BIM是建筑行业可持续发展的催化剂.docx

建筑行业可持续发展的催化剂
——申都大厦改建工程全生命周期BIM应用
耿跃云1 徐浩1 陈光2
1华东院数字化建筑设计研究中心
2上海费哲设施管理咨询有限公司
【摘要】BIM技术作为建筑行业可持续发展的催化剂，在全生命周期的实践中凸显应用价值。本文以申都大厦改建工程全生命周期BIM应用为例，列出BIM技术在设计、施工和运营阶段的一些具体应用，突出了建筑信息在全生命周期的流转与管理，强调了模型、图纸和现场施工一致的重要性，反映出BIM平台重要的整合作用。
【关键词】BIM技术 建筑信息 建筑整合 信息化

1. 前言
BIM技术作为建筑行业可持续发展的催化剂，成为行业热点。创新、整合、绿色和信息化成为关键要素，模型整合和数据管理作为BIM的核心，一直是BIM技术研发的重点。在全生命周期中通过多方合作，实现BIM模型和数据的流转及管理，是BIM实现全生命周期价值的根本路径。BIM技术在申都大厦改建工程中的全生命周期应用，凸显了巨大的技术优势，实现了参与各方的共赢。
申都大厦
2. 项目概况
申都大厦改建工程原建于1975年，为三层车间，1995年改造设计成办公楼。属多层公共建筑，耐火等级为二级，地下室耐火等级为一级，主体结构采用钢筋混凝土框架结构，局部钢框架结构。改造采用钢结构加固措施。改造后框架抗震等级为三级。建筑呈L形平面，L形两长边分别为南向、东向。基地东侧为主入口面，结合市政广场、绿化等，统一设计。人行主入口位于建筑东北角，保留原有位置。半地下室为机动车停车库和配套设备用房。首层东侧为入口门厅，南侧设有展示休闲区域、餐厅等公共空间。2层局部为首层入口门厅的上空，其余为公共办公空间。3-6层以开放式大空间办公空间为主。屋面层设置屋顶花园、机房设备区，结合布置太阳能光伏电池，太阳能热水器等系统。
本项目为国家绿色建筑设计三星项目。设计难点有：层高较低；管线明装，美观要求高；中庭空间复杂；垂直绿化设计协调难度大等。
改建的出发点和定位
p 绿色、节能、智能化办公楼示范建筑
p 既有建筑改造的范例
p 各种先进数字化建筑技术的载体
p 充分利用BIM平台提供高品质的设计服务
p BIM模型成功应用在项目管理中
p BIM模型成功应用在运营管理中

3. BIM全生命周期应用
3.1. BIM实施目标与关键
BIM实施目标：
建筑信息在全生命周期的流转与管理。
图1：BIM实施目标

BIM实施关键：
模型、图纸与现场施工，三者协调一致。
图2：BIM实施关键

3.2. 基于BIM的设计
采用BIM软件伴随设计构建模型，以BIM模型充当提资、沟通平台，并完成垂直绿化等细部节点的设计和室内模型构建。同步完成结构模型的建立和机电所有专业的模型建立，并在模型构建的基础上进行管线综合，充分利用Revit软件和Navisworks软件的交互解决各类专业协调等问题，通过模型彻底解决管线综合问题。最终通过模型出图，保证模型与图纸的一致性。

基于BIM的建筑设计

通过BIM完成设计综合，BIM设计与传统设计合作解决设计综合发现的问题。并通过Navisworks软件进行净空分析，模型漫游等，协调主体设计单位与室内设计单位，通过变更分析等手段协调现场实际与设计模型的一致性。

基于BIM的结构设计 基于BIM的机电设计

基于BIM的设计协调会 基于BIM的设计综合

基于BIM的净空分析
3.3. 基于BIM的性能化分析
通过Revit软件构建的基础模型导出到以Ecotect软件为主的各类专业分析软件中，进行基于BIM的各项建筑性能化分析，以指导设计进行优化。其中，欧特克公司提供的Ecotect软件作为建筑性能化分析核心工作平台，以功能强大、方便易用、速度快、表达效果好、交互性强等特点，给建筑性能化分析工作带来极大便利。相关分析软件还包括FDS、Radiance、Fluent、Pathfinder、Airpark等。
1、当地气象数据分析。采用Ecotect软件在设计初期进行建筑物当地气象数据分析，对于方案优化意义重大。

当地气象数据分析
2、采光分析和入眼环境模拟。充分发挥Ecotect软件简便快速的优势，在设计过程中随时根据需要进行采光分析和入眼环境模拟，对于优化室内光环境，作用非常明显。

