的机会,从而使理论和实践有效结合,使学生的建筑工程空间想象能力、专业识图技能不断得以提高。老师可以运用BIM软件,开发出三维立体模型学习情境,学生在3D视野下,课程会变得易学易懂,教学效果将大大提升。CAD二维绘图时结合三维实体进行识图,学生的制图和识图能力互相促进,有利于提高教学质量。板书、PPT、二维CAD模式,在课堂中向学生展示比较简单的图片和文字,这是传统建筑工程制图与识图采用的主要教学手段,在整个教学过程中,学生均处于被动学习状态,严重影响了学生学习的积极性。因此,应改革教学手段,即以计算机三维绘图为主,结合二维绘图,在教学过程中,使学生可以观看到利用BIM技术对三维实体模型的构建,这样有助于课堂教学效果的不断提高。4.教学环境的改进目前,BIM技术的研究和运用在建筑行业中逐步深入,大大影响了高职院校建筑工程制图与识图课程的教学改革。第一,高职院校老师面临着BIM技术新知识更新的挑战。这就要求专业课老师对BIM技术相关知识进行及时学习和认识,加深对BIM技术的理解,不断对自身建筑工程制图和识图知识进行更新。第二,高职院校应提高对BIM专业师资的培养力度,为老师提供更多BIM技术培训的机会。同时还应对BIM技术的发展动态及时掌握,对相关最新知识进行深度理解。第三,高职院校应进一步改进实践教学环境,与施工企业、软件开发公司等进行合作,共建BIM实训室,运用BIM技术软件,进行虚拟仿真实训,通过虚拟仿真技术,掌握工程制图投影原理,还可以通过案例的形式,在工程二维建筑图、施工图上建立三维空间模型,以掌握工程图纸的识读。
三、结论
当前,BIM已经成为工程建设行业的大趋势,BIM技术在建筑施工行业的应用,正逐步进入以建造过程应用为主的深度应用阶段。高职院校在对土建类专业技术技能人才培养过程中,传统的建筑工程制图与识图课程教学,已不能满足信息化发展的需要,应将BIM技术引入课程教学,使学生掌握更多的BIM技术,培养具有创新意识、掌握创新工具的工程技术技能人才,顺应建筑行业的需求和发展。
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[4]刘红勇,何维涛,黄秋爽.普通高等院校BIM实践教学路径探索[J].土木建筑工程信息技术,2017(05):34-35.
1基于BIM技术的毕业设计课题方向
目前与BIM技术相关的毕业设计聚焦于基础应用、技术融合和软件研发等三个主要方向,如图1所示。1.1BIM基础应用方向。BIM基础应用多数是基于BIM软件开展相关应用研究,是目前毕业设计的主流课题方向。如采用Revit软件建立三维信息模型,在此基础上进行施工图深化、碰撞监测、进度模拟、工程量统计、造价分析和三维动画展示等工作。早期的研究对象以房屋建筑为主,目前已拓展至桥梁、隧道、地铁等公共基础设施。在BIM应用软件方面,建模软件以Revit最为常用,碰撞检查和动画模拟多数采用Revisworks软件,工程算量和造价分析则常采用广联达和鲁班等国内软件。总体来看,该方向的毕业设计课题以应用为主,课题的完成情况与研究对象的复杂性、研究内容的丰富性、研究成果的实用性密切相关。随着信息技术的快速发展,当代大学生的计算机应用能力、新知识接受能力和创新能力也在不断提高,早期以多高层房屋为对象的“建模+动画+算量”的毕业设计课题已难以满足培养目标的要求。因此,该类课题的研究对象正逐步拓展至超高层建筑、大跨空间建筑、钢木结构建筑、地铁隧道等公共基础设施和市政工程项目;研究内容也延伸至进度控制、成本管理乃至运营维护等多个方面;同时,研究课题也越来越多地来源于实际工程,研究成果的实用性已成为毕业设计成绩评定的重要依据之一。1.2BIM与前沿技术融合方向。随着BIM技术的逐步普及,其应用和研究正在从传统的辅助设计施工向多技术融合的方向发展。如BIM与RFID(RadioFrequencyIdentification,无线射频识别)、BIM与GIS(GeographicInformationSystem,地理信息系统)、BIM与VR(VirtualReality,虚拟现实)、BIM与AR(AugmentedReality,增强现实)、BIM与三维激光扫描、BIM与结构健康监测等前沿技术融合方向。以BIM与RFID技术融合为例,在传统的施工现场,大批量地进行构件验收、安装时,主要通过人工方式填写报告、录入数据,信息延误的现象时有发生,工作人员常常无法判断构件的真实状况,很容易发生错误,导致各类问题频发。利用RFID技术可以实时追踪、监控构件的生产、运输、安装和运维状态,并以无线网络即时传递信息到BIM数据处理平台,可以实现对构件的实时追踪,解决信息错误和丢失等问题,能有效地提高工程项目的管理效率和经济效益。该类毕业设计课题通常要求指导教师有一定的前期研究基础,有时采用校企联合指导方式,由企业导师制定课题的研究内容,毕业设计开展过程中由校内和校外导师共同指导。1.3BIM软件研发方向。BIM的核心思想是信息的集成、交互与共享,模型是载体,软件是工具。在BIM软件平台研发方面,国内外各大软件开发商已经开发了各类适用于建筑不同阶段、提供不同功能的商业BIM软件。如,美国Autodesk公司推出的Revit、Navisworks、Civil3D等BIM软件;美国Bentley公司推出的ABD(AECOsimBuildingDesigner)软件;此外还有Tekla公司开发的专用于钢结构设计的Xsteel软件,Graphisoft公司的ArchiCAD软件等。国内也有广联达、鲁班、PKPM、3D3S等公司开发的相关BIM软件。虽然商用BIM软件已较为成熟,但针对不同对象、不同功能、不同企业均存在一定的局限性,尚需定制研发。相比于BIM应用方向,软件研发类课题一方面要求指导教师有前期研究基础,另一方面要求学生有一定的编程基础,更重要的是对软件编程有兴趣。此外,也有部分研发类课题不需要编写代码,只需要设计软件功能和操作界面等,具体编程工作由他人或企业来完成。
2基于BIM技术的毕业设计案例
