BIM在建筑全生命周期中的应用ppt课件.pptx

BIM在建筑全生命周期中的应用,黄文胜,Content,1,2,关于BIM,BIM在不同阶段的应用,3,BIM应用趋势与价值,1,关于BIM,4,BIM = Building Information Modeling,建筑信息模型,所谓BIM，是指通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，在这里，信息的内涵不仅仅是几何形状描述的视觉信息，还包含大量的非几何信息，如材料的耐火等级、材料的传热系数、构件的造价、采购信息等。实际上，BIM就是通过数字化技术，在计算机中建立一座虚拟建筑，一个建筑信息模型就是提供了一个单一的、完整一致的、逻辑的建筑信息库。,BIM基本概念,5,BIM应用不仅仅局限于设计阶段，而是贯穿于整个项目全生命周期的各个阶段：设计、施工和运营管理。BIM电子文件，能够在参与项目的各建筑行业企业间共享。建筑设计专业可以直接生成三维实体模型；结构专业则可取其中墙材料强度及墙上孔洞大小进行计算；设备专业可以据此进行建筑能量分析、声学分析、光学分析等；施工单位则可取其墙上混凝土类型、配筋等信息进行水泥等材料的备料及下料；开发商则可取其中的造价、门窗类型、工程量等信息进行工程造价总预算、产品定货等；而物业单位也可以用之进行可视化物业管理。BIM在整个建筑行业从上游到下游的各个企业间不断完善，从而实现项目全生命周期的信息化管理，最大化地实现BIM的意义。,6,传统工作方式带来的问题,在传统设计中，各个专业的设计协调过程是相对复杂的过程，存在识图理解及重建过程，缺乏真实立体空间的直观性，对于复杂空间来说，各专业间所带来的冲突在二维图纸上很难反映出来，协调设计耗费了大量时间。,7,BIM设计平台使三维设计协同成为可能，工作方式由传统的抽象二维图形过渡到具体的三维空间，对应目前的审核体制，二维图形只是三维模型的副产品，可轻松的从模型中得到，而模型的联动性对于设计修改来说极其便捷。,BIM改变工作方式,协同设计,8,BIM使建筑、结构、给排水、暖通、电气等各个专业基于同一个模型进行工作，各专业设计自己的模型，其它专业不需要等待提资，就可以立刻看到其他人的修改，并能直观的看到设计中的问题，及时沟通解决，从而在真正意义上实现三维集成协同设计。,BIM改变工作方式,协同设计,9,BIM数据管理平台,2,BIM在不同阶段的应用,13,BIM可从概念设计开始，全程参与设计整个过程，直观的体量模型对于推敲建筑与城市环境的关系尤为重要，同时可用于性能分析以得出合适的建筑方案。,方案设计,14,方案设计,BIM三维模型真实表达内部建筑物的空间关系与构建组成，表达更为直观。,15,参数化设计,上海中心大厦,嘉定保利剧院,绍兴东方山水,16,参数化设计,上海中心大厦,17,通过脚本编写建筑形态，不再依靠手工人为的改动模型，使设计更加理性化,参数化设计,Function GenerateVstrike(Byval dblR1,Byval dblA1,Byval dblA3,Byval dblL4,Byval dblZ, ByRef dblAngle, Byval intS3) Dim dblL1,dblA2,dblL3,dblL5,dblR2,dblL2,dblSL3,dblA4,dblA5,dblL6 dblL1=dblR1-dblL4 dblA2=180-dblA3-dblA1 dblL3=Sin(dblA3*pi/180)*dblL4/Sin(dblA2*pi/180) dblL5=Sin(dblA1*pi/180)*dblL3/Sin(dblA3*pi/180) dblR2=dblR1-dblL3 dblL2=dblL5+dblR2 6 Outputs dblSL3=(dblR1*dblA1*pi/180+dblR2*dblA2*pi/180)/intS3 23 Segments dblA4=3*(dblSL3*180/dblR2/pi) dblA5=95/2-dblA4 