本科毕业论文---BIM技术在景观设计阶段的运用.doc

Wuhan Polytechnic University Industrial &Commercial CollegeWuhan Polytechnic University Industrial &Commercial College 本科毕业论文（设计）论文题目：BIM技术在景观设计阶段的运用姓名：学号：班级：年级：专业：艺术设计系部：艺术与设计系指导教师：完成时间：武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。特此声明作者专业：作者学号：作者签名： 年 月 日武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸BIM在景观设计阶段的运用Application of BIM in landscape design stagejiang,wei 摘 要BIM即建筑信息模型。是21世纪初出现的全新概念，是信息技术发展到一定阶段对工程建设行业影响后的的必然产物，它是引领工程行业信息技术走向更高层次的一种新技术，它的全面应用，将为工程各个业界的科技进步产生无可估量的影响，大大提高各项工程的集成化程度。同时，也为工程建设的发展带来巨大的效益，使设计乃至整个工程的质量和效率显著提高，成本降低。工程设计是一个从无到有、反复修改的过程，随着大型工程项目的发展，设计师贯彻信息模型的概念显得尤为重要。本文在介绍建筑模型信息BIM相关发展的基础上，阐述了BIM建筑信息模型的理念，剖析了BIM建筑信息模型在景观中的运用，期待能促进BIM建筑信息模型在景观工程设计行业的运用。文章主要分为三个部分：首先以三大概念与其五大特征，讲述什么是BIM；然后根据理论产生的产生背景，国内外的应用程度以及BIM对现行行业带来的变化，论述BIM技术的应用现状；最后通过实例洪山广场设计阶段的运用，论述了BIM技术对于设计的帮助。关键词：BIM技术；景观设计；运用 AbstractBIM building information modeling. Twenty-first Century appears at the beginning of the new concept, is the information technology develops to a certain stage of engineering construction industry influence after the inevitable product, it is the leading construction industry information technology to higher levels of a kind of new technology, it is a comprehensive application, will provide each industry progress of science and technology produced inestimable effect, greatly to improve the engineering integration degree. At the same time, but also for the development of engineering construction in a huge benefit, so that the design and the engineering quality and significantly improve the efficiency, reduce the cost of.Engineering design is a scratch, repeated modification process, along with the large engineering project development, design information model is particularly important. Based on the introduction of building information models of BIM related