2.1BIM基础应用方向毕业设计案例。以同济大学本科毕业论文“超高层建筑模架装备模块化仿真设计与建造技术研究”为案例。该论文以上海市真如城市副中心A5地块项目1号办公楼为实际工程背景,借助BIM工具对钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备开展研究,完成的主要工作包括:(1)对钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备系统组成和工艺原理进行归纳总结,对超高层结构核心筒使用钢平台模架装备关键技术进行分析,包括模架的现场安装、标准层施工、桁架层施工和墙体收分层施工等技术;(2)分析钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备的模块化设计方法,初步确定模架标准构件库,根据模架装备标准构件创建Revit参数化族库,对标准构件和非标准构件进行组合,并进行整体钢平台模架装备的虚拟预拼装;(3)根据二维设计图纸建立该超高层建筑的核心筒模型,采用Navisworks进行整体钢平台模架模型和核心筒模型的合模,对钢平台模架施工关键技术进行可视化施工模拟。毕业设计成果提出了一种钢柱筒架交替支撑式整体钢平台模架装备的模块化方案,借助BIM软件建立了模架标准模块构件族以及核心筒模型,完成了模架模块的组合与拼装,实现了模架装备和核心筒的合模,并对钢平台安装、标准层施工、收分层施工等进行了三维可视化分析。该毕业设计的研究成果已应用于实际工程项目中,对模架装备的模块化和BIM技术的推广具有积极作用。2.2BIM与前沿技术融合方向毕业设计案例。目前,BIM与GIS、VR、RFID、三维激光扫描等技术的融合交叉应用已成为工程界和学术界的研究热点。以三维激光扫描为例,该技术是测绘领域继GPS之后的又一次技术革命,通过高速激光扫描测量方法,大面积、高分辨率地快速获取物体表面各点的坐标、反射率、颜色等信息,基于这些大量、密集的点信息可快速复建出真彩色三维点云模型,为后续的数据分析等工作提供准确依据。该技术具有快速性、非接触性、穿透性、高密度、高精度、实时性强等特点,很好地解决了目前空间信息技术发展实时性与准确性的颈瓶。以同济大学本科毕业论文“基于BIM技术对既有建筑快速建模方法的研究”为案例,该论文针对目前既有建筑建模时面临的竣工图纸无迹可寻、空间几何信息难以采集、建筑物细部特征难以捕捉、测量所需时间及金钱成本过高等问题,采用三维激光扫描技术对上海某演艺场所进行扫描,利用JRC3DReconstruction软件对点云数据进行降噪与配准,再采用ICP算法进行平滑操作,最后对该建筑进行整体建模,生成的三维模型见图3所示。该模型已用于其改造工程的后期设计与研究工作中。2.3BIM软件研发方向毕业设计案例。以同济大学本科毕业论文“基于二维码的钢结构构件追踪管理软件研发”为案例,该论文从研究国内外钢结构BIM建造管理平台入手,分析了构件信息追踪管理平台的研发和应用现状,将BIM技术与二维码技术相结合,设计了基于二维码的钢结构构件追踪管理软件主要功能和界面,基于B/S架构,采用Html、JavaScript和Neo4j等语言初步实现了构件追踪和进度管理等基本功能。构件追踪界面见图4所示,软件对每一根构件生成唯一的二维码,支持单独或批量下载功能。二维码存储构件的编号、安装位置、尺寸、长度和质量等基础信息。用手机扫描二维码即可查看构件的报验和质量检验等详细信息。通过二维码功能,可追踪构件的生产、制作、运输和安装等全过程信息,实现对构件加工和安装中的质量监控信息以及构件安装进度信息的实时掌控,而这些信息直接反映到构件的位置管理、质量管理和安装进度管理中,为这些管理活动的进行提供了帮助和支持,追溯到最上层则实现了加工制作计划的实时调整,而加工制作的调整又决定了现场施工情况。此外,通过二维码信息能够直观快速地发现现场质量问题,解决现场管理人员携带图纸及查询资料不方便等问题,提高了现场工作效率。本软件的开发涉及BIM模型的解析、上传和显示等功能,这些功能的实现需要大量的编程工作,很难由一位本科生在毕业论文周期内完成所有工作,因此,软件的前期开发工作已由指导教师团队完成,本论文主要是实现了基于二维码的钢结构构件追踪管理功能模块的设计和研发工作。
3提升基于BIM技术的毕业设计效果建议
3.1增加前沿课题数量。目前,BIM方向的毕业设计仍然以“建模+动画+算量”的软件应用型课题为主导,虽然该类课题的实用性强,但往往工作量大而难度不大,特别是对一些研究型高校的学生,该类课题的毕业设计主要是提高了学生的BIM软件使用能力,对学生的创新性培养不足。随着信息技术的快速发展,建议增加BIM与物联网、大数据、VR、AR等新型技术相结合的毕业设计课题,提高学生的实践能力和创新能力。此外,现有的主流BIM平台均被国外垄断,亟须发现和培养一批专注于软件研发的学科交叉类学生,可以通过增加平台研发类课题,锻炼学生的研发能力,为其将来的工作和继续深造打下基础。3.2加强校企合作。BIM技术无论是软件使用、平台研发,还是与新技术的创新应用,均具有很强的实践性。目前,很多土木建筑类大型企业均配备了BIM技术中心,具有较强的BIM应用、产品和新技术研发能力,而在国内高校中专职从事BIM教学和科研的教师非常欠缺。通过校企合作,可以弥补校内指导教师BIM实践能力的不足,促进产、学、研全面合作,充分发挥学校与企业在BIM人才培养过程中的职能作用,实现优势互补、资源共享,强化实践育人环节,对于提高人才培养质量具有积极的意义[6]。针对于此,同济大学与上海建工、华东建筑设计院等单位已建立了长期的校企合作关系,与BIM技术有关的毕业设计课题多数来自于企业,部分毕业设计成果已直接应用于实际工程,取得了较好的教学效果。3.3重构现有课程体系。近十年来,虽然BIM技术和软件已有长足的进步,正向设计已开始应用,但逆向建模仍是主流,在毕业设计中也最为常见,即学生根据二维CAD图纸创建其建筑、结构及机电等三维BIM模型。从已有的毕业设计效果看,存在两方面的问题,一是许多学生的识图能力较弱,特别是机电图纸的识图能力非常欠缺,需占用大量的毕业设计时间来提高识图能力;二是学生的BIM软件操作能力不足,很多时间被用于软件学习中,实际的毕业设计工作时间被大量挤占。目前,很多高校没有单独设置BIM课程,或者虽然单独设置但将其作为选修课,普及面不广,这就需要我们对现有的课程设置体系进行完善和重构。考虑到BIM技术的应用领域非常广泛,笔者建议将BIM技术的教学融入专业培养体系中,如:将BIM技术引入工程制图、房屋建筑学、钢结构和混凝土结构设计、土木工程施工、工程项目管理等多门课程中,特别在课程设计中,将其作为一项必修内容。通过BIM技术的三维可视化、虚拟仿真、信息共享等功能实现课程体系的有机整合。
BIM技术已被广泛视为改造建筑业这一传统产业的战略手段,正在导致建筑业进行一次史无前例的彻底变革。从高校的实践课程教学来看,BIM技术相关课题已成为建筑学、土木工程、工程管理等专业毕业设计的一个重要方向。本文归纳总结了与BIM技术相关的三大毕业设计课题方向:基础应用、前沿技术融合和软件研发,以同济大学为例展示了各方向的毕业设计案例,最后提出了增加前沿课题数量、加强校企合作、重构现有课程体系等用于提升毕业设计效果的建议,可以为BIM相关专业的毕业设计提供借鉴和参考。
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[关键词]BIM技术;工程管理;课堂教学
中图分类号:G642.4;TU17-4;TU71-4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)12-0352-01
