基于BIM的观湖湾住宅公寓三维建模及VR创新应用——Revit暖通模型及Navisworks碰撞优化文献综述

 2022-07-17 21:10:59

文献综述

摘要:在现在社会经济发展的状态下，BIM技术能解决复杂工程的大数据创建、管理和共享应用等问题，能够提供数据、技术和协同三大价值支撑。BIM技术已经逐渐渗透到建筑设计领域，并在建造方式上改变了传统的施工方法，而AR和VR的诞生给人们带来了不一样的感知交互体验，通过VR与AR技术对BIM的数据信息进行可视化表达，从而可以让设计师与业主清晰地理解彼此的设计意愿和需求。本文主要介绍BIM技术在国内外的发展现状、BIM技术在建筑领域的优势及发展障碍、BIM技术在建筑工程中的应用、BIM AR/VR技术的发展以及BIM技术发展前景的展望。

关键词:BIM技术、发展、应用前景

BIM“Building Information Modeling”即建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据为基础，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，是全生命周期工程项目或其组成部分物理特征、功能特性及管理要素的共享数字化表达。一套完善的信息模型，是对工程对象的完整描述：能够紧密连接建筑项目全生命期各阶段各专业的数据信息、进度跟踪和变更操作，可被建设项目各参与方使用。

  1. BIM技术的发展现状
    1. BIM在国外的发展现状

BIM 技术起源于美国，美国国家BIM 标准NBIMS是全世界范围内较先进的BIM国家标准，为使用者提供BIM过程适用标准化途径，整合项目全周期的各个参与方依据统一的标准，签订项目需要的所有合同，合理的共享项目风险，实质上是实现了经济利益的再分配。张梦琪（2018）[1]，李晓虹（2018）[1]，熊伟（2018）[1] 经过统计，截至2013年8月，美国1/3企业BIM技术的使用率已达到60%以上，而由美国政府负责建设的项目中，BIM使用率已达到100%。根据 McGraw-Hill Construction 公司发布 的《北美BIM商业价值评估报告（2007-2012）》中的数据:整个北美建筑行业BIM技术的应用迅速普及，其普及率由2007的28%迅速攀升到2012年的71%。何清华（2012）[2]在文中提到在2010 年，俄亥俄州政府颁布BIM协议，日本的国士交通省宣布推行BIM技术，目前日本 BIM 应用已经扩展到全国范围，并上升到政府推进的层面。 欧洲、韩国也已有多家政府机关致力于BIM应用标准的制定。在建筑这项集体 “运动”的事业中，BIM 正引发一次史无前例的彻底变革。

    1. BIM在国内的发展现状

我国对于BIM技术的研究起步较晚，但是近几年来掀起了对BIM研究的热潮。张梦琪（2018）[1] 提出在 BIM技术的实际应用方面，上海迪士尼有70%的建筑依靠BIM进行电脑设计、文件编制和分析，通过在整套系列项目中应用BIM，设计和施工时间相近的项目之间形成了一定的协同作用。约10%的新建和待建水电项目设计大量应用BIM。BIM也在城市规划和水厂以及污水处理系统等城市基础建筑项目中得到了日益广泛的应用。然而，公路与城市道路行业对BIM的认知度仍然很低。梁红（2019）[3]提出我国现在BIM 技术还只是局限于大型项目，使用范围十分受限。如今BIM应用从技术上达到相对成熟的程度，但要贯彻到整个产业链，真正的参与到行业实践，使BIM 成为市场规范化、建筑业生产标准到位的产物还需要一定的时间。

  1. BIM技术在建筑工程中的优势及障碍研究
    1. BIM技术发展的优势

詹冬（2018）[4]认为传统的工程设计存在很多弊端，BIM 技术可以弥补传统工程设计上的不足。认为主要有以下几点优势：（1）提高建筑的可视度（2）拓宽建筑设计的深度（3）保证建筑物的质量。曾慧娟（2018）[5]，彭盈（2018）[5] 认为BIM技术对建筑工程的设计部分具有重要的作用，并且具有较高的现实意义。主要包括（1）提供信息化的功能（2）可以对图纸的功能进行相应的修改（3）可以对图纸的功能进行相应的修改（4）可以对图纸的功能进行相应的修改。罗静（2018）[6]认为在目前的建筑设计阶段中，BIM技术具有较强的应用价值。由于BIM技术本身有着十分强大的功能性，能够给于建筑设计的图纸修改、信息处理以及协调设计、三维立体呈现等环节较大的技术支持与帮助，从而能够使BIM技术在建筑工程设计中的应用优势。石林（2017）[7]认为在建筑设计的过程中，要根据建筑工程的实际情况选择与计算相关的施工人员、工程材料以及设施配置等多方面的内容。为了提高资源的利用率，尽量避免资源造成浪费。在传统的方案设计中由于缺乏合理性以及没有经过细致的分析，经常会出现与建筑施工的实际情况发生冲突的问题, 从而对资源造成一定的浪费。现在，对BIM技术的应用,可以准确计算出施工人员与使用的建筑材料, 并且进行优化安排与实施，保证了建筑施工的整体质量 [8] 。

    1. BIM技术发展的障碍

虽然大多数地方政府已大力推广BIM，但BIM在我国的发展仍然还存在阻碍。梁红（2019）[3]，Bashar Abdal Noor（2018）[19]提出主要是以下几个方面：（1）目前的建筑行业手工制图大致已经淘汰，但是机械制图还停留在二维设计阶段，三维设计技术还不成熟，而设计工作繁多，也没有普遍的进行 BIM 软件的专业培训。（2）国内 BIM 构建原始本土化的不足使得国内的3D设计、BIM 对构件元素产生了必然的依赖性。BIM技术属于建筑行业的全新技术，它的出现必然会给国内的建筑行业带来翻天覆地的变化，而它不成熟的构件元素，对于设计院来说是一个难以承受的工程开发量。所以对于 BIM 技术的大力发展执行还需要一定的时间。（3）国内设计院技术水平参差不齐，没有统一的BIM 要求的标准，使得 BIM 推广受到了阻碍。如今，BIM 的行业标准成为 BIM发展的一个大难题。这也是当今比较棘手的问题。何斌（2018）[9]认为BIM是一种包含了整个建筑工程项目全寿命周期的各个阶段的工作流程与信息管理的技术理念。但是，国内BIM技术还处于发展型阶段，对BIM技术不能很好地普及与把握，导致BIM技术的成本较高。主要表现在建筑信息模型建模软件的研发存在缺漏，BIM技术的学习难度较大，培训费用较高，而短期的使用反而会延误建筑工程项目的工期，工作效率大大降低。另一方面，BIM技术的思维模式与传统建筑思维有很大不同，BIM基于三维模型，不同于传统建筑领域的二维平面图。要从二维平面图转向三维模型，对建筑行业来说是一次巨大的改革,对相关工程技术人员的思维方式也是一次需要勇气的尝试与改变。同时，大部分的建筑从业人员对BIM技术的应用还存在着一定的误解，认为BIM是利用相关软件进行三维模型的建模，而实际上BIM不仅仅是几款软件，更是一种理念，是对整个项目全过程的数据信息化管理，是对建筑工程项目的整体利益的把握。

  1. BIM技术在建筑工程中的应用

李俊慷（2019）[10], Aida Farzaneh（2019）[20]，Danielle Monfet（2019）[20]认为BIM技术在建筑工程中的应用主要包括（1）在建筑工程图纸设计阶段的应用（2）在组织施工阶段的应用（3）在总场平面布置中的应用（4）在施工方案，工艺模拟中的应用（5）施工进度管理中的应用（6）施工质量管理中的应用。

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