development foundation, elaborated the BIM building information modeling concept, analysis of the BIM building information model in Landscape Utilization, to promote BIM building information model in landscape engineering design industry apply.The paper is mainly divided into three parts: the first to the three concepts and five big characteristics, tells what is BIM; and then according to the theory of the background, the domestic and foreign application degree and BIM on current industry brought change, discusses the application status of BIM technology; examples are the design of Hongshan square stage use, discusses BIM technology for the design of help.Key words: BIM technology; landscape design; application- 12 -目 录引 论1一、BIM技术的概念1（一）BIM技术定义及作用1（二）BIM技术的理念1（三）BIM技术的特征1二、BIM技术应用现状7（一） BIM技术产生的背景7（二） BIM技术在国内外的应用7（三） BIM技术带来的变化8三、BIM技术在景观设计中的运用9（一） 工程概况9（二） 传统做法的局限性9（三） BIM技术在洪山广场设计中的运用10结 语12主要参考文献13引 论BIM建筑信息模型，可以说是近几年来工程建设行业最炙手可热的术语之一，尽管这个术语本身仅表达了相关技术的表象，并未完整表达其全部技术内涵。信息模型技术是从制造行业引入工程建设行业后产生的术语，对于工程建设行业与其说是一种新技术，不如说是一种新的理念。近年来BIM技术已经引起了景观园林行业的关注和研究，但并未产生快速的发展。这一技术理论涵盖广泛，很多议题都需要深入研究，已经有不少人进行部分研究，但对于景观园林行业的BIM技术发展的总体状况与前景尚未有系统论述。笔者近两年来从事SU建模与景观园林理论学习关注新科技理论的发展，经过系统分析深知新技术理论发展的困难，基于景观园林行业与建筑行业的比较，对景观园林行业中BIM技术的发展与前景进行一些理论上的讨论。一、BIM技术的概念（一）BIM技术的定义及作用BIM建筑信息模型，是以三维数字技术为基础，集成了工程建设行业各种相关信息的工程数据模型，是对该工程项目相关信息的详尽表达。是数字技术在工程建设中的直接应用。解决软件中出现的问题，使得设计人员与工程技术人员对各种信息做出正确的改正，并未协同工作打下基础。图1 绘图技术的两次革命 图片来源：“BIM技术理论的出现,从另一角度带来了设计方法的革命,从二维设计转向三维设计;从线条绘图转向构件布置;从单纯几何表现转向全信息模型集成;从各工种单独完成项目转向各工种协同完成项目;从离散的分步设计转向基于同一模型的全过程整体设计;从单一设计交付转向建筑全生命周期支持。” 那什么是BIM呢？美国国家建筑科学院给了三个定义：BIM可以任务是描述工程结构化得数据库，为一种过程创造建筑信息模型的行为，为提高工程质量和效率的工作与沟通商业结构。 BIM的运用是在工程建设行业中全生命周期范围内改善信息交流、提高生产力和量、降低生产成本。摒弃传统设计中资源不能共享、信息不能同步更新、参与方不能很好的相互协调、施工过程不能可视化模拟，检查与维护不能做到物理与信息的碰撞预测等问题。图2 BIM运用结构 图片来源：BIM是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法，这种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使工程建设行业的整个进程显著提高效率和大量减少风险。