BIM及建筑信息建模,该技术近年来在工程界已经初步得到了推广应用,并已经成为了建筑信息化发展的主流技术之一,受到了建筑领域人士的广泛推崇。BIM依托于数字技术与可视化技术,能够有效实现对建筑信息的系统整合,对实现工程建设全过程管理有着极大的辅助作用。BIM技术的产生,为建筑工程传统作业模式的变革带来了全新的机遇,也为高校有建筑工程相关专业课程的改革给以了充分的基础保障。
一、BIM技术在国内外的应用现状分析
(一)国外BIM技术应用现状
BIM技术在国外特别是在发达国家建筑工程中已经得到了广泛的应用。就美国来看,其自从在2003年启动了BIM项目之后,该技术在其军事建筑工程及对应的民用建筑中已经得到了推广应用,并且美国很多高校已经将该技术应用于工程管理的相关课程中,有效实现了各类课程的开展,并举办了相应的BIM大会。而就英国来看,其政府部门已经拟定了与BIM技术相关的战略发展规划,同时高校也开设了对应的BIM专业课程,例如英国的萨尔福大学已经在其硕士课程中纳入了相应的BIM专业知识。而日本学术界及相关单位也积极主动的开始了对BIM技术的系统研究,同时大力推广其研究成果,政府部门也制定了有关推动BIM技术发展的专项战略方案,所研究的BIM推广应用率极高,已经达到了85%。此外,BIM技术在新加坡、韩国、俄罗斯等发达国家中也已经得到了广泛应用,效果显著。发达国家大多已经将BIM技术融入了与建筑工程相关学科的教学之中,以理论与实践融合教学的方式,提高了受教育者接受专业技能的效率,有效推动了建筑工程相关课程教学模式的不断革新。
(二)国内BIM技术应用现状
在国内现代化建设步伐不断加快的时代背景之下,建筑工程的现代化水平已经有了质的飞越,但受发展时间限制,BIM技术在国内的应用相较于发达国家仍然有着不小的差距。而伴随着BIM技术普及应用给建筑工程发展带来的全新机遇,国内高校对BIM技术的重视程度也不断提升,已经开始了与建筑工程相关专业课程的改革工作。例如深圳大学通过与清华斯维尔公司的合作,已经建立了基于校企合作办学模式的BIM应用程序课程教学模式。此外,如广东番禹职业技术学院、中南大学等都已经加强了对BIM技术的应用,有效实现了对工程专业课程教学模式的优化。但是,不得不承认的是,现今国内对BIM技术的应用仍然停留在设计阶段,并没有充分挖掘出其应用价值,这是亟待业界同仁解决的现实问题。
二、基于BIM技术的工程管理专业课程改革
BIM技术在国内部分高校中已经得到了初步应用,并总结出了相应的成果。而就工程管理专业来看,由于其设计领域较为广泛,是一门涵盖信息量较大系统学科,所以为进一步提高该专业人才对BIM技术的掌握水平及课程教学的实际效果,可以从以下几个方面对工程管理专业课程进行合理改革。
(一)合理设置培养目标
为提高BIM技术应用于工程管理专业课程中的实际效果,高校必须合理设置培养目标,以此满足于社会对高校BIM技术人才的实际需求。为此,高校应该从培养学生的计算机应用能力入手,不断提升工程管理专业学生的信息素养,提高学生BIM技术的应用能力。另外,为实现传统工程软件与BIM技术应用的平稳过渡,高校应该合理把控好BIM技术的培养方向,应该将其与传统工程软件以期纳入培养方案中,促使学生能够在掌握传统工程软件的基础之上,了解相应的BIM理论基础及实践应用技能。
(二)优化工程管理专业师资力量
受政府支持力度及高校自身发展水平限制,各个高校间师资配置不均衡现象极为明显,对此开始工程管理学科的高校应该结合自身的优势资源,选择具有较强适宜性的方式将BIM技术合理的应用于课程教学之中。而就优化师资来看,一方面可以采用外聘专业从事BIM技术的专业人士来校授课,另一方面也可以采用公费培训的方式,派遣校内教师参与相关的培训交流活动,并加强学校优势资源的开发。而就师资力量较为欠缺的高校来看,可基于当下校企合作的办学模式,主动寻求BIM软件单位进行合作,签订合作办学协议,在优化校内师资力量的同时,利用校内生源资源,一方面为企业提供实习生产力,另一方面以顶岗实习的方式不断提高学生BIM技术的实践应用能力。
(三)完善既有课程体系
BIM技术在工程管理专业课程中的融入主要可分为开设单独课程或融入其他课程两种方式。其中前者能够从基础入手,夯实学生BIM技术的理论基础,但是会让学生过分关注于相关软件本身的操作,容易导致学生忽略BIM技术对管理建筑工程生命周期的作用。而后者虽然能够让学生形成系统的BIM建筑信息模式思维,促进其对BIM相关软件进行自行学习,但其基础难免不牢固。故,高校可以在大一阶段将其设置为必须课程,主要讲解BIM的基本理论及相关软件的操作方法。其次,再在之后的工程制图、房屋建筑学、钢结构等课程之中,融入BIM技术,以具象化的方式辅助学生加强对课程内容的理解,同时让学生形成以系统眼光看待建筑工程建设全过程管理的思维模式。
(四)构建BIM实验室
为提高学生BIM技术的实践应用能力,可以利用校内计算机实验室,下载相应的BIM软件,同时建立以建成工程项目的信息资源库,以案例导入的方式让学生能够在实验室中以仿真的对相应的专业知识有一个更为系统的认知。同时还可以借助于广联达、鲁班等所开发的工程类游戏,让学生在游戏的过程中掌握工程管理专业课程的相关知识。另外,还可以借助于桌面虚拟化技术,依托于校园内网,为学生创建可于寝室连入虚拟系统的网络平台,让学生能够在寝室中选择相应的BIM软件进行自主学习。
综上所述,BIM技术在建筑工程领域中有着广阔的应用前景,并已成为了政府重点支持的项目,有助于建筑行业信息化水平的提升。对此,高校应该将BIM技术合理的应用于工程管理及其相关专业课程体系中,以此全面提高课程教学的实际成效。
参考文献
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关键词:BIM;平法结构施工图;配筋与构造
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)03-0217-02
一、引言
钢筋混凝土结构是高职建筑工程技术专业最为重要的一门核心课程,主要学习钢筋混凝土结构的设计理念、施工图识读能力(含结构构造处理)等职业核心能力。其中结构施工图的识读是施工员岗位最为基本与重要的能力。“以就业为导向,以岗位能力培养为核心”是高职教育的基本原则[1],因此必须强化学生识读结构施工图的能力的培养。
目前,混凝土结构施工图采用平面整体表示方法(以下简称平法),而实际建筑是3D的,因此学生识读结构施工图必须由抽象的2D平法施工图想象出3D模型才算真正读懂结构施工图。教学实践表明,对于很少接触实际工程的学生来说,这一跨越非常困难,而这一跨越又必不可少。因此必须采用有效途径帮助学生实现这一转换,这是提高混凝土结构课程教学效果的关键所在。
二、BIM技术与应用
建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)是近年来出现在建筑界中的一个新名词,但由于其在可视化、协调性、模拟性、优化性等方面卓越表现,BIM技术的应用在工程领域已如火如荼[2]。