dblL6=4*dblSL3*Sin(dblA5*pi/180)/Sin(dblA4*pi/180) Dim arrPoint0,arrPoint1,arrPoint2,arrPoint3,arrPointA,arrPointB,arrPointC,arrPointD,arrPointE arrPoint0=Array(-(dblL5+dblR2)*Cos(60*pi/180),-(dblL5+dblR2)*Sin(60*pi/180),dblZ) arrPoint1=Array(0,0,dblZ) Define the WP1 keypoint array arrPoint2=Array(dblL4,0,dblZ) Define the WP2 keypoint array arrPoint3=Array(-(dblL3*Cos(dblA1*pi/180)-dblL4),dblL3*Sin(dblA1*pi/180),dblZ) Define the WP3 keypoint array arrPointA=Array(-(dblR1-dblL4),0,dblZ) arrPointB=Array(-(dblR1*Cos(dblA1*pi/180)-dblL4),dblR1*Sin(dblA1*pi/180),dblZ) arrPointD=Array(-(dblL5+dblL6)*Cos(60*pi/180),-(dblL5+dblL6)*Sin(60*pi/180),dblZ) arrPointE=Array(-(dblR2*Cos(60-dblA4)*pi/180)+dblL5*Cos(60*pi/180),-(dblR2*Sin(60-dblA4)*pi/180)+dblL5*Sin(60*pi/180),dblZ) Dim arrPlane arrPlane = Rhino.WorldXYPlane Rmand _cplane world top Rmand _cplane _3point & dblL4 & ,0,& dblZ & & -(dblL3*Cos(dblA1*pi/180)-dblL4) & , & dblL3*Sin(dblA1*pi/180)& ,& dblZ & _enter arrplane=Rhino.ViewCPlane Rhino.addarc arrplane,dblR1,dblA1 Define arc AB,18,自动生成每层轮廓线及表皮幕墙,参数化设计,19,通过参数修改，控制扭曲角度，生成不同的幕墙形状，通过风洞模拟，确定最终的形态。,参数化设计,20,最终的幕墙模型及效果,参数化设计,21,参数化设计,嘉定保利剧院,22,参数化设计,通过数理逻辑关系参数化三个圆筒之间的空间关系，通过参数控制设计修改。,23,参数化设计,参数化使设计修改更加容易，通过参数变化使模型能够联动。数字修改可避免人为修改所带来的差错，使模型更加准确。,24,参数化设计,绍兴东方山水,25,通过参数控制椭球体关键尺寸和旋转轮廓线,参数化设计,26,表皮模型控制尺寸参数,参数化设计,27,根据表皮生成钢结构模型,参数化设计,28,由三维生成的平面图，可直接作为施工图。,三维设计,29,三维表现,模型渲染,虚拟现实,动画导出,30,三维表现,根据模型自动渲染，节省设计时间。,模型渲染,31,三维表现,渲染的室内效果,32,三维表现,渲染的室内效果,33,性能模拟,光环境模拟,疏散模拟,风环境模拟,烟气模拟,能耗模拟,通过BIM系统的信息整合优势，针对兰州全年气候数据的归纳分析和可视化解读，我们可以获知项目环境对建筑设计而言的大量有价值的信息。,日照条件最佳朝向主导风向温度变化湿度变化雨雾日期节能策略,朝向信息,逐月主导风向,适宜节能策略,整合气候信息,建筑无形资产,34,性能模拟,兰州西客站,信息整合,输入兰州地域信息，北纬36.0 东经103.09。对太阳高度角日轨图进行全面的分析。得出我们本地块最佳朝向的结果。角度偏移10度为最佳。