基于模型的工作方法正在逐步代替基于图形的工作方法，这种代替的内容和范围会呈现几何级数扩大趋势。由于建筑信息模型需要支持建筑工程全生命周期的集成管理环境，因此建筑信息模型的结构是一个包含有数据模型和行为模型的复合结构。它除了包含与几何图形及数据有关的数据模型外，还包含与管理有关的行为模型，两相结合通过关联为数据赋予意义，因而可用于模拟真实世界的行为。（二） BIM技术的理念图3 BIM的理念1.数据库代替绘图图4 传统的2D制图方法 图片来源：图5 新的3D表示方法 图片来源：在传统的工作方式下，我们为了实现一个工程项目首先我们需要定义，需要直到是一个什么样的项目，我们会先绘制很多的图纸，如平面图、立面图、刨面图，还有总平图与大样图。图画好了，因为图纸表述上的不清楚，我们建平面模型，实体模型或3D模型，最后就是效果图。种种过后，为了更好的表达图纸的内涵，我们又用很多的规范和技术解释我们的图纸，并以此来规定施工的质量要求。通过图纸加规范加模型告诉工人你该怎么做才能达到设计师想要达到的效果。众所周知，以上所有这些文件的绘制与编写一直是提高项目整合度和协作度的最大障碍。在通常情况下，每个项目都有成百上千份文件，对整个设计而言，每份文件都是独立的组成部分。由于没有能够有效整合所有信息以保证数据完整性的中央储存库，所以分散的资料必须依靠人脑解读才能相互关联成一个可以理解的整体。而BIM的运用，使得我们的设计不仅仅只是一张图纸，而是设计结果要形成一个数据库，然后我们基于这个数据库来进行各种分析。设计发生了改变，是对象的改变，这些信息是非常数据化的信息，它解决了传统工作方式存在的最明显问题。2.分布式模型图6 项目过程中发现的碰撞问题 图片来源：BIM建模分为创建模型和分析模型两个过程，BIM采用一种将创作工具的价值与分析工具的能力相结合的“分布式”方法。在分布式环境下，各个专业绘制本专业的BIM模型。这与当前图纸的绘制方法有着很大不同，因为BIM模型是数据库。因此，它们其实可以被作为一个整体来看待，BIM中包含的关键冲突规范使得各工种间的冲突可以通过虚拟方式加以解决，从而避免在实际操作中遇到这种问题。把强制规范信息输入到计算机，就自动化进行检查。因为BIM数据库保存有各个BIM智能对象的信息，它可根据需要将该数据特定的子集“公布”给分析工具。在景观中能耗分析工具已经具备了对太阳年度运行轨迹、温度以及场地附近风力条件的信息，因此它能够对模拟的能耗性能设计解决方案和潜在分值进行分析。然后，团队可修改BIM，并反复测试，直到满意为止。所有的一切都通过数字模式完成，无需手动将来源不同的信息重新输入各个工具。（三） BIM技术的特征1.可视化图7 BIM模拟到施工 图片来源： 可视化即“所见即得”的形式，在设计阶段，设计师将自己的三维空间的设计转化为二维表达的图纸当中，进入施工阶段，现场工程师将图纸的二维信息又转化为空间模型并实施。在此过程中，由于每个人对图纸理解的偏重点补一致，而且从三维思考到二维图纸表达再到三维识别，中间会出现大量的信息损失，可能导致不同现场的不同工程师对图纸的理解不一致。所以BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前。 2.协调性图8 世博会奥地利馆管线综合 图片来源：在设计阶段，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，而出现各种专业之间的碰撞问题，在传统的图纸中按照一个工种对应一张图纸，在施工过程中当需要系统的进行查看，必须翻看多张图纸再结合系统图才能对整个工地进行综合考虑，而往往在各工种只负责本专业施工，在施工中管线与管线与空调、消防现与现有结构冲突，前期考虑不当将造成各系统排布问题，协调返工造成大量浪费。BIM技术则可在工程建造前期对各专业的各个问题进行协调，生成协调数据，提供出来。3. 