BIM技术的出现将使建筑行业进入3d时代,越来越多的高校也参与到BIM的研究和教学中来。从总体上来说,BIM教学可分为两大部分,即理论(原理)课程教学和案例课程教学[3]。
调查显示,在美国70%的高校已经将BIM理论(原理)融入到课程教学中,在中国,清华大学、同济大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学等高校开设了BIM技术研究与教学[4],四川建筑职业技术学院、江苏建筑职业技术学院和黑龙江建筑职业技术学院等具有代表性的建筑类高职院校已经开始着手BIM课程及相关课程的开发,同时也在加快BIM实训室的建设[5]。
但是,BIM技术作为教学辅助手段在课程教学中的应用研究起步相对较晚,目前仍处于探索阶段。平法结构施工图的核心是表达钢筋信息,BIM技术能将钢筋混凝土平法抽象施工图中钢筋的2D信息以3D模型直观地显示出来,所见即所得。因此,将BIM技术引入混凝土结构课程教学是亟待解决的关键问题。
三、BIM辅助教学案例
某C型别墅,建筑面积为209.4m2,建筑层数为2层。结构形式为钢筋混凝土框架结构,抗震等级为四级;柱下独立基础,坡屋顶;框架梁、柱均采用平法表示,标准图集号为11G101-1;框架梁、柱、现浇板钢筋的施工构造措施均按标准图集11G101-1执行,基础钢筋的施工构造措施按标准图集11G101-3执行。
通过BIM技术可以动态3D展示C型别墅中详细的配筋与构造信息,并且可以动态展示某构件详细配筋与构造信息。
别墅二层梁KL5平法施工图如图1,其3D配筋与构造信息动态截图如图2。
别墅楼梯结构施工图如图3,其3D配筋与构造信息动态截图如图4。
四、结语
BIM技术大大提高了建筑物的可视化程度,但BIM与钢筋混凝土结构平法施工图的技术形态有很大的差异,构成建筑物的实体在BIM中是3D可视的,而平法施工图是抽象的符号。
将BIM技术引入钢筋混凝土结构课程教学中,能够帮助学生实现由抽象的2D平法施工图构建3D结构模型的跨越,真正读懂结构施工图的设计意图与构造要求,改变2D教学使学生产生疲倦心理,提高学生学习兴趣,培养学生的激情和创造性,达到良好教学效果。因此,基于BIM技术的钢筋混凝土结构3D可视化教学研究具有重要的理论意义和实践价值。
参考文献:
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【关键词】BIM技术;暖通空调设计;规划设计
建筑信息模型(英文全称为:Building Information Model ,简称“BIM”),是二十一世纪以来信息技术发展进入到新阶段的产物。当建筑行业信息技术渗入到建筑设计相关的领域中,就意味着建筑设计被引入了绿色生态理念,实现了建筑空间的智能化管理。随着中国城镇化发展进程的加快,建筑空间的功能性越来越受到重视。暖通空调作为建筑工程中的重要环节,为人们提供了生活便利。引用BIM技术设计暖通空调,在提高空调设计的专业协同性的同时,还可以而确保暖通设计的各项信息正确,确保了暖通空调设计的二位参数化。
一、建筑信息模型(BIM)概念的渊源
早在二十世纪70年代,BIM概念就已经被提出来。查理・伊斯特曼在《AIA杂志》中所发表的论文,对BIM概念以描述。此时,对于BIM技术的描述,查理・伊斯特曼运用了“Building Description System”,即为“建筑描述系统”。但是,此时很有的研究学者“建筑描述系统”的概念并没有充分地认识。直到二十世纪90年代,“BIM”被正式提出来,才引起多方注意。G.A van nederveen和F.Tolman发表的论文中提出了“Building Information Model”,当时是作为英文专业术语出现的。通过对BIM概念的演进的历史以简单了解,可以明确建筑信息模型的功能性。通常而言,BIM实现了系统的集中化、一体化,因此而被划入到建筑设计的管理范畴,并作为一种方法进行研究,以对建筑项目的生命周期进行有效管理。在建筑信息模型发挥管理功能时,在交互政策、过程与设计技术之间相互作用,并结合于一体。关于“BIM”的狭义概念,是从其特征性上进行理解。
对暖通空调设计采用BIM技术模式虽然与传统的CAD模式有所雷同,但是CAD英文全称:Computer Aided Design)模式,即为“计算机辅助设计” ,其是设计人员运用计算机以及图形设备开展设计工作。BIM技术模式则有所不同,其是将与暖通空调相关的建筑信息模式化,对相关功能性和物理性特征以数字化方式表示,将所获得的数据信息渗入到工程项目的各个环节中。BIM技术模式可以做到运用建筑信息服务于项目全寿命周期,为项目决策提供有力保障。
二、暖通空调设计
本次暖通空调设计对象为某高校的建筑物。主体地上5层,包括办公楼、教学楼和学生宿舍;地下一层为冷热源机房,安装有地源热泵机两台,制热量可以达到285千瓦,热水供应温度介于45℃~55℃之间;制冷量为275千瓦,冷水供回水温度介于 5℃~15℃之间。
(一)冷热源设计
在学校建筑物的暖通空调设计,主要是对学生宿舍、餐厅、教学楼和办公楼进行冷热源设计。学生宿舍和餐厅的暖通空调设计,分为冬、夏两季,设计较为复杂。冬天采用学校锅炉房所提供的二次供水进行供暖,温度介于70℃~90℃,经过热转换器后,供回水温度有所减低,为60℃~85℃。夏季,暖通空调有制冷功能,冷负荷由多联机空调提供。另外,学生宿舍还安装有太阳能热水器。
与学生宿舍和餐厅相比,办公楼和教学楼的暖通空调设计相对简单。地源热泵系统为冷热源设计的主要对象,具有供暖效果和制冷效果。
(二)暖通空调设计
在学校建筑物的暖通空调设计中,教学楼、办公楼、学生宿舍和餐厅是重要的设计区域。教学楼的暖通空调为定风量全空气热回收空调,配合地板辐射值班和散热器供暖,可以获得良好的供暖效果。办公楼的暖通空调为多联机空调供暖,配合散热器供暖。学生宿舍的暖通空调所采用的是分体空调,配合散热器供暖。学校餐厅的暖通空调为循环风空调,设计有新风系统,配合风机盘管。
三、暖通空调设计引入BIM技术
在学校建筑物的暖通空调设计中,BIM技术的适用范围为教学楼、学生餐厅和地下一层的冷热源机房。所能够涉及的内容均为暖通空调常用系统,包括空调、散热器、地源热泵等等。
(一)BIM设计绘图通过实体组成来表达
本次暖通空调的BIM设计的主体是对产品进行选择后,建立管道模型,设备的布局以及管道的尺寸和高度都在三维信息模型中显示。比如,对地源热泵机房的设计,就是根据地源热泵机房的实体组成而设计为三维信息模型。
由于在BIM设计中需要将管道的大量数据信息,诸如管道的直径、各项尺寸等等输入进去,才可以形成设计人员所需要的直观形象模型。但是,要获得良好的设计效果,需要将大量的信息输入进去,因此而减低了绘图效率。
(二)BIM设计绘图中空调设备采用的是产品库中的设计模型
