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基于BIM的设计与传统的设计

Ireneusz Czmocha

Adam Pekalaa

摘要

简要介绍了土木工程的传统设计的历史与发展。下一步，建设思想信息模型（BIM）和实际效益的描述。文章的主要部分是专门讨论关于什么样的困难，我们可能会遇到什么样的困难在BIM技术实施过程中以及它们是如何有相关的潜力效益。案例研究提出了现有设计BIM技术制备。

关键词：传统设计；土木工程；CAD；BIM

1 简介设计师的工作在过去几十年中已经发生了巨大的变化

许多世纪以来，设计师已经在他们的只有张纸草，纸 ,墨水，和简单的算盘。结构设计的经典方法，已几百年的发展，随时间保持不变。建筑师是（现在仍然是）负责整个投资项目，可以视为“行走”数据库包含所有批准的信息还有确定碰撞必须解决信息。在第二十个世纪的建筑师和工程师下半年已停止使用传统的绘图和计算工具。目前，最常用的工具，设计工程师CAD / CAE系统。然而，下一步叫BIM快前宽。CAD设计软件的发展是一个渐进的过程。一方面，人的发展汽车行业实施提高优化车辆结构。同样，航空业要求飞机设计越来越轻巧，流线型，并消耗更少的燃料和飞行更长的距离。只有使用越来越精确的计算方法以及计算机图形学的发展（2D和3D）启用放弃小规模的模型和全尺寸实验非常昂贵的实验室实验。

2 传统的CAD系统的帮助与设计方法

建筑和工程设计是由专家组成的大型团队任务，如建筑师，构造函数，安装工程师，质检员，项目经理。

许多世纪以来，该项目的基础是（和）2D图纸（计划，部分，海拔）设计的一种象征性的方式建设，按照的原则，在这一过程中所有参与者接受。通常的建筑理念是根本不同于最终的设计和结构设计。建筑师主要用草图的尸体（3D 元素显示在视角）而土木工程师计划或细节图。另一个混乱或错误是两计划的类型：建筑投影显示什么是开挖面以下，通常位于高1我设计的地板上，作为一个

建筑师在设计布局感兴趣的故事。相比之下，一楼（施工）计划显示，地板被建筑师的天花板下是什么，因为构造函数是感兴趣的在底座支承地板是由建筑师。在设计每个专家的经典方法在不同的行业工作图纸（准备跟踪论文）只有那些元素所负责。跟踪由专家论文是强加的在彼此的协调会议期间检查项目的兼容性。CAD系统的现代化进程。而不是跟踪文件中使用的CAD程序分层每个专家。然而，在CAD设计师的作品在同一栋大楼的计划和跨学科碰撞（结构安装）是不可避免的。协调会议和通信为主解决冲突。使用的CAD系统，使这个过程更容易虽然是费时和不成功的。当一层安装有改变的话，它往往不是在二维图纸只有有计划，但也与横截面或高度，应在建筑和结构的变化设计。随着CAD软件的CAE系统已经发展到支持结构的计算。特殊项目已开发的装置。如今的功能可用CAE程序是非常高的—从静态或动态的特定元素或结构分析的简单程序，包括检查标准规定的要求。复杂的计算系统（如Autodesk合作机器人）稳步发展是CAD和BIM系统。他们允许的结构综合模型，负荷模式组合模块支持不同的变种成千上万。最后的分析结果可以很容易地转移到CAD和BIM系统为了调整二维/三维模型和生产结构图（尺寸和加固图纸，钢筋连接等详细设计）。

3 基于BIM的设计

3.1 定义BIM

简称BIM是翻译的方式有两种：

要么作为建筑信息模型或建筑信息管理。美国国家信息标准委员会定义的BIM项目“一个数字代表一个设备……物理和功能特性和一个共享的知识资源有关设施形成一个可靠的决策依据在其生命周期的信息；定义为存在的最早的概念要拆迁。”（建筑智能2010）。[ 1 ]美国政府总务管理局定义为“使用BIM的多元化发展计算机软件数据模型不仅记录了一个建筑设计，但施工操作模拟一个新的资本设备或资产重组（现代化）设施。”[ 2 ]另一个文件的发布通过英国标准机构规范信息管理使用建筑信息模型的建设项目资金/交货期（PAS 1192-2:2013）定义BIM作为设计过程，施工和使用的建筑或设施使用的信息“[ 3 ]虚拟对象1962，美国工程师道格拉斯C.道格拉斯描述他的建筑师工作愿景：“（……）建筑师一开始进入一系列的规格和数据–一六英寸十二英寸的混凝土楼板，八英尺高的墙在开挖，等等。当他完成，修订后的场景出现在屏幕上。一个结构正在形成。他研究它，调整它……这些列表变成一个永远的详细，相通结构，它代表成熟的思想落后于实际的设计。”[ 4 ]以上描述是BIM的本质是一个很好的特点。

