根据本项目的工程特性,笔者及团队前期利用 Revit 软件强大协同设计功能,建立了工作集(图 3),使建筑、结构、设备各个专业同时在中心文件上协同设计,实时更新中心文件,这样大大降低了错漏碰缺情况的发生概率,摒弃了以往在施工阶段发现问题以修改单的形式弥补,避免了返工浪费,节约成本及时间.工作集的建立十分重要,根据项目的实际情况可建立一个或多个中心文件,任何一个中心文件的大小不宜大于120 M,中心文件过大会影响协同设计的速度.
在此项目中管线并不复杂(图4),因此 BIM的优势也未全面体现,但是在钢结构设计过程中,BIM 还是发挥自身的特点,使得一些不必要的碰撞在设计前期就已消化掉,这也为牧场主节省了用钢量,在成本控制方面是可以量化出来的(图5、6)。
2.3 模拟性
利用BIM 模型可以模拟真实世界中的一些状况,例如日照模拟、噪声模拟、风环境模拟、热岛效应模拟、节能模拟、火灾疏散模拟等,这样便可在设计阶段把控方向,将不合理的项目方案扼杀在前期概念设计中。在工程项目招标和施工阶段还可以进行 4D 模拟(BIM 模型+工程项目的发展时间),即根据施工方案及工期进度模拟实际施工,从而确定合理的方案指导施工.
同时还可以进行5D模拟(基于BIM模型的造价控制),从而实现成本控制.
由于牛舍内部环境对牛生长及产奶量影响十分巨大,尤其是风环境及温湿度的控制,直接关系到牧场主的盈利.
为此笔者针对牛舍虚拟了几种工况进行了风环境模拟(图7),最终得出较适宜北方地区奶牛生长的牛舍模式,解决夏季通风及冬季保温.同时笔者也根据业主要求,基于施工单位的施工方案及工期进度,做了一个 4D 施工模拟(图 8),经过几轮的协调及修改,让业主与施工单位达成一致。4D 施工模拟是利用 Navisworks 软件,导入建筑信息模型,输入工期进度即可,比较顺利.
但是风环境模拟是通过清华斯维尔软件来实现的,目前与Revit 之间的接口并不完善,直接导入会丢失模型数据,笔者先将Revit 导出 dwg 格式,然后再二次导入斯维尔软件,进行模型处理。最后进行风模拟计算,比较复杂,希望相应的软件公司可尽快解决软件接口问题,使用户操作方便。
5D模拟是对 BIM 模型的造价控制,在此笔者对 BIM 模型的造价结果也有疑问。目前国内市场普遍认可的造价软件是广联达和鲁班,Revit 软件应该更加符合美国的造价计算规则,针对该项目的造价结果有一定误差,但是仅项目自身纵向比较还是比较直观的。还有一个影响造价的因素,就是本项目属于门式钢架结构,整体柱、梁、檩条等用钢量的结果可以按材质分类直接得出;但对于基础的用钢量,由于结构专业设计人员未将钢筋植入基础,此项目无法计算出来,设计未植入钢筋的原因是因为植入钢筋的基础平均一个大小约1.3 M,对整个模型的大小影响十分巨大,协同设计时制约制图速度.
这个问题在土建项目(梁、柱、板等均为钢筋混凝土)中更为突出.
2.4 优化性
工程项目的整个设计、建造、运营过程就是一个不断优化的过程,优化受信息、复杂程度和时间的制约。BIM 可以把项目设计和投资回报分析结合起来,任何设计变化都可以实时在投资收益方面显现出来,这样业主不仅仅从建筑形状,还可以从投资收益方面或者更多元化的因素对设计方案进行选择,确定哪种项目设计方案更有利于自身的需求.我们通过该项目的BIM 模型,纵向比较成本造价,调整设计方案,实时得出结论,系统直观地进行多元化分析比较,因地制宜的为业主量身打造适于自身需求的现代化牧场.
2.5 可出图性
BIM 并不仅为建筑信息模型,它除了可以出正常的建筑施工图纸及构件加工图纸外,通过对建筑进行可视化、协调、模拟、优化后,还可以出以下图纸:管线综合图、结构留洞图、碰撞检查侦错报告和改进方案建议。
本项目通过 Revit 直接出图率达到 81.5%,建筑专业的节点图未用Revit出,出图率为:95%;结构专业的节点图及配筋图未用Revit出,出图率为:75%;设备专业的系统图未用Revit出,水道专业出图率为:75%,暖通专业出图率为:81%,电气专业出图率为:81%.随着BIM技术普及,Revit软件的熟练应用,100%的出图率相信指日可待.
最终我们将该BIM模型成果交给业主,指导构件加工、现场施工以及后期运营维护,与同期通过CAD设计的牛舍相比,各方面优势十分显着.
3 结语
本项目建立以 BIM 技术应用为载体的项目管理信息化,提升项目生产效率、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本。为牧场主对建设项目全方位的可控性提供了可靠依据保障.
BIM 在一些发达国家已有比较成熟的标准或制度,国内《建筑信息模型应用统一标准》还在编制阶段.BIM 在中国建筑市场要顺利发展,必须结合中国建筑市场特色,才能够满足国内建筑市场的需求,BIM 将会给国内建筑业带来一次巨大变革。