使用二维设计进行绘图,往往是将空调组、水泵等等以投影轮廓线表示,通过制作图块的形式来表示。BIM设计有所不同,其拥有内容丰富的产品库,各个厂家支持的空调设备产品数据都存放在其中,设计人员所选用的设备模型可以在产品库中选择,调取产品的外形尺寸数据、性能参数等等。在BIM设计绘图中,设计人员对于调取的模型,还可以根据工作实际自定义参数,并以修改的产品模型丰富产品库。具体操作上,是复制既有尺寸的产品模型,使用产品制作器对数据进行编辑、修改,形成新的产品模型。要对新产品模型的数据信息调取,就要通过项目管理文件将所有的信息调出,将数据信息的关联性建立起来后,关联到项目中。
(三)BIM设计绘图通过三维信息模型实现专业间协作
BIM设计绘图采用三维信息模型,所有空调设备的数据都在统一的数据平台上。模型设计中,暖通空调的设计都可以立体、直观地呈现出来,空调的各个专业构建,其形状、型号以及所安装的位置都有所显示,从而使各个专业之间协作的错误率有所降低。在数据平台上管理三维信息模型的各项数据,其优点在于,空调设备的专业写作率有所提高,设计人员要查阅相关信息,可以通过网络进入到数据管理平台,实施查阅共享信息。
(四)BIM设计绘图的管线综合
BIM设计的管线综合与二维设计的不同之处在于,并不是简单的管线特定位置布局,而是通过较高的透视化程度,使暖通空调的管线所在区域在模型中直观地呈现出来,包括管线的交叉、转角以及相互之间的触碰,都可以观察到,避免了额外图纸绘制。除此之外,BIM设计的模型具有一定的综合性,只要设计人员根据自己的需要任意选择剖切面,就可以生成剖面图。
(五)BIM设计成果
BIM设计模型的优势在于,其无需设计人员要具有一定的设计经验才能够将图纸读懂,而是三维模型的直观呈现。只要将暖通空调的BIM设计模型打开,空调设备整体架构、管道的布局、形状和材质、热功能性等等各项数据参数都会呈现出来。
【关键词】计算机辅助建筑设计;BIM技术;应用
近几年来,伴随着互联网技术的不断发展, BIM技术的应用日益广泛。传统的计算机辅助建筑设计难以满足当前现代建筑行业的高性能要求,也就无法设计出优秀的建筑设计图。而BIM技术则可较好的解决这一问题,有效提高建筑设计质量。本文首先分析BIM技术在计算机辅助建筑设计中的重要性,然后探讨BIM技术的相关应用。
一、计算机辅助建设设计中BIM技术的重要性
采用BIM技术可全面摆脱简单的几何应用格局,构成立体的建筑物整体。如下图1所示:采用BIM技术设计的建筑与传统的绘图软件所设计的建筑构图相比,BIM技术更好的表达了建筑物的整体性。
1、优化施工方案
BIM技术,可对建筑设计、施工和管理三个生命周期进行优化管理,不仅可以有效促进数据信息交换和共享,还可以加快设计的决策速度,有效降低项目开发成本,如下图2所示:满足设计者需求。采取BIM技术,可综合集成的管理在工程项目中的相关资料,并将其设计成为BIM中的信息数据模型,使该资料数据可以服务于该工程项目的全生命周期。
2、确保施工安全
应用BIM技术软件来进行建筑设计时,操作对象不再是几何对象,而是墙体、门、窗、梁、柱等建筑构件;并且在BIM系统屏幕界面上,可以修改施工中所存在的相关问题,设计图中也不再是没有关联的点和线,而是由建筑构件所组成的整体。并且在整个建筑设计过程中,立足数据关联技术,进行三维建模,可随意生成各种平、立、剖面的二维图纸,大大满足现实建筑设计的需求。
3、克服维护障碍
设计过程中即可获得高效、精确的建筑绘图,实现图纸文档的自动生成(如下图3所示)。不仅可以完善及协同工作平台,还可以实现平面、立面、剖面图与建筑三维模型的关联。也就是在建筑设计中,若是某一图纸发生变动,则其它图纸中相应的部分也会同步被改动,关联性极强,从而发挥了BIM技术设计的应用优势。应用BIM技术,既可以支持传统绘图中的平、立、剖面图的二维方式表达,同时,也可支持轴测图以及透视图等三维方式的表达,并以动画方式显示方案;此外,还可以支持可扩展标记语言(XML)格式,不仅便于数据在网络中的传输,也可提升BIM方案数据的可扩展性。
二、BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用
1、概念设计
在概念设计阶段要对整个设计方案进行构思,因此可能会有许多设计方案在这一阶段出现,概念设计为设计的下一个阶段提供基本构架。该阶段是整个设计过程中最有创新性的部分,并且基本上决定了整个建筑的空间功能的分配,结构设备的设计和施工方法等。在概念设计中主要相关的是建筑方案的细化,建筑的体量以及外观,并且对建筑的位置和现场的方位以及建筑的结构和室内环境的质量等进行确定。在传统的常规设计中,概念设计是完全依赖建筑师的经验和知识,形成方案后再交给设计团队和其他成员进行分析和细化,在分析后如果对设计不满意则需要进行修改。这一修改过程将会耗费大量的时间。但在基于BIM的建筑设计中,BIM设计可以为整体的设计提供一个全方位的模型,极大的节约了设计人员在图纸绘制上所消耗的时间,使设计者的精力更多的集中在设计方案上。
2、设计深化
分析过程需要的信息资料则需要很长时间的编辑,BIM借助跨专业的整合设计省去了深化设计中很多重复性的建模过程,设计深化阶段不仅可以代表真实的几何形状,还可以利用BIM接口进行导出分析。为了达到模型导出的作用,BIM建模软件和分析软件的有效接口具有以下特点:BIM软件定属性和关系是在专业分析需要的部分组合下形成的;包含建筑几何形状,可实现对建筑精确的表达。具体的BIM模型可以对分析模型进行提取,并在不同分析用途中实现改变。支持数据转换的格式必须保证抽象分析模型和实体BIM模型中建筑关系的转换,并且对双方建筑信息的更新进行支持。不同的分析从模型中提取不同的信息,例如有些属性是部分专业分析必须的,有些专业的分析是没有必要性的。在目前的技术条件下发展一种对所有分析都支持的直接交换格式是不太可能的。
3、施工图绘制
指导施工的重要方法就是图纸,也正是这个原因,设计人员需要绘制大量的图纸对业主和施工方的工作需求进行满足。BIM的一项重要的功能就是图纸的绘制,无论是平面、剖面还是立体的图纸以及统计报表都可以借助BIM获得。基于BIM的建筑设计中,施工图的绘制同以上几个阶段比较是最为简单的设计环节。在经过设计深化后,设计成果往往是一个包含了丰富建筑信息的三维模型,我们在BIM中所见到的形体都可以实现。在三维立体视图下,剖切楼梯就能得到楼梯处的详图,即使是比较复杂的机房管理环境,在三维视图下整个布局也会非常的清晰。由于BIM自身的特点,施工图纸的绘制变得像是模型的附属品,虽然图纸在指导和记录整个建筑建造过程中是比较重要的方法,但是在未来的发展中,施工图纸很有可能会成为一种设计信息的表达,模型或将成为法律和建筑合约中关于建筑信息的重要表达方法。在美国的钢结构协会中关于它的标准曾经说道指出:如果方案中的钢结构有着模型和图纸两种形式的表达,那么设计的记录就以模型为准。但是如果图纸的格式法律限制被解除,BIM的发展会更加快速,设计和施工的高效率也会成为可能。