模拟性 图9 日照模拟 图片来源： 图10 自然通风系统模拟 图片来源： 在设计阶段，BIM对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导、人流分布模拟等；在招投标和施工阶段可以根据施工的组织设计模拟实际4D施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段则可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟。4.优化性图11 精细化管理 图片来源：BIM协同设计的现状及未来整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。优化受三样东西的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息做不出合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在。复杂程度高到一定程度，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。5.可出图性 图12 BIM制图 图片来源：建筑信息模型在我国工程设计行业中应用障碍研究 BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主输出图纸。二、 BIM技术应用现状（一） BIM技术产生的背景目前在工程建设行业存在两个亟待解决的问题：一是各种生产环节之间缺乏协同工作，以至于生产效率较低，资源浪费严重：二是重复性工作不断，特别是项目初期各工种间的设计反复修改协调，造成生产成本上升。工程建设行业消耗了全球40的原料，40的能源，10的大气排放量以及占用20的土地用于建设。图13 实施BIM对建筑工程设计行业的影响 图片来源：BIM技术项目全过程应用解决方案此外，在城市建设的高速发展的过程中，能源和环境问题日益突出，工程建设行业必须由高消耗、高污染、粗放式发展模式向资源节约、环境良好、以人为本的高效发展模式。BIM是一个涉及整个工程生命周期各个环节的完整过程，每个环节对BIM技术相互关联，工程设计行业是工程领域BIM技术运用的先（二） BIM技术在国内外的应用在发达国家三维建筑信息模型（BIM）软件已开始普及应用，在欧洲、日本及我国港澳台地区，BIM技术已广泛应用于各类型房地产开发，BIM技术将引领工程建设行业走向更高层次，被认为将为建筑业界的科技进步产生无可估量的影响，大大提高工程建设行业的集成化程度。在中国，BIM理念正逐步为建筑行业所知。国内先进的建筑设计团队和地产公司纷纷成立BIM技术小组，其中包括清华大学建筑设计研究院、建设部院、建研院，中建国际、上海现代集团等。同时，北京.上海.广州等地的专业BIM咨询公司、培训机构也开始渐渐崭露头角，在整个建筑项目生命周期的各个阶段，包括策划、设计、招投标、施工、租售、运营维护和改造升级等阶段，都实现了BIM应用的突破。图16 福州万达商业广场 图片来源：柏幕BIM案例集 福州万达商业广场项目由商业综合体，酒店，写字楼，及室外步行街等组成，总建筑面积约40万平米，在本项目中通过BIM应用完成全专业三维建模，碰撞检测三维分析，辅助管线综合设计，超预期解决了业主对工程设计质量的要求，并能有效地对项目组进行协同管理。（三） BIM技术带来的变化在建筑行业，BIM相关技术以其“项目全生命周期”为号召力，得到了整个行业的一致认可，正得意迅猛发展。在一些基础建设行业如公路、桥梁、水利等方面也有相当程度的应用。我国进两年来有越来越多的工程项目在一定程度上应用BIM技术，并取得了很好的效果。 一种技术能够得到如此多方面的青睐的原因是在各个方面都能够从中得到其不可忽视的收益。BIM作用于“解决项目不同阶段、不同参与方、不同应用软件之间的信息结构化组织管理和信息交换共享，使得合适的人在合适的时候得到合适的信息，这个信息要求准确、及时。够用。”BIM技术起源于对这个工程生命周期的关注，其涉及规划、设计、施工、运营、维护、更新、拆除等自始至终的所有过程，空气、日照、风速、噪声、人口、能源等等所有与建筑相关的信息都可以放在模型中进行细致的量化分析，贯穿始终的信息交换，则使得所有的项目参与方乃至最终用户在内，各个方面都可以从包含了信息的模型中得到自己的所需。在景观园林行业，BIM技术也引起行业能人士的翘首以盼，盼望这个新技术思想能为景观园林行业带来质的飞跃。当然在实际当中，BIM技术在景观园林行业中的应用比较少，其中大部分也多为园林建筑或仿古建筑，以及GIS地形应用。