基于BIM数据库的施工信息管理

陈 华,王鹏凯,邓朗妮,郭 亮,廖 羚,黄裕勇

(广西科技大学 土木建筑工程学院,广西 柳州 545006)

摘 要:针对BIM技术在建筑施工应用中,建筑信息不全面的问题,应用数据库编辑软件Access对建筑信息数据库进行修改,以此对Revit模型信息进行修改,弥补Revit模型中相关施工信息的缺失,使施工人员通过Naviswork能够更方便的查看;同时,通过施工现场收集的施工信息指导数据库编辑,实现施工信息由设计到施工,再由施工到设计的良性循环,实现BIM技术对建筑施工更好的指导.

关键词:BIM;Revit;Naviswork;Access;数据库;建筑施工

0 引言

BIM这一概念,从最初的Building Information Model(建筑信息模型),其作为一种静态的供人参照施工的三维模型,到现在的Building Information Model+Building Information Modeling(建筑信息模型应用)+Building Information Management(建筑信息管理),实现了建筑从设计到施工再到管理的全过程应用.BIM诞生初始,本质就是作为建设各方实现信息交流的平台.BIM以数字化信息模型为基础,完成了建筑从设计、建设到运维管理的全生命周期过程,为建设各方提供了集成化、智能化、数字化的管理信息平台,其应用的核心价值就是为建筑工程提供最新、最准确、最完整的建筑信息[1].

对于BIM技术的研究,国外的一些学者做出了卓越的贡献,如开发基于BIM技术的WISPER(Webbased IFC Share Project Environment)平台的英国索尔福德大学的Faraj等,通过对IFC文件的研究在数据库中实现了数据的存储、工程的概预算、显示等功能.关于BIM技术的研究我国起步较晚,并且很少有以BIM数据库为平台的研究.清华大学的张建平等通过基于IFC标准和工程信息模型的建筑施工4D管理系统开发,实现了三维建筑信息模型与施工过程的结合;北京航空航天大学的刁波等与中国建筑科学研究院合作,通过对PKPM和BIM模型之间数据交换的研究,解决了PKPM与IFC文件之间的模型转换问题[2-5].

本文通过数据库直接对Revit模型属性信息进行添加,避免了对Revit模型IFC文件的接触,节约属性信息修改过程中的中间步骤,为需要对Revit模型信息进行修改的小型工程提供了一种简单有效的途径.

1 基于BIM模型的数据集成管理

1.1 基于数据库的信息集成方案总体架构

对于建筑从业人员来说,关于BIM的组成,最重要的是信息,在建筑行业里,信息就意味着建筑.从设计起步阶段到运维管理阶段,提前预知建筑将会遇到的各种问题,可以避免工程中将会遇到的各种困难.但是,由于建筑各环节的脱节、平法绘图中的不可见性以及机电各专业间沟通不及时,易造成施工过程中产生众多变更、返工,造成施工的浪费.BIM技术的出现,使得设计实现了由二维抽象到三维具象的蜕变,建筑模型直观地展现在建筑人员眼前,在设计初期就避免了众多变更的发生.

建筑信息集成的总体架构依托BIM模型,通过建筑信息在设计方、业主方、施工方之间的流转,不断完善建筑工程信息,建筑施工过程更加清晰,减少设计变更,减少材料浪费,增加施工效率.

如图1所示,信息集成的总体架构主要由3个部分组成:一是由业主方掌握、三方共同维护、供三方查看的信息集成系统;二是由设计人员掌握并承担数据库编辑、管理职能的数据库管理系统;三是由施工现场人员掌握,集应用、建筑信息收集于一体的信息应用与收集系统.整体构架围绕着数据库的构筑搭建,数据库的建立和维护主要交托于设计方手中,但是除设计初始阶段,数据库的修改信息几乎都要通过业主方和施工方的收集获得.同样,对于掌握有信息集成系统以及信息应用、收集系统的业主方和施工方来说,他们的存在与工作已然不是单纯的个体行为.BIM技术的出现将建筑工程中原本分裂的三方变成了一个整体.三方联系更加紧密,建筑职责更加明确,大大减少了建筑工程过程中对于建筑责任互相推诿的发生.