采光分析和入眼环境模拟

改造前主观亮度模拟 改造后主观亮度模拟

冬至日12点3层入眼环境模拟 冬至日12点1层入眼环境模拟
3、 能耗分析和太阳辐射模拟

能耗分析和太阳辐射模拟

全年四季太阳辐射分析
4、 室内气流组织模拟和室外风环境模拟

室内气流组织模拟
5、 声学分析

声学分析：会议室动态声波线及延迟时间图、动态声波线及声压图
6、 火灾烟气模拟

火灾中庭顶部自然排烟时各层火灾蔓延情况

7、 人员疏散模拟

人员疏散模拟
3.4. 基于BIM的项目管理
通过Revit软件构建出模型，导入RIB软件，利用RIB软件辅助工程项目管理，并完成五维模拟。这对模型构建提出了更多要求，特别是信息类型与输入标准，在构建模型时就要充分考虑。主要工作包括以下六步：模型整理与核查、工程量过滤与分配、确定计算模式、工程量自动计算、完成工程量清单和五维模拟。
1. 模型整理与核查

模型导入与核查
2. 工程量过滤与分配

工程量分配-1

工程量分配-2
3. 确定计算模式

公式选择
4. 工程量自动计算

工程量统计-1

工程量统计-2
5. 完成工程量清单

工程量清单输出
6. 五维模拟

五维模拟一

五维模拟二
3.5. 基于BIM的运营管理
华东院数字化建筑设计研究中心与FacilityONE形成战略合作伙伴关系，双方共同研制基于BIM技术的全生命周期解决方案。在本项目中，将Revit模型通过Revit软件Plug-in方式导入到软件FM System中，利用BIM技术帮助业主进行运营管理，充分实现BIM的最大价值。作为建设行业与运营行业联系的纽带，BIM技术可以充分整合两大行业多个专业众多参与方。实现在设计时考虑运营，植入运营标准，用运营的思想和考虑要素指导设计。明确建筑物的设计和建造目标是使用，设计的核心思想是项目更好的运营。作为既有建筑改造和国内首个BIM全生命周期完整应用案例，申都大厦改建工程在改建时充分考虑日后运营要求，突出空间管理和设备维护检修这两大管理主题，完成了初步知识体系的梳理，形成了BIM信息标准和作业流程。主要内容包括：模型导入、设备资产查看、生产运维图形报表、利用FM插件编辑BIM模型、调用运维系统的空间类型、将空间标准写入BIM模型、调用运维系统人员数据库在BIM模型中分配座位、调用BIM模型数据导入运维数据库、将BIM空间数据导入运维数据库、运维图形报表与模型数据双向互动。
1. 模型导入

运维系统界面
2. 设备资产查看

设备资产查看
3. 生产运维图形报表

运维图形报表生成
4. 利用FM插件编辑BIM模型

利用FM插件编辑BIM模型
5. 调用运维系统的空间类型

调用空间信息
6. 将空间标准写入BIM模型

植入空间标准
7. 调用运维系统人员数据库在BIM模型中分配座位

座位分配
8. 调用BIM模型数据导入运维数据库

模型导入运维数据
9. 将BIM空间数据导入运维数据库

导入空间数据
10. 运维图形报表与模型数据双向互动

运维图形报表与BIM模型数据双向互动

4. BIM在建筑整合中的作用
作为建筑整合信息化的平台和重要工具，BIM在申都大厦改建项目中发挥了重要的整合作用，具体体现在以下六方面：
1. 建设与运营两大行业的整合
2. 建设内容的整合
3. 各参与方的整合
4. 建筑全生命周期过程的整合
5. 各阶段交付成果的整合
6. 价值的整合
在申都大厦改建项目BIM全生命周期应用实践的过程中，我们遇到了众多问题，包括软件层面数据标准的问题、作业层面流程协调的问题、专业层面技术把控的问题、组织层面知识体系和人员架构的问题，行业层面系统整合的问题……这些问题的初步解决，使我们体会到了BIM的巨大价值。相信今后会有更多的项目基于BIM技术完成全生命周期的整合。使建筑模型成为建筑信息模型，并通过建筑信息模型完成建筑信息管理，最终通过信息化手段整合建筑及相关资源，使建筑全生命周期都能够做到参数化、可视化、性能化、精益化、集成化和智能化，使BIM技术成为建筑行业可持续发展的催化剂和助推器。
参考文献：
[1] Chuck Eastman. BIM Handbook[M]. John Wiley & Sons，Inc. ，2007.
[2] National Institute of Building Sciences. National building information modeling standard[S]. 2007.
[3] MCGRAW-HILL. Construction SmartMarket Report. 建筑信息模型——设计与施工的革新，生产与效率的提升[R]. 2009.
【作者简介】耿跃云，男，华东院数字化建筑设计研究中心副主任 国际设施管理协会（IFMA）上海分会建筑环境委员会副主任 注册公用设备工程师，长期从事暖通设计、BIM技术应用与拓展工作。