目前BIM技术在西方园林工程建设尤其是设计过程中已经开始应用。但由于中国景观园林与西方景观园林在艺术表现手法、工程建设内容及流程等方面的差异，使得BIM技术在国内景观园林行业才刚刚开始。因此本文的分析主要是针对国内状况下BIM技术与景观设计方面的运用。三、BIM技术与实际项目中的设计运用（一） 工程概况图17 总平面图 图片来源：笔者自绘 洪山广场地处省委、省政府所在地的武昌水果湖地区，是为缅怀老一辈的革命家董必武诞辰105周年而建的纪念性广场，1992年9月26日建成开放。2000年9月28日完成第一次改造建成开放。2012年3月武汉市政府为改善城市环境，提升城市功能，决定对洪山广场进行改造，新改建后的洪山广场中南、中北路地下贯通，东西广场连通，分上下两层，总面积达5万平方米，绿化面积为2万平方米，分为观礼台、休憩绿洲、景观涌泉、下沉广场、音乐喷泉、生态绿地、董必武纪念广场、雪松纪念林和楚亭，是中地区当时最大的集休闲、娱乐、纪念、集会于一体的全开敞式大型城市文化广场。鉴于市场战略发展需求以及本工程设计需要，引进Autodesk Revit MEP软件进行该项目设计与预算。（二） 传统做法的局限性传统二维图纸设计中，在建筑、结构、机电等专业设计图纸汇总后，由总图工程师发现和解决不协调问题，然后召集各专业工程师进行修改。修改完成后投入项目使用时，施工单位又针对蓝图进行详细校核，发现问题再进行图纸会审，而在整个施工过程中设计院基本不参与项目的实际生产过程。即使在设计阶段尽力做到各专业协调，在施工阶段图纸会审当中任然会发现众多冲突位置，并一直伴随着整个施工阶段。而且设计变更常以局部的形式反映出来，对整个施工环境的整合考虑欠缺。另外在信息传达方面，传统工作模式下，设计师将自己的三维空间的设计转化为二维表达的图纸当中，进入施工阶段，现场工程师将图纸的二维信息又转化为空间模型并实施。在此过程中，由于每个人对图纸理解的偏重点补一致，而且从三维思考到二维图纸表达再到三维识别，中间会出现大量的信息损失，可能导致不同现场的不同工程师对图纸的理解不一致。此外，在传统的图纸中按照一个工种对应一张图纸，在施工过程中当需要系统的进行查看，必须翻看多张图纸再结合系统图才能对整个工地进行综合考虑，而往往在各工种只负责本专业施工，在施工中管线与管线与空调、消防现与现有结构冲突，前期考虑不当将造成各系统排布问题，协调返工造成大量浪费。而BIM技术通过与专业计算软件的互通，设计师通过Revit软件直接看到三维的结构模型，检查空间上的缺点和错误直接在三维模型中进行讨论。把其它专业与结构间的问题提前暴露出来，及时的进行了解决调整。（三） BIM技术在洪山广场设计中的运用 图18 下沉空间入口效果图 图片来源：笔者自绘 图19 道路入口效果图 图片来源：笔者自绘BIM带来工程设计的思维转型。多数设计师选用这项技术的初衷是为了提高设计工作的效率，但其核心意义在于设计思维和方法的改变。BIM提供的是一种更加接近现实世界的设计思维模式，采用模拟仿真的方式，以三维设计思维为基础将传统的二维图纸完全转化为计算机的工作。通过BIM技术的介入，使沟通更加直观化、简单化。设计初期，BIM进行建筑模型的整体搭建，塑造了形体和空间关系，使表达不再是单纯CAD图纸。通过BIM模型，使方案推敲更加准确、简单明。随着设计的逐步深入，各专业的模型逐渐完善，BIM的工作逐渐深入化和细节化。广场下层式空间采用陶板作为墙体墙材料，具有绿色环保、高贵典雅的优势。但对于空间过渡衔接部分，也经过了一番比较、斟酌，采用纹理对齐的方法使立面更加美观。通过BIM模型，可体验真实视觉效果，使我们的设计不再是空想。对于洪山广场项目这样一个庞然大物，项目设计周期短，质量要求高，需要实现多人设计的无缝协同。如果按以往的工作方式，根据结构平、立面图搭建模型，将是一个非常巨大的工作量。由于CAD与大部分三维软件间都存在着良好的互通关系，很多三维软件的模型都能以三维CAD的方式体现，但三维CAD中没有任何附带信息。在这种情况下，只能根据每种构件的尺寸大小、附件信息等提前分别区分开。由于习惯问题设计师的习惯问题，并没有直接采用Revit系列软件直接进行设计，而是先由平面CAD类软件进行相关蓝图的绘制，再以此为依据进行BIM模型搭建，最后再依据Revit软件按照甲方要求，完成甲方单位出图标准的全套施工图纸，提供项目所需所有的族文件；同时对下沉空间的管线进行综合碰撞检查并提供该项目绿色建筑分析的相关报告，并提出可执行的优化意见。