3.2 BIM的水平

BIM是一个基于该设备的虚拟三维模型作为对项目的所有信息的唯一来源。根据图中标记BEW Mervyn理查兹[ 5 ]四个层次的设计基于CAD和BIM区别。0级包含任何纸质文件，用手或用CAD程序创建的援助。1级涉及文档的2D和3D 在数字文件的形式而不使用详细的数据库。下一个2级可以看作是建筑信息建模的起点。这似乎很类似于早期1级。关键的区别是在项目中使用的图书馆管理和基于文件的协作。因此，BIM的本质是项目共享数据库，分配给该对象的三维模

型，基于我们可以建立一个完整的项目文件。目前，大多数工程师工作的地方之间的水平1和2。发起人BIM把目标锁定准备所有项目BIM 3级智能BIM（ibim），这施工管理贯穿于整个生命周期的设计。此外，他们希望引进ISO标准和广泛使用BIM的格式，如IDM，IFC，IFD。

4 BIM的应用效益建筑信息模型是计算机辅助设计的下一步发展

在实践中，而不是一些专门的文件包含建筑设计，景观设计，施工和安装设计以及产量和成本估算的账单，我们用含有上述数据库有一个3D模型信息。参数化建模是BIM在实践中充分应用的本质。它允许快速在三维模型的变化，必要时实施跨学科的协调过程。其他基于BIM的好处是可以区分的。他们在下面简短的描述。

4.1 碰撞检测

碰撞检测是在传统设计的跨学科协同的本质，在碰撞已确定与重叠设计跟踪文件中找出所有交叉口的视觉帮助。二维CAD系统采用类似的方法在不同的颜色层上的计算机相比屏幕。下一步的CAD三维模型，使其更容易碰撞检测。然而，有一个重要的区别三维CAD和BIM 3D之间。BIM碰撞检测算法的基础上开发的游戏产业计算机图形学。BIM碰撞检测算法应该比快更精确。因此，BIM系统利用计算机图形学的程序以及良好的标准和工程实践。BIM碰撞检测可以分为三类：X大碰撞两元素占据同一个空间。X光的碰撞-自由空间（间隙或公差）的装配需要安装。X技术碰撞检查装配序列和交货进度；检查数工人和所需的时间完成施工阶段。一般来说，碰撞识别作为建筑信息模型的一个主要优势。它允许为节约大量的费用都在设计过程中，在工作现场。

4.2 尺寸BIM根据数据库的内容我们可以区分BIM方法更高的维度

BIM三维虚拟的三维参数化模型的二维设计的自然延伸，由设计师现在接受。BIM 4D -调度-表示BIM三维模型的扩展与一个额外的变量-时间。繁琐的调度通过参数化建模所取代，其中的每一个元素序列中的组件分配。BIM 4D创建新的信息建模的机会：将项目划分为阶段，可视化的阶段，模拟工程进度表，对产品和材料的交货时间准确的计划。BIM 5D -评估-意味着BIM 4D扩展与另一个变量为每个劳动和交付成本项目。BIM 5D可以为概念设计和其他成本估算成本快速估算。随着BIM 5D的帮助，我们可以比较容易从各种方案的执行时间和总成本材料和技术，能够促进投资的总成本的优化。BIM 6D可持续性软件兼容BIM 6D 允许相关的环境数据集成保护或能耗，即特殊项目的建筑能耗分析的帮助可能的。BIM 6D环境编写的模型经常被用来作为满足要求的主要工具LEED（领先能源与环境设计）和BREEAM（建筑研究院环境评估方法）。BIM 7d–设施管理应用程序的数据库应该扩展的详细信息，为每个嵌入式元素：建筑（结构），完成（例如

类地板）和所有设备（灯，加热器，等）。相关信息是一种商品，它的规范，对今后维修或更换时间，保修期内，消耗的时间。这将允许建筑的维修方便，当故障发生时，它将能够快速定位项目和修复。