,日轨球面投影图,立体日轨投影图,日轨正投影图,最佳朝向分析图,日轨Waldram投影图,35,性能模拟,兰州西客站,光环境模拟,日轨图,兰州全年气候数据的归纳分析和可视化解读，兰州地处内陆，属温带季风性气候但大陆性特点明显。降水少，日照多，气候干燥，年平均气温10.3。年温差、日温差均较大，夏季热，最高温约30左右，冬季寒冷，最低温约 -10左右。年平均日照时数为2446小时，无霜期为180天，年平均降水量327毫米，主要集中在69月。对建筑能耗分析有很大的帮助,36,性能模拟,兰州西客站,光环境模拟,气象整合,37,性能模拟,兰州西客站,光环境模拟,太阳辐射分析,全年中过热期和欠热期太阳辐射热量,通过兰州当地焓湿图分析空气中显热、潜热及焓的状态。分析出湿度数据，得出通州冬季较为干冷，夏季较为干热。大部分数据区域落在黄色舒适性区域以外。舒适性时段为一年的6月份，其余时段要到达舒适环境需要建筑材料及设备的辅助。给后期建筑设计提供节能依据。,38,性能模拟,兰州西客站,光环境模拟,气象焓湿图,39,性能模拟,兰州西客站,光环境模拟,根据太阳高度角全真模拟，场地5月1日全天日照模拟。,40,性能模拟,兰州西客站,光环境模拟,根据太阳高度角全真模拟，场地下午17：00分全年日照模拟。,41,性能模拟,兰州西客站,疏散模拟,疏散软件采用典型水力计算模型和行为模型，综合考虑了人与人，人与建筑之间的相互作用，能够较准确的反应火灾时人员疏散的真实情景，动态疏散分析对于暴露于火场中的人员疏散至关重要。为评估着火区人员的安全疏散性，必须知道火场中人员的分布及疏散路径、烟气的蔓延时间及必需疏散时间。如果将必需疏散时间与火灾/烟气蔓延时间进行比较，就可以确定在某一时刻人员是否可在环境变得不可耐受前撤出危险区。,42,性能模拟,兰州西客站疏散模型,疏散模拟,43,性能模拟,兰州西客站疏散动画，疏散人数1万人。,疏散模拟,44,性能模拟,疏散路径,疏散模拟,疏散时间,45,性能模拟,风环境模拟,建筑外维护风压图,2M高度速度流场图,CFD是英文Computational Fluid Dynamics(计算流体动力学)的简称。它是伴随着计算机技术、数值计算技术的发展而发展的。简单地说，CFD相当于“虚拟”地在计算机做实验，用以模拟仿真实际的流体流动情况。而其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况。可以认为CFD是现代模拟仿真技术的一种。建筑外环境对建筑内部居者的生活有着重要的影响，采用CFD可以方便地对建筑外环境进行模拟分析，从而设计出合理的建筑风环境。而且，通过模拟建筑外环境的风流动情况，还可进一步指导建筑内的自然通风设计。,46,性能模拟,风环境模拟,10M高度速度流场图,20M高度速度流场图,47,性能模拟,风环境模拟,流线轨迹,48,性能模拟,风环境模拟,风速场,90s-7.1m平面温度分布图,90s-Y轴剖面温度分布图,90s-X轴剖面温度分布图,90s-1m高平面烟气可见度,49,性能模拟,烟气模拟,Disney项目对空间进行火灾模拟，模拟灾害时空间温度及烟气扩散效果,90s-2m高平面烟气可见度,90s-7.1m高平面烟气可见度,50,性能模拟,烟气模拟,排烟窗未能完全排掉火灾模拟烟气，扩散到周围房间，建议扩大排烟窗面积或增加机械排烟。,90s-Y轴剖面气流速度图,51,性能模拟,烟气模拟,火灾发生时环境温度变化模拟。,52,性能模拟,烟气模拟,火灾发生时烟气的扩散变化模拟。,53,性能模拟,能耗模拟,南市发电厂主厂房实际工况能耗分析模拟。,54,性能模拟,能耗模拟,能耗分析模拟简化模型,55,性能模拟,能耗模拟,通过模拟得出各种能耗数据，提供给设计师进行参考,56,碰撞检测,模型建立,碰撞检测,57,碰撞检测,模型建立,上海中心大厦模型,58,碰撞检测,模型建立,上海中心大厦局部模型,59,碰撞检测,模型建立,上海中心大厦结构模型,60,碰撞检测,模型建立,上海中心大厦局部结构模型,61,碰撞检测,模型建立,上海中心大厦机电模型,62,碰撞检测,模型建立,交通银行模型,63,碰撞检测,模型建立,交通银行模型,64,碰撞检测,碰撞检测,土建模型的碰撞检测，忽略的斜梁、楼梯踏步高度的问题,65,碰撞检测,碰撞检测,梁端部无交接，龙骨不在梁中间,66,碰撞检测,碰撞检测,梁和剪力墙不对位，机电与土建碰撞的问题。