1  BIM在工程设计领域的巨大价值
      BIM是可视化的建筑信息数据库和平台,BIM连接设计、施工和运维(建筑全生命周期),有效促进绿色建筑和建筑业工业化。BIM在工程领域有广泛的意义和前景:促进建筑业绿色、协调可持续的发展;促进数字城市、云计算、云存储等技术信息化技术发展;全面提升工程质量;完成项目全生命周期信息传递、信息化管理。
 
2  目前我国工程设计领域的BIM应用情况
      在西方发达国家,BIM应用推进很快,许多国家级、行业和企业级标准得以建立。美国是BIM技术的主要发源地和领先者,拥有成熟的市场和政策机制。美国建筑业信息化的驱动力和目标:工程建设投入的非增值(=浪费)部分达到57%,制造业投入的非增值部分为26%,两者相差31%,美国建筑业如果做到和制造业同样水平,每年可以节约4000亿美元,计划到2020年每年节约2000亿美元。此外,澳洲、日本、美国、韩国、挪威、香港、新加坡、英国、芬兰各国陆续发布了本国的国家、行业和企业级标准。
      就中国工程设计领域的BIM应用情况而言,虽然起步较晚,但政府和相关行业的关注度较高,目前国内勘察设计单位和业主单位逐渐成为BIM技术的主力军,施工单位BIM集中在大型集单位,BIM市场已经初具规模。但仍然存在地区发展不平衡,概念理解误区,施工单位不重视度不够,规范标准不健全等问题。
 
3  BIM技术在工程全生命周期的运用
      BIM技术在工程设计领域的应用应当贯穿建筑全生命周期,从前期的设计阶段到施工阶段直至运维阶段。具体而言可以分为:
3.1在绿色建筑领域
      通过BIM技术可以实现绿色建筑在运营阶段的数据收集、跟踪和分析。
      通过BIM与FM对接优化楼宇自控系统功能,实现各子系统均能实现自动检测与控制,并采用智能化手段进行系统运行状况的数据计量。
3.2在性能分析领域
      BIM技术可以起到优化性能的作用,包括太阳辐射分析,采光分析、遮阳及遮挡优化设计,风环境模拟分析,热环境分析,高性能结构分析等内容,提升项目的品质。
3.3与三维扫描技术结合
      在历史保护建筑修复和既有建筑更新项目中,改变传统人工测绘的繁琐过程,运用三维激光扫描,将建筑的现状数据完整的采集和归档,为设计、施工提供真实的基础数据,为项目各方提供交流展示与管理的平台。
3.4基于BIM进行复杂幕墙的定位及节点深化
      对于异形幕墙体系设计时,对异形进行推敲和找型,对表皮进行优化,模数化,方便制造和安装,便于预制构建加工和拼装。
3.5工程量统计和造价估算
      基于BIM技术进行工程的指导,记录,跟踪,分析,并对工程项目进行算量和4D的模拟,最终可以对工程的实施管理和可行性进行论证提供帮助。
 
4  后世博央企总部基地项目———超大项目群的多元设计协调技术案例
4.1技术背景
      随着中国新型城镇化进程,城市区域整体开发需要更多融入绿色节能理念,整块地出让,整体开发成为开发模式创新,由于其效率、高集成度受到各方关注,并大力推进,但对开发、设计、施工整体性提出很高要求。2010年上海世博会结束后,世博会进入二次开发阶段,其开发成为这一理念一次尝试。后世博央企总部基地是上海市的第一个“集地块出让、各央企分属、规划设计统一、建设管理统一”等特点于一身的片区。规划总用地18.72hm2,总部基地共有28栋建筑,分属13家央企和本地3家国企。世博央企总部基地项目的主要特点是:超限设计多、地下工程庞大、园区全绿色、工程周期短、协同要求高、协调工作重。
      在上海世博园区开发建设管理中,在开发初期阶段引入国际先进、具有关键战略意义的建筑信息模型(BIM)理念和技术,在项目早期制定统一的基于三维虚拟模型的技术标准,打造信息畅通的建设项目管理平台,将建筑信息模型在设计、施工、投资管理及运营阶段实现共享和重用,探索研究大型、复杂项目群的管理机制,开展项目的总协同管理,提高工程品质,实现绿色施工和绿色运营,建设楼宇智慧化运营管理信息平台,总结成熟的解决方案为在世博园区后续开发乃至全国的大型项目群建设的全面应用推广打下扎实基础。
4.2后世博央企总部基地项目———超大项目群的多元设计协调技术案例
      后世博央企总部基地项目从规划到单体设计,依托GIS和BIM为代表的一系列新技术,自始至终贯彻低碳社区、节能建筑的理念。BIM技术作为设计总控的技术支持,发挥巨大作用,具体而言主要包括:
      整合协调。由于后世博央企总部企业级别高,数量多,整体开发模式需要协调各方利益,在方案设计的每个阶段,通过GIS平台进行BIM模型整合,将各种最不利因素降至最低,最终得到公共利益最大化的优化方案。
      动线模拟。后世博央企总部功能包括办公、商业等,需要在设计前模拟高峰人流来确认动线和空间容量,从而具体分析“共享枢纽大厅”的流线、垂直交通的效率等。
      停车场协调管理。该项目拥有6000个车位的大空间,通过BIM进行全盘统筹,对车行交通和停车进行模拟,优化出入口大小和位置,实现不同央企通过区域停车平衡,停车场、车道出入口高效集约。
      公共地下空间三维协同工作。该项目在开发之初就确定了“统一规划、统一设计、统一施工、统一管理”的四统一原则,将地下空间开发利用与城市建设、经济建设、市政交通设施、城市抗灾救灾和人防工程建设相结合。因此,BIM技术可以控制各地块地下空间设施规模、开发层数,地下空间的布局以及与轨道交通的对接接口、预留通道、公共设施的设计等。
      大规模项目群的环境性能化总体分析。应用BIM和GIS技术相结合,再造整个世博地区的地理信息和建筑群,为项目群的绿色性能分析提供数据支撑。采用群体和单体和“设计—分析—再设计”交互式工作方式,实现二星以上的绿色技术标识达标。除此以外,BIM技术在后世博央企总部基地的项目运用上,还包括:消防空间共享、绿化布置优化、管线协调策略、项目群体工程进度(4D)协调与模拟、项目群体工程进度及成本(5D)模拟等方面运用,为整体开发提供技术条件。
 
5  BIM技术在超大型项目群的全过程集成应用技术展望
      超大项目群公共地下空间全三维设计技术在新一轮以绿色、集约化为发展理念的城镇化建设过程中将起到积极推动作用。就目前运用现状而言,具体内容可以包括:BIM技术在地下空间工程设计中技术应用体系的研究;全三维设计技术,建模与工程出图高度同步,提高设计效率和质量;多子项、多专业的协同设计技术;三维设计表达及可视化技术;多专业自动碰撞检查的功能,实现多专业设计管线综合及优化;净高检查(楼梯,走道净高,车库净高等)技术;逃生路径自动检查技术;技术经济指标自动统计生成技术;报建、报批图纸生成与成果规范化管理技术;BIM场地道路设计、土方统计与分析及市政管网管线综合研究。按照地下空间与上部建筑的工程划分原则、建筑部位与所属的权属制定工程量分割界面,制定界面分割原则;对分区BIM模型进行精确的工程量统计,数据输入到工程造价软件中的方法研究。