4.3 概念设计分析

BIM模型是一个工具，它从根本上改变了设计的概念设计阶段。的概念设计和分析试验发现结构设计适合建筑师的想法是耗时和昂贵的，采用传统的设计方法。每个概念都必须检查和手动计算往往与简化的方法帮助。随着CAD软件很容易得出结论，但还是工程师应该建立一个独立的结构模型每一个建筑概念设计进行静力计算和进一步的详细分析。BIM三维模型本质上有助于建筑师和结构工程师之间的协作。如今，一个由建筑师编写的3D模型可以比较容易地转换为分析模型构造函数可以使用结构分析。在几个简单的步骤，可以得到应力结构工程师或挠度和代码要求进行详细的检查。此外，设计师可以方便的检查对于每个概念设计结构设计已经批准的成本。

5 BIM实践案例研究在华沙的办公楼已设计的BIM软件帮助

设计分为两第一个阶段，由6层和层段，而第二阶段由两层段。复杂的包括超过30000平方米的办公空间。可持续发展是在一个重要的因素设计过程。符合人体工程学的照明和空调（包括气候变换器）的设计。建筑物将测试与目标设定在“非常好”结果BREEAM认证。该项目已准备与Revit系统帮助进行。在设计过程中设计师10同时受累。一般来说，设计过程中已被估计为10%更快，更准确的80%比传统的设计方法。在每个行业只有三的人–领导人（建筑，结构，机电）–有运用BIM方法的相关经验。其余的队被介绍到技术。适当的领导导致生产力没有显著损失。3D模型被分为两部分–MEP和建筑施工。整个数据协调在BIM模型上进行的，没有传统的设计方法是什么更重要的是–CAD文件是次要的。在检测到Autodesk Revit模型的碰撞协调。整个团队会议和每一个问题，在使用了投影仪的会议室了与模型。一些BIM浏览器用–尤其是Autodesk Navisworks。虽然任务是准确分配，主要协调是总设计师-传统方法。他是负责（与MEP和建设领导）Revit操作，如共同创造的模型实施变革。标准模型的同步方案，由Revit选择。中央文件位于公司中央服务器和本地文件位于电脑文件同步，平均每30分钟。然而，更多的细节被放在模型的协调发生更频繁。施工现场提供了文档的传统纸质版本（如抛光法要求）以及与BIM模型，这是有效的机电安装过程中使用的。所有的碰撞都在设计阶段并没有出现在现场消除冲突。最后，在加工过程中减少重新设计，设计处理，修改和变化被发现。BIM实施付材料和元件精确排序的总成本。量材料是一致的，没有不必要的或不兼容的元素。在这样一个大的项目所产生的文档的总时间减少了约30%。这样的结果可能是由于对工作的一个模型，而不是在不同的CAD文件几十。保存在画画的时间是在设计阶段的协调和消除冲突的应用。

6 是“好”的最大的敌人？–缺点和优点的BIM

经典的设计方法的一个不可否认的优点，通过不同的CAD和CAE工具的辅助，是最经验丰富的设计师已经采用这种方法很多（几百？）年。经典的设计方法是毫无疑问的最好的一对中小型项目–以其低廉的成本为主要优势。然而，经典的设计方法需要受过良好教育的设计师的成功实施。他首先要毕业从大学毕业，然后以完美的技巧和方法，随后他应该获得的经验在设计施工现场或作为设计团队的一员。重要的是在什么样的项目设计师有项目的实践–大小，他们在技术方面的多样性，材料和产品。领先的建筑师或构造函数是项目信息管理。然而，协调问题出现的信息可能错误地理解或通过设计团队成员解释。另一个碰撞，及时解决，可能是原理图文件，并没有根据协调会议的决定改变了。在许多方面，在传统的设计方法相比，BIM技术是无与伦比的，因为BIM项目充分整合所有的信息，什么样的结果更好的跨学科合作，快速和容易的项目更新，同时积极影响冲突检测，数量和成本估算的账单。如今，BIM是建筑设计和设备信息管理最完善的方法。根据上述。