三、结束语
在计算机辅助建筑设计中应用BIM技术,不仅能可提高建筑设计精度及速度,而且还能够提高工程施工效率,完善工程中管线布设过程中的协同工作,避免了重复建模过程,在施工图绘制中利用BIM技术使图纸的绘制变成模型的附属品,帮助复杂建筑环境的清晰化,发挥实际应用价值。
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【摘要】在工程管理专业中,工程项目管理课程是一门注重实践的课程,其教育与教学在素质教育深化中得到了进一步的改革,创新地应用教学手段也为当前课堂教学效率的提高注入了新的推动力。文章结合多年的教学经验,浅谈BIM仿真在工程项目管理课程教学改革中的应用,以供参考。
【关键词】BIM仿真;工程项目管理课程;教学改革;实践应用
工程项目管理专业的核心课程是《建筑工程项目管理》,其涉及的知识面广、实践性强,且需要用理论与实践相结合的方式全面提升学习效果[1]。工程管理专业的学生,更是要求在学校期间掌握相关专业知识,培养适应行业发展与时代变化的能力,确定学习的目标。本文拟用BIM仿真技术,发挥其在推动工程项目管理课程教学工作中的价值与作用。
一、BIM技术教学实践简述
BIM的中文直译是建筑信息模型,在中国《建筑工程信息模型应用统一标准》中,它直接表述为:工程项目全寿命期内项目组成部分物理特征、功能特征以及管理要素的数字化表达。利用计算机数字技术表达不但整合了几何、物理和功能信息,还为在三维数字化技术支持项目生命周期建设中提供了决策。有资料显示,美国建筑业存在57%的资源浪费,但在同样的时间中,普通制造业领域浪费为26%,因此美国在很早就已经希望将BIM技术信息化运用于建筑业。时至今日,美国已有多所高校开设有关BIM实践性课程,学生从理论到实践均能掌握项目的整个交付过程,从而明确当下建筑行业运行发展的各项要求。例如德克萨斯州A&M大学工程建设学院,早在10年前就一直为学生开设BIM课程,并将这门课程定义为3D-2D模型集成信息过程,参与学习的学生要掌握的仿真模型技术包括Autodesk、Google Sketch-Up以及Autodesk Revit等软件应用[2]。除了教学领域,BIM工程技术的应用,以信息共享作为基础,很大程度上减少了不必要的重复劳动,有效降低了成本,提高了效率。
与国外学校注重的BIM技术教学相比,国内的教学改革依旧处于初级阶段,且在发展过程中遇到了瓶颈,同时又受到缺乏专业教授人员等资源的限制,导致其教学改革举步维艰。但目前国内有好几所大学正在BIM课程的教育改革中不断摸索。
二、BIM仿真教学应用模式的实施方案
在应用的BIM可视化教学实践中,工程项目管理教学改革的思路可以从以下几点出发;首先要确保一定的实际工程项目模仿环境与施工条件,便于在教学改革过程中进行分析与问题解决,增强应变能力培养的可操作性;其次是动态行仿真演练可视化工程,针对具体模拟的工程项目要有系统、全面和整体的管理理念;最后是确定模拟过程中的参与方式、实际内容、责任等信息,一旦确定角色,就要保证整个模拟建设全过程的全面性与系统性。在《工程项目管理》教学中应用BIM技术,基本原理的消化理解是首要的任务。结合当前学生普遍的自学能力,可以将这门专业课程的教学规划安排如下:(1)详细传授有关项目管理方法的概念、原则、技术,紧密结合理论与实践;(2)全面掌握项目管理与BIM技术的基础知识和操作方法,并在操作过程中要求学生养成对日后具体工作可能产生隐患的预防性意识;(3)以分析项目管理与BIM相结合的综合性案例为主,准确区分涉及其中的各项因素关系,确保学生学会定性的分析方法与定量的分析方法结合理论;(4)工程管理课程专业涉及的知识范围较广,教学过程难免遇到对专业知识不理解的情况,如果条件允许,最好全方位引入BIM技术手段辅助教学,模拟课外实践的环境,提高教学效果。其中,具有改革意义的模式为“课堂案例结合讲授+多媒体辅助教学+可视化仿真建模+现场实践”。在重要的实施阶段,学生的逻辑能力与分析水平非常重要,具体的教学内容不但要强调工程项目过程管理、工程进度控制、工程造价管理、安全环境管理、工程信息管理以及后续的验收等,还包括掌握BIM技术的原理和应用软件。因为结合了BIM技术的多媒体教学展示更具备生动形象的特征,学生的应用教学过程更有身临其境之感,所以专业课程的章节带入BIM模拟或实景录像,如建筑施工现场管理、建筑安全环境等都更能提高效率。
BIM信息技术最大的益处在于三维可视化模型应用,学生将建筑物以专业的BIM软件进行模拟,真正实现将工程带进课堂,如身临其境。例如在学习施工阶段项目管理,最核心的内容包括进度以及各种横道图、网络计划等,这些内容烦琐而枯燥。如果采用了BIM技术的4D虚拟仿真建造技术,采用4D模拟施工动画,从电脑中建立模型,借助三维可视化设备虚拟描述项目,那么学生更容易感知并接受。此外,还能在虚拟的项目实施环境下发现施工过程可能存在,但传统教学过程中无法发现的问题和危险因素,再次针对问题进行方案模拟,根据模型展开实时调整和修改,更能帮助学生理解和掌握有关工程施工计划优化的内容。
三、BIM仿真在工程项目管理课程教学中的改革创新
全国性的《工程项目管理》课程明确要求要通过课程学习来确保学生掌握工程项目管理的理论与方法、计划和组织、事实与控制,提高从事工程项目管理工作的能力。但不可否认,在当前的教学过程中具体知识的传授与市场行业要求以及国际化标准存在较大的出入。由此可以看出,过去的教学形式已经无法满足社会的需求,而《工程项目管理》更需要突出学习的实用性与技能性,重在改革创新[3]。过去的教学形式侧重理论细节的深入讲述,忽略了学生的实践能力与应用能力。在科技不断发展的背景下,应用如AutoRevit2012、AutoCad2012等计算机技术辅助工程软件更能强化教学效果,针对具体工程采用三维图形软件模拟数据,并以实例的情况来展现三维可视化动态仿真工程重点,学生也才更能感受到学习的乐趣。
再如国外使用的BIM虚拟可视化模式,就能在《工程项目管理》中获取很好的效果,除了上述的模拟工作环境以外,还能提供咨询事务所。学生可以实现可视化仿真工程平台取代纸质资料数据的读取方式,用更高的效率发挥更逼真的功能。另外,还能针对案例中出现的典型建筑项目,通过搜集BIM信息,建立全面的案例库,为学生当前的学习或以后行业工作提供借鉴。BIM虚拟可视化仿真工作的工程项目管理BIM教学优势如下:(1)逼真还原施工现场,使学生更能身临其境地感受现场管理活动的流程、细节以及很多难以用文字在课本中表述的知识;(2)还原虚拟施工过程的现实场景,还可以安排学生扮演其中的各个工程角色,负责现场的指挥、组织和管理,理解团队合作的重要性,并在模拟中积累直接的合作验;(3)采用BIM模型最大的优势在于通过三维技术将施工管理信息集成和优化,尤其是在工程造价的节能上有巨大的优势,同时也是对学生工程经济、工程组织或工程计价等其他课程的补充;(4)BIM建立后,学生有了具体观察的模型,对应的信息展现不仅仅是图形,更是整个专业的轮廓与规模。