图1 信息集成方案总体架构
Fig.1 The overall framework of information integration scheme

1.2 BIM模型施工应用的数据库研究

数据库,相当于电子化的文件柜,可视为电子文件的存储站,用户可以根据自身需求对文件柜中的电子文档进行新增、截取、更新、删除等操作.同时,数据库的建立可以为多个用户所共享,并尽可能以减小冗余度的方式将数据储存在一起,形成与应用程序彼此独立的数据集合.

BIM模型本质就是建筑信息的集成.集合了一个建筑工程的BIM模型,就可以看成这个工程的数据库.然而,由于各项工程的相异性,BIM模型不能满足所有工程的要求.尤其在国内,即使在BIM技术蓬勃发展、市场上关于BIM的设计软件多达130多种的今天,BIM技术的应用仍然存在许多不足,尤其在数据库研究与应用方面[6-10].通常,BIM模型在建造过程中,依赖于设计软件自带的基础模型数据库,如Revit的族库以及MagiCAD的产品构件库,而这些数据库中的模型存在数量少、信息不完整、真实的建筑产品属性信息以及建筑施工相关规范的表达缺失、国外软件中相关产品与我国的标准要求存在很大出入等缺陷,这就使得设计和施工人员需要花费大量的时间和精力去对照我国标准去修改模型,完善模型相关属性[11].为提高工作效率希望通过应用Revit外部数据库编辑工具Access将相关规范添加到数据库中,完成对Revit数据库的编辑,然后将相关修改信息通过Access重新导入到Revit模型中,实现Revit模型信息与相关施工规范的对接,使得施工人员在应用Navisworks查看模型时能够根据更加全面的规范信息进行施工,方便施工的进行[12],并通过施工单位在应用过程中将相关施工问题、施工修改意见、施工人员信息等的导入,完善工程信息的数据库,保证建筑信息的正确、完整性.

对于建筑行业数据库管理建设的整体流程,数据库的管理完善只是其中一个部分,更重要的是施工方对于现场施工信息的收集和整理.在对大量工程实例进行分析后发现,工程进行顺利与否,主要取决于施工过程中各单位甚至个体的沟通,而沟通能否顺利进行直接取决于信息是否对等.良好的信息交流渠道能够保证信息在其中顺利的流通,使每个个体能够清楚自己的职责,顺利完成本职工作,是保证工程顺利进行的关键.施工现场提供信息的准确性以及及时性,更直接关系到决策人员对施工管理工作的把控以及数据库的整体健康运行.

针对BIM在应用过程中的不足,以数据库弥补数据信息的缺失,可以保证建筑信息对于各参建方相对完备,保证信息沟通渠道的畅通.

2 数据库应用于机电模型的相关研究

对于建筑施工来说,建筑各方可以从已有的BIM模型中查询到模型的相关信息,并根据这些信息对建筑工程加以管理和掌控.本文以机电安装为例,分析机电安装过程中,如何将相关规范添加至BIM模型中.

2.1 机电模型存在的问题研究

机电安装作为建筑施工过程中一个相对复杂的施工过程,主要包括电气工程、消防工程、暖通工程、给排水工程等.由于机电设计过程中,设计人员获得的建筑信息有限,加上机电安装系统同时涉及几大专业,多种管线通常被设计人员在水平排布上按功能分区安放在同一位置,这就造成在施工阶段,机电施工人员须重新设计各专业管线标高,既浪费时间也容易造成管线碰撞、净高不足.而BIM技术的虚拟建设,以三维模型为依托,将包括电气、消防、通风空调、给排水在内的机电工程的三维模型拟合进BIM模型中,通过相关软件对模型进行漫游、碰撞检查等,发现此前设计图纸中被忽略的由于管线排布重复而影响建筑使用功能的问题,对管线进行优化处理[13].然而,BIM模型虽然能很好地发现并解决管线碰撞、净高等给施工带来的困扰,但BIM模型的实际应用存在建筑信息相对匮乏、无法通过模型得到更多的施工所需信息的困难.

应用数据库对模型信息的补充,可以很好地弥补信息不足的困难;并且在实际工程中通过数据库对模型信息进行补充,能够节省大量的人力资源,指导施工顺利进行.

2.2 实例研究

百色干部学院规划用地面积约600亩,总建筑面积约9.0×104m2,计划建设13号楼,单体建筑30余栋,按一次性容纳培训学员800人设计.学院建设内容主要包括教学区、活动区、宿舍区、会议中心、文体中心、景观绿地等功能区.本文将以6号楼的暖通模型为例,具体说明数据库应用于机电模型的相关操作.