,67,碰撞检测,碰撞检测,上海中心大厦机电碰撞问题,68,碰撞检测,碰撞检测,排列与净高问题,69,碰撞检测,碰撞检测,提交的碰撞报告表，明确表示碰撞位置,70,管线综合,通过管线综合设计，避免二维设计带来的机电碰撞与净高问题，三维模型可出具二维管线综合图，并模型可用于指导施工。,71,管线综合,管线综合,设计矛盾的检测与调整,72,管线综合,73,管线综合,74,管线综合,75,工程量统计,通过软件可快速统计模型构件,77,4D施工模拟,4D施工模拟就是把三维模型加上时间概念，模拟施工现场情况。,通过4D施工模拟控制施工进度,78,4D施工模拟,4D施工模拟结合工程进度，更加直观表达施工情况。,79,4D施工模拟,4D施工模拟结合工程进度，更加直观表达施工情况。,80,4D施工模拟,4D桩基的施工模拟。,81,钢结构深化,上海中心大厦设备层钢结构深化设计,82,钢结构深化,钢结构深化设计后，增加很多节点连接和辅助钢构件，对空间有较大影响，同时模型可以用于工厂加工。,83,幕墙深化设计,上海中心大厦幕墙深化设计,84,幕墙深化设计,上海中心大厦幕墙深化设计,85,幕墙深化设计,上海中心大厦幕墙深化设计,86,幕墙深化设计,外挂幕墙具体构造,87,幕墙深化设计,嘉定保利剧院幕墙龙骨定位,88,幕墙深化设计,嘉定保利剧院幕墙龙骨预埋件,89,机电深化设计,上海中心大厦机电深化设计,90,机电深化设计,对机电构件进行实际施工安装深化，增加吊架，管道细分等工作，模型完全可用于现场施工。,91,机电深化设计,上海中心大厦机电深化设计,92,机电深化设计,上海中心大厦机电深化设计,93,机电深化设计,上海中心大厦机电深化设计,94,机电深化设计,上海中心大厦机电深化设计,95,机电深化设计,上海中心大厦机电深化设计,96,数字加工,BIM模型数字化预制,97,数字加工,98,标准机电库,施工总承包整合机电分包提供的机电BIM模型，BIM机电模型库用于后期运营维护需求。,99,材料跟踪,通过条形码技术扫描材料信息，进行跟踪。,100,施工3D配合,现场通过模型指导施工，在三维模型上进行施工协调。,101,施工3D配合,模型与现场施工进行比对。,102,3D激光扫描,通过三维激光仪扫描施工现场，生成三维点云，生成现场模型，同时比对设计模型，找出施工误差，进行结构验算，保证施工安全，并根据点云模型调整幕墙支撑节点。,103,竣工模型,整合所有分包模型后，根据现场施工情况生成最终的竣工模型，交付业主，并为后期运营提供数据基础。,+,105,运营信息集成,106,设施及资产管理,107,设施及资产管理,108,设备运营维护,一、设备信息维护管理设备三维定位设备信息管理维护预案、维护记录、维护路径查询二、数据动态展示及预警监控数据动态展示报警后自动定位解决方案自动匹配三、其他账号权限功能,主要功能模块,109,设备运营维护,主界面,110,设备运营维护,综合监管,111,设备运营维护,综合监管,112,设备运营维护,设备查询,113,设备运营维护,监控数据动态展示,114,设备运营维护,设备报警,115,设备运营维护,维修记录,116,设备运营维护,运营维护,117,BIM数据传递,3,BIM应用趋势与价值,119,应用趋势,国际趋势,美国建筑市场BIM应用统计,120,应用趋势,国际趋势,美国BIM应用现状,从2006年开始，美国国家标准与技术研究院（NIST）基于IFC标准开始制定美国国家BIM标准（NBIMS），初步形成了一个国家标准体系。从2009年7月1日开始，美国威斯康辛州要求州内预算在5百万美元以上的所有新公共建设项目，必须使用建筑信息模型（BIM）技术，并为此项规定发布了Guidelines and standards。