将BIM仿真应用在实际模拟中可分为两个内容,首先是引入项目管理BIM电子仿真沙盘,采用BIM电子沙盘组织学生模拟过程中的策略创建、沟通管理、决策过程、项目运作等环节。另外,学生还能采用电子沙盘的实例练习成本核算、合同预算、预算决算等过程,并针对工程涉及的工期、资源、费用等设计优化方案。这种全新的教学形式能够确保学生更深入地了解工程项目各周期具体的工作内容和流程,进一步了解物资流、信息流等本质,同时还能自我选择担任营销经理、采购经理、项目经理等模拟角色,从各部门不同分工合作的体验中完成实践,增强学习过程中的主动参与性和趣味性。
在工程项目管理课程中应用BIM技术,教学软件的主要功能模块有土木工程模拟仿真实验单元、建筑材料实验单元、工程造价模拟实验单元、工程力学实验单元以及工程过程管理模拟实验单元,其在教学各环节中均发挥了重要作用。在课堂教学中结合某建筑企业工程完成一次虚拟的仿真教学,而软件应用所带来的即视感更是以标配大屏幕来加强真实性的体验,这就能够及时为教师的教学提供所需要展示的视频输出,特别是落实到建筑施工的过程,其对应的仿真单元将进一步丰富教学内容,如有可行性的研究、招投标研究、合同管理研究、项目管理研究等,都可以进行动态化的演示,更直观地将现实的信息真实地传递给学生,进一步提高学生在应用学习中的实践能力,为今后的工作打下坚实的基础。
四、小结
本文紧密结合笔者的教学实践经验,谈论采用BIM可视化仿真技术应用于《工程项目管理》课程教学中的实践功能与价值,其高效的代入感和模拟性质有助于当前工程项目管理教学的改革,无论对改革的最终目的还是原则都有重要的作用。就目前我国应用这一技术推动教学的现状来看,《工程项目管理》的课程教学还有很大的价值和方法可以挖掘,教师后续目标应放在如何让学生在较短时间内全面深入掌握有关项目管理知识的重点目标上。
对于今后的教学改革工作,笔者补充以下几点建议:(1)结合社会对职业需求程度以及专业学科的定位来设定课程目标;(2)详细制订课程计划和设计步骤,通过BIM转变传统教学无法涉及的专业领域,如自动化计量方面,优化课程内容与结构;(3)建立BIM实验室,紧密结合社会发展潮流,确保教学与时代共同进步,积极整合当下最新的行业发展动态,完善学生专业知识结构,采用更多的BIM手段辅助教学,进一步提高学生的实践应用能力,为学生今后的成长成才打下坚实的基础。
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【关键词】BIM;建筑信息模型;造价行业;数字技术
建筑信息模型(Building Information Modeling.BIM)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,建立建筑模型,通过数字信息仿真模拟建筑物的真实信息。它实现了“模型等于图纸”、“模型高于图纸”的目标 ,具有可视化,协调性,模拟性,优化性和可出图性五大特点。随着建筑市场的发展,环保节能已经成为建筑设计的重要内容,由此 BIM 技术产生了。
BIM最先从美国发展起来,逐渐扩展到欧美,日本,新加坡等发达国家,国内在2002年开始接触BIM技术。其很快得到全球工程建设行业的普遍认可,被国内外许多设计师们认为是继CAD技术后建筑行业的第二次革命性技术。近年来,BIM技术在工程方面的应用越来越受到国家的重视,国内的知名设计院大多都建立了BIM团队。国家“十一五”规划中BIM已成为国家科技支撑计划重点项目,国家“十二五”规划中进一步将BIM建筑信息模型作为信息化的重点研究课题。2012年3月28日,中国BIM发展联盟在中国建筑科技研究院正式成立,旨在推进我国 BIM 技术、标准和软件协调配套发展,实现技术成果的标准化和产业化,提高产业核心竞争力。未来10年中国BIM技术将逐渐步入正轨,我国将迎来BIM蓬勃发展的浪潮。
1 BIM技术的特点及其发展情况
BIM技术的特点:1.三维信息的可视化模型,可以展示效果图及生成报表,更重要的是项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。2.面向对象化的信息模型,利用一定规则确定几何参数和约束,搭建好面向对象化的模型。对象参数化的信息模型使每一个BIM对象都包含了标识自身所有属性特征的完整的参数。其价值包括专业协调、模拟和优化设计。3.信息输出方式的多元化,对于模型中的任何信息变动,都会即时、准确全面的反应在报告中,极大地提高了劳动效率。
BIM技术在美国到欧美、日本、新加坡等发达国家已经成为设计和施工单位承接项目的必要能力,大型企业已具备BIM技术能力;甚至出现专业的BIM咨询公司,为中小企业应用BIM技术提供支持;其相关应用软件已经比较成熟。但在我国,尽管国家已经开始重视BIM技术的发展,但由于推行不够,相关行业大部分人不了解其详情,业务水平不齐,以及BIM技术本土化不够、3D软件速度和功能未平衡等原因,BIM技术在我国仍有很长的路要走。
与国际建筑业信息化率0.3%的平均水平相比,我国建筑业信息化率仅约为0.03%,差距高达 10倍左右。在目前中国乃至全球建筑行业,BIM技术的应用大多在项目管理,主要集中于设计阶段和施工阶段,却少有人探究其在工程造价的应用。
2 传统的造价行业中存在的问题及BIM技术在造价行业的应用
传统的工程造价过程是在初步设计阶段进行概算,在施工图设计阶段进行预算,在施工结束后进行结算。整个过程都是被动的进行计算,其中所形成的造价信息仅仅作为一个使用工具,对信息没有实时性的要求,没有发挥造价管理对成本管控的巨大潜力,往往在后期才能得到所有信息。常常会由于情况发生时造价信息的不及时造成各种后期索赔反索赔的情况,消耗大量人力物力。
BIM软件可以和造价软件集成,将成本和空间数据关联,直观表现改变结果对成本的影响,方便了设计阶段对成本的控制。BIM的自动化算量也将减去造价工程师繁琐的算量工作,并且能够得到更为客观、准确的数据,为造价工程师节省更多的时间和精力在询价、评估风险等工作及编制更精确的预算工作中。基于BIM建立的工程5D,化整为零,大大减少一次性工作量,有利于保证数据的准确性等。在BIM模型中能保证造价信息的实时性、精确性、完整性的基础上能够精确的控制施工实际成本,从而实现全过程的核查比对。极大的改变了造价行业一直以来的工作性质和特点。
3 BIM技术发展对造价行业产生的影响
对于工程造价行业,BIM技术将会引起一次彻底的变革,它将改变工程造价行业的行为模式,使行业重组。美国斯坦福大学整合设施工程中心(CIFE)根据32个项目总结了使用BIM技术的如下效果:1.消除40%预算外变更;2.造价估算耗费时间缩短80%;3.通过发现和解决冲突,合同价格降低10%;4.项目工期缩短7%,及早实现投资回报。对于造价咨询公司和工程师个人来说,前三项中无论达到哪一项都能在行业中立足,更何况同时达到三项。当少数咨询公司或个人掌握BIM技术时,他们将成为行业内的佼佼者;当大多咨询公司或个人掌握了BIM技术时,那些没有掌握公司或个人,将会很快被淘汰。