洪山广场项目独特之处，在于有些管线纵横交错的部位，需要放坡的重力管线，在管线的中段其标高是无法从平面图纸上一眼即得，更加不能快捷的对比出平面上穿插的管线、设备是否交叉碰撞管材有管径，设备有高度，或许还有保温、防腐、防火材料等等施工作法影响其体积。所有的这些参数、资料，往往不都在一处文件、图纸上，反复翻阅花费的大量时间，总是没什么效率，而且也容易出错。但利用Revit系列软件进行建模后，各系统层完成之后汇总进一个空轴网文件，设计师在其中检查、检讨相关的得失。在搭建BIM全部模型过程中，首先，我们确定每一个构件的长度、空间位置等信息，并Excel的方式记录下来。然后，在Revit中预先做好构件，用插件把构件的信息录入Revit，生成三维的结构模型。因为模型本身的空间特性，所以在定位、尺寸、坡度等细节问题上要求翔实和尽量准确，与设计师保持联系是关键。在模型完成后，通过碰撞检查等手段反映出的问题，也能很快得到解决。BIM的应用不仅使得设计质量得到很大的提升，而且设计质量的把控也变得更加简单直观，更在三维工作环境下，本广场工程项目在有经验的外国设计师主要起指导作用，将施工图放心的交给经验尚浅的设计师或者绘图员来画。有经验的设计师则可以充分发挥行业经验丰富的优势，专注于设计，而不是重复的绘图工作。专业的设计师完成各自专业的内容，再通过BIM模型，把问题集中处理，大大提高了工作效率。在通过模型发现和问题的过程中，图纸也快速从初设阶段快速跳跃式的迈向了施工图阶段。洪山广场设计项目这个例子表明BIM的应用不仅保证了设计质量，而且设计效率大大提升。此外，项目组的成员也深刻感受到BIM应用使得设计制图外包成为可能。这意味着他们承接项目的能力将成倍的增加。从概念体量设计一直到施工图完成的各个设计阶段，BIM模型都能够直接通过文件导出到绿色分析软件上，通过软件模拟该建筑在真实环境中的广场建筑朝向，温湿度，日照，遮阳，太阳辐射，全年的能量消耗等，从方案阶段开始将环保，绿色，低碳，节能的概念贯穿设计全过程。在以往的设计模式中，方案设计和扩初，以及施工图设计之间相对独立。而应用BIM技术之后，模型创建完成后自动生成平立剖面及大样详图，许多工作在模型的创建过程中已经完成。未来将有可能实现由BIM制图员的全程介入来帮助设计师实现方案设计，设计表现，文本制作，扩初设计及施工图深化设计等各项工作。结 语 通过本文的初步研究，得出的结论是今后BIM建筑信息模型的概念将会贯穿设计全过程。可以预见BIM技术在工程建设行业中将越来越重要，基于二维图纸向三位图纸的转化未来的趋势，BIM研究还可以在工程管理及后期维护上的进行更加深入的研究。工程建设软件的发展历程，经历了手绘图纸，电子图板、参数化、三维化终于进入了如今的BIM阶段。多年前来我们在“甩开图板”的口号下，推广应用CAD软件，虽然并未达到最初预计的“辅助设计”的功能要求，但仅仅是“辅助绘图”也已经对提高产业效率起到了莫大的推动作用。CAD软件是在原有行业运作流程的框架内在技术层面进行的提升。而BIM则是新一代推进流程与观念变革的力量，在建筑行业正蓬勃发展，而景观园林行业萌芽已经出现。 主要参考文献 1 何冠培中国工程建设BIM应用研究报告 中国建筑协会， 2011 . 4 2 黄亚斌BIM技术在设计中的应用表现， 北京 土木建筑工程信息技术， 2 0 12 123 张荣BIM在经济适用房建设中的应用研究， 土木建筑工程信息技术，2012 2 4 苏骏基于BIM可视化技术在世博会德国馆中的应用，工程三维模型表现，2012 1 5 秦军建筑设计阶段的BIM应用， 北京中国工程建筑出版社 6 张斌建筑信息模型技术在上海容灾中心建设中的应用 中国土木工程出版社， 2011 .1 7 邱闯基于建筑信息模型BIM的工程项目管理革命联合建设管理先锋，2011 8 陈听ArchiCAD与Revit深度对比中国土木工程出版社，2011.12 10 张泳建筑信息模型的概念框架. 武汉：华师周刊，2012. 11 李赵秋建筑信息模型的发展及其在设计中的应用北京：建筑科学，2012.12 王剑建筑信息模型在我国工程设计行业中应用障碍研究北京：朝华出版社，201113 捷运BIM设计实施与营建管理应用