2009年8月份，继威斯康辛州之后，德克萨斯州成为美国第二个要求州内大型建筑项目使用（包括公共建筑和学校等）建筑信息模型（BIM）技术进行设计和建造的地区。,121,应用趋势,国际趋势,日本和香港现状和趋势,日本：1995年开始推进CALS/EC系统（Continuous Acquisittion and Life-cycie Support/Electronic Commerce)，在项目全生命周期实现信息电子化，项目有关方利用网络进行信息的提交和接收，BIM信息存储在数据库便于共享、利用。计划在2010年底之前在全部公共项目中实行该系统。中国香港：从2006年，香港房屋署开发了企业内部的管理系统HOMES，到2009年再借助BIM技术的应用，使其新建项目总造价可以降低25-30%。,122,应用趋势,国际趋势,新加坡政府工作,1、1995年政府启动建筑信息化项目CORENET（Construction and Real Estate NETwork)，基于建筑二维图纸及文字成果电子文件的审批。由新加坡政府BC（类似于建设信息委员会）联合建设局、城市发展局、土地流转局、新加坡电力、住房发展部等15个部委，基于项目电子报批文件进行试点项目审批。2、2000年05年，开发CORENET项目的e-plan Check，提供对IFC格式的建筑图纸的自动审图功能；开发完成集成建筑规划系统IBP、集成建筑服务系统IBS。3、2009年底，完成基于BIM模型电子文件的三维试点项目审批，建立一系列行业BIM标准。对于应用BIM企业给以奖励和补助，2010年约有30%公共项目以BIM文件进行报批。4、未来35年，100%公共项目以BIM文件进行报批，对于不采用BIM文件报批的企业将采取行政处罚手段。,123,应用趋势,国内趋势,政府工作规划,124,应用趋势,国内趋势,政府工作规划,125,应用趋势,国内趋势,上海市关于三维报建的规定,关于印发上海市建设工程三维审批规划管理试行意见的通知建设项目设计方案三维审批工作规程（试行版）建设工程设计方案三维审批规划管理告知书（试行版）电子报建模型制作技术实施标准（试行版）三维竣工验收建模标准（试行版）,二期概况：建设投资：2.01亿$建筑面积：5.02万平米计划工期： 32个月BIM投资：32万$一期概况：建设投资：2.09亿$建筑面积：5.72万平米施工工期：36个月,126,应用价值案例,科罗拉多州大学健康研究中心二期,127,应用价值案例,科罗拉多州大学健康研究中心二期,项目成果：施工信息请求在基础阶段减少74%，在钢结构阶段减少47%暖通分包减少50%的劳动力，缩短工期50%施工总工期缩短2个月减少37%的信息请求协调时间和32%的变更单协调时间在项目成本上共节约117万$，在BIM上的投入为31.5万$，应用BIM的ROI为3:1,128,应用价值案例,科罗拉多州大学健康研究中心二期,129,应用价值,BIM的实施，将建设项目的预期结果在数字环境下提前实现，使设计信息、意图和理念显示化，在实施前被政府、建设监理单位和业主等所立刻理解和评价，使建筑设计中无法用语言表达的创意、建筑规范、设计要求、时间/成本限制等都能在BIM下得到清晰、迅速的表达，方便人们理解和沟通。,130,应用价值,BIM成功应用将直接促使建筑行业各领域的变革和发展，包括：BIM技术优良的协同作业特点，使设计、施工阶段的进度、成本、质量控制环节有可能置于同一信息平台上，并衍生形成建筑的全生命周期管理理念。BIM技术的应用基础是信息资源的重新整合和配置，同时BIM技术的应用也将为整个建筑行业创造一类新的资产信息资产。BIM实施创造的新资产将使建筑行业的思维模式及习惯方法产生深刻变化，并使设计、建造和运营的过程产生新的组织程序和行业规则。,BIM将对社会和行业产生的影响,131,应用价值,通过BIM及相关信息技术整合建筑行业产业链资源，实现产业链协同作业，即构建基于行业特征的信息模型，实现全产业链的信息集成、共享和协作。 中国工程院院士&清华大学信息科学 技术学院院长 孙家广,