随着BIM技术的不断发展,它将不仅仅局限在工程的设计阶段,而是参与项目的全寿命阶段:比如设计、预算、施工和后期运营等。利用BIM技术不仅可以实现设计阶段的协同设计,施工阶段的建造全过程一体化和运营阶段对建筑物的智能化维护和设施管理,同时打破从业主、施工单位到运营方之间的隔阂和界限,得以实现全生命周期管理的建造。BIM技术颠覆了传统的建筑设计模式、工程造价模式和施工模式,其核心是利用数字技术将所有的建筑业务,包括设计、设计审核、预算、工程管理等整合到一起。更重要的是,BIM创新的―体化设计与协同工作方式的结合,对传统设计管理流程和设计院技术人员结构产生变革性的影响。
4 结束语
BIM技术在建筑业的应用有着广阔的前景和强大的优势,结合BIM技术和工程造价管理体系,不仅可以有效地提高工程造价行业的管理效率,降低工程实际施工成本,为造价行业提供了有力的工具,更是推进了工程建设领域的技术创新和技术进步,以促进造价行业的不断创新。对于工程造价行业,BIM技术将是一次颠覆性的革命,BIM将彻底改变工程造价行业的传统模式,给行业带来一大转型,建立革命性的里程碑。
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关键词:工程项目;建筑信息模型;造价管理
1 BIM 原理与功能分析
1.1 BIM 定义及基本原理
BIM 的英文翻译是 Building Information Modeling,最常见的译文是“建筑信息模型”。BIM 的实质就是一个个模型来表达建设项目物理和功能特性,在这个资源平台上,信息是可以共享的,能够为项目的概念以及早整个建筑周期中的所有问题提供参考意见 ;在项目实施的各个阶段,都可以人为的往 BIM 系统中插入、提取、更新或是共享信息数据,用来表明每个人的职责所在,给决策的最终成形提供意见。
1.2 BIM 的技术体系
BIM 系统技术和管理方法是一种新型的技术,还没有在产生、应用过程中充分普及,目前大多建筑行业已经解除了数字化的软件,比 CAD、CAE、VDC、BLM 等。与这些技术相比较,BIM 和他们的性质相类似,并一同构成了建筑行业信息化的基本结构。在范围上,BIM 技术能够运用到上述的软件中,但是在信息共享和分类标准上有一定的限制导致这些软件在如数据传输的部分功能还没有囊括在 BIM 体系之中。理想状态下的 BIM 体系应该包括 CAD 绘图、工程模拟、决策优化等软件来表达项目在各个阶段中的花费,也可以根据进度的要求,自己选择任意时间段对其进行成本的分析。
2 BIM 技术引入带来的风险分析
2.1 BIM 模型、施工图和现场施工三者的一致性问题BIM 模型、施工图和现场施工三者的一致性很大程度上左右着BIM 实施的成功与否。国际和国内的法规已经明确表示施工图具有法律效益的。所以,BIM 技术就应该确保三者动态一致,也就是说BIM 模型和现场施工状况的情形相同。若是这三者出现了一定的偏差,就会大大增加 BIM 实施失败的可能性,会对工程参与各方造成很大的影响和不必要的负担,最终导致工程进度拖沓,责权不清,进而引发出许多细枝末节的问题,对于业主的决策也会造成影响。
2.2 BIM 团队素质问题
首先,BIM 团队的核心成员没有对工程和设计有着深刻的理解,没有充足的实践经验,导致 BIM 团队与工程各参与方之间没有流畅和充分的沟通,给 BIM 工作增加了不必要的成本,甚至给 BIM 实施带来危机,造成更为严重的经济损失。其次,对于一个BIM 工作团队来讲,工作的积极性和热情度,以及研发效力很大程度上决定着一个工程的成败。 BIM 实施的住没有选择最适合的BIM 工作。再次,由于 BIM 工作团队与原设计方没有充分的沟通,在工作交接上出现差池,没有选择最佳的审批流程和沟通渠道,导致工程进度迟缓,困难重重。
2.3 BIM 过程的隐性价值
出了 BIM 的成果能够带来显性价值之外,BIM 过程能够带来的更大的隐性价值。若果能对 BIM 过程进行完善的监控,就能使得设计品质得到提升,降低成本,加快效率。反之,就会使得整个工期拖沓,与原计划相左,BIM 过程失去了实际的操作意义和真正价值。
3 BIM 技术在工程造价管理中的应用
3.1 BIM 使资源计划形象化
BIM 技术提供的数据库,能够帮助项目管理者有计划的安排资金、进度、资源等。具体实践过程中,BIM 软件能够迅速的建立一个项目的三维模型,从数据库中选出模型内各构件时间信息,进过自动化的算量将整个工程量化,我们就可以任意选择不同的时间段将整个工程项目细分,来计算工作量和成本 ;进而也可以根据 BIM数据库中提供的工人、材料、机械等报价,来计算任意时间段和进度的成本,使得项目管理者在最短时间内有计划的安排资金、进度、资源,统筹协调,随时掌握成本的动态,高效地进行成本分析及进度分析。
3.2 对造价信息进行可视化管理
基于 BIM 的造价信息管理 , 的实现过程是通过对造价的各种信息的数字化,并人为的将其与 BIM 模型中的部分对应,具体化的建造出一个造价模型,我们就可以任意选择不同的时间段将整个工程项目细分,来计算工作量和成本,还能够根据条件统计、区域选择等需求进行筛选和搜索。上述的所有操作都是在一个可视化的四维 BIM 模型中进行的,这能够保障数据计算有着较高的精确度,充分利用了各种造价信息。当工程结束之后,这个 BIM 模型内的信息也逐渐充实和完善,能够在下一个工程中继续使用。
3.3 实现工程造价信息的积累和共享
BIM 建筑信息模型中包含了建筑物的所有几何信息、物理信息、规则信息。以前的建设工程项目由于信息无序散乱,缺乏系统化的整合,信息在船体过程中极易丢失或是损坏,才导致在施工过程中有着巨大的隐患和风险。BIM技术则很好的避免了这一现象的发生,由于在整个项目周期内使用的是同一个模型,所有的数据采集和更改都只有一个进出口,这就使得数据的完整性得到了保障,同时信息模型的数字化,能够让资料在很长一段时间内成点、积累、共享和传递,具有十分强大的集成管理功能。
结束语
BIM技术现已在我国快速的发展起来,并取得了一定的成果,但是BIM在我国的应用尚处于初级阶段,在造价管理方面的潜在价值还没有充分发挥出来’不同公司开发的软件没有形成统一的系统,出现不能相互导入的现象,技术和造价信息得不到共享,为了促进BIM技术在我国的快速发展和应用,相关的BIM 技术标准体系亟需制定,政府、施工企业和软件商应该协同促进BIM的应用和推广,使BIM能够尽快在中国的建筑行业普及,以充分发挥其在工程
项目造价管理中的积极作用。
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