根据对施工现场及相关管理人员的走访调研,参照 《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50304-2012相关规定,将验收规范中有关检验批质量验收记录的相关内容添加到模型中,使得模型对于项目信息的表达更加完整,模型查看者能够更清晰的了解工程名称、分项工程名称、验收部位、施工单位、专业工长、项目经理、施工执行标准名称及编号、分包单位、分包项目经理、施工班组长等信息,并在暖通模型中找到相关数据条目,应用Access数据库对Revit数据库信息进行编辑,使验收规范中的内容与模型中的相关构件一一对应.如现场安装暖通风管的施工工长是王XX,将此信息条目在数据库中找到并编辑,修改后的access文件表现在Revit模型的属性列表中,并在revit中选择该段风管通过属性查看框查看[14].相关内容录入完成后,将模型导入到Navisworks软件中进行查看.利用Navisworks的相关功能将《通风与空调工程施工质量验收规范》的部分施工验收规范显示在模型中,如图2所示.

图2 在Navisworks上的表现
Fig.2 Performance on Navisworks

目前,对于施工现场人员将施工信息快速高效的与模型进行链接的方法有两种:利用Data Tools工具以及相当于PPT超链接功能的Navisworks针对各个构件的链接功能.对于Data Tools工具,实现方式与前面说的利用Access对Revit的模型数据库进行编辑的方法大体相同,根据模型构件本身在数据库中的编号,对数据库信息进行填充,并将数据赋予模型,是另一种形式的数据库编辑模式,便于模型查看,但考虑到Navisworks软件不便于现场施工人员使用,采用对模型构件进行链接的方法更可行.其主要原因为:第一,操作简单,只要在Navisworks找到相关构件,然后将这一构件与相关文件进行链接即可;第二,兼容性良好,与office相关办公软件以及图片均可进行链接,不用考虑各种施工文件格式的不同.主要缺点是链接的文件在与其他几方协同时,必须保持其存储路径不变;查看这些链接的文件时,也必须不断地点选,无法像数据库那样直观地表现在模型上.如表1所示.

从表1中可以看出,在可操作性和兼容性方面,链接要优于Data Tools,而在储存和显示效果方面,Data Tools要优于链接.

表1 Data Tools与链接的优劣对比
Tab.1 Contrast between Tools Data and the advantages and disadvantages of the link

注:+优;-劣

3 结束语

运用BIM技术,将验收规范导入到BIM模型中,形成建筑三方联动的施工体系,更加高效地指导建筑施工的进行.根据BIM模型,应用外部数据库编辑工具Access软件,结合施工验收规范,将施工阶段所需的相关规范信息通过BIM模型表达出来,并通过数据库信息同模型的关联性,实现模型对施工信息表达的实时性,通过BIM模型联系参建各方,将施工责任明确到个人,提高施工效率,减少因工期、人员、变更引起的施工阻碍,提高施工质量.

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Construction information management based on databaseof BIM

CHEN Hua,WANG Peng-kai,DENG Lang-ni,GUO Liang,LIAO Ling,HUANG Yu-yong
(School of Civil Engineering and Architecture,Guangxi University of Science and Technology,Liuzhou 545006,China)

Abstract:In this paper,we discuss the information absence of buildings when BIM is used in the construction.The Access software is used to edit the information from the database,modifying the data of Revit model to compensate for the lack of relevant message about the construction.As a result,construction personnel can easily check the models and the information by using the Navisworks.Meanwhile,the database editors can modify the database through the information collected by the construction personnel.A virtuous cycle that the information of construction can completely be delivered from the design stage to construction stage and construction stage to design stage is realized.And a better guidance of BIM for building construction is achieved.

Key words:BIM;Revit;Navisworks;Access;database;construction

中图分类号:TU17

文献标志码:A

(学科编辑:黎 娅)

文章编号:2095-7335(2017)03-0047-05

DOI:10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2017.03.007

收稿日期:2016-09-23

基金项目:国家自然科学基金项目(51568008);广西高校中青年教师基础能力提升项目(KY2016YB248);广西自然科学基金项目(2013GXNSFBA019261)资助.

作者简介:陈华,硕士,副教授,研究方向:结构工程,E-mail:chhuaua@163.com.