问题1：为什么BIM的使用在日常实践中遇到的如此多的困难

虽然BIM技术具有的优点极大的一个不可否认的是不完美的，和一些它的缺点，导致执行困难的方法在波兰设计一个日常使用。问题1号–高实施成本巨大的硬件和软件的价格引起的第一和高成本是最重要的。全功能软件只是一个工作地点周围数千数万成本PLN（波兰兹罗提）。额外的费用是硬件成本，它改变了几千波兰兹罗提每工作站。服务器和备份成本还应包括。总结，总成本每工作地点为BIM算子估计为50000兹罗提（波兰兹罗提）。考虑到一个事实，一个人是不是能够模型的整体结构，设备或建筑–上述价格应乘以几个工作场所，根据设计的需要办公室。成本计入万波兰兹罗提或数百欧元不能很容易地在每个办公室–尤其是在建筑业这样的艰难时刻。这是高实施成本，阻止它在小中型设计机构。

问题2：设计师的教育成本

在教育方面的设计师应该注意，对团队工作的有效性是由质量和人要么不知道BIM工作效率，或从未在一个团队中工作。在极端的形势的一大损失生产力即将出现，以及由于设计师的无知的设计工具。在一个工程师或建筑师应能正确使用程序设计和创建几个星期一个简单的模型。然而，在一个高水平的员工培训投资（几步训练）是昂贵的，要回来的时候总BIM技术在大型工程项目全面实施。

问题3：精度加，可以减

设计建设虚拟表示是100%准确不常见面在日常实践模拟。建筑业使用的操作方案和符号图而不是精确的虚拟模型建筑。施工过程中执行最终准确的决定是。BIM模型要求的精度造型从一开始。严格的标准和规则都是建立在团队工作根据BIM标准，因为这会影响整个设计团队工作效率。BIM技术要求设计团队的成员放弃个人的工作计划，所以每个人的特点纪律或设计办公室具体。BIM三维模型是继建筑师思想和协调规定的是项目做正确的关键。即使是最小的错误的对象建模参数或结构元素的层次结构可以导致重大的失误，导致重大故障和设计的并发症。在这种情况下，经验丰富的设计师的参与，建筑师和MEP设计师在设计和建造阶段是实施BIM的正确的关键。

问题4：BIM术语矛盾

最新术语建筑信息模型作为一种新的方法-要求参与者了解新系列词语，短语，名词和术语工作的人谁使用CAD软件是未知的经典的设计方法。过渡期会导

致不同的解释，甚至在任务和事实的误解–造成故障的项目。

问题5：唯一完整的BIM模型是有用的

如今建筑技术文档（2D和纸），按照法律规定，应该准备从三维模型。为了准备充分的功能协调的技术文档，估计和并列–实际上使用BIM，其优点完全–模型必须完成。这意味着它是不可能准备一些技术图纸的时候，这样的文档部分交付的施工现场。因此，设计中应在什么可以导致经典方法的比较早设计师量的增加，至少在设计的第一阶段。

问题6：谁应该受益于BIM和谁应该支付

成本和收益的划分来定义现实的各方之间，投资者，设计师与承包商。这些当事人之间的妥协是必要的为了避免党的抵抗组织已支付的BIM应用成本，不参与任何利益。应该指出的是，设计成本会高于设计成本按照经典方法标准。然而，总投资和设备管理成本要明显降低。时间设计的过程可能会更长，但勃起时间应减少。

问题7：缺乏法律法规

没有重大的法律规制对于广泛应用的基于BIM的设计。可以导致投资者对设计师执行线的误解，例如文档交付形式或模式的层次细节。这种冲突可能会导致在施工工地的延误，导致额外的成本或更持久诉讼。从有关法律法规缺乏BIM 的另一边，如不正当的成本与收益分配不刺激在日常使用的BIM实施方法正确。

7 最后结论

基于BIM的设计可以在设计实践中的有效实施非常重要由经验丰富的设计师。BIM可以简化许多任务和可观的储蓄无论在金钱和时间。然而，这项技术的成功实施需要巧妙设计团队行为恰与BIM系统程序一致。如今，由于实施成本高，应用BIM是盈利的多为大型项目。作为软件和硬件越来越便宜，BIM的可达性将分散在较小的项目。毫无疑问，BIM是最完整的设计工具，可以从根本上改变设计过程中，在接下来的几年。

参考文献

[1] BuildingSMART – 2010 – https://www.360docs.net/doc/cf9579470.html,/.

[2] General Services Administration – GSA BIM Guide Series 01 - 2007 Online.

[3] PAS 1192-2:2013 – British Standard Institution – 2013.

[4] D. Englebart, Augmenting Human Intellect: A conceptual framework.

[5] The Structural Engineer – 11/2013 – Volume 91.