¿Introducción al modelado de información de construcción de estructuras espaciales (SPBIM)?
El modelado de información de construcción es una nueva tecnología que lleva la tecnología de la información en la industria de la construcción a un nuevo nivel. Su aplicación integral tendrá un impacto inconmensurable en el progreso científico y tecnológico de la industria de la construcción y mejorará enormemente el grado de integración de los proyectos de construcción. Para cumplir con el desarrollo de las tendencias de diseño internacionales y mantenerse al día con el ritmo del progreso tecnológico, el Instituto de Investigación y Diseño Arquitectónico de Beijing discutió la aplicación de esta tecnología en el diseño de estructuras espaciales y propuso un plan preliminar. 1 Los métodos de diseño existentes son insuficientes. 1.1 No se puede garantizar la coherencia, precisión e integridad de los datos de diseño. Después de la introducción de CAD (diseño asistido por computadora), CAM (fabricación asistida por computadora), CAE (ingeniería asistida por computadora) y ERP (planificación de recursos empresariales) en el diseño de estructuras espaciales, se produjo una gran cantidad de dibujos electrónicos. Estos dibujos electrónicos están dispersos entre las computadoras de todos los participantes del diseño, lo que resulta en dificultad para consultar los dibujos electrónicos, poco placer de visualización, transmisión de datos lenta y baja utilización. Además, estos archivos a menudo se destruyen o se pierden por diversas razones, lo que representa una gran seguridad. y Riesgos de calidad. Las desventajas de este método son (1) no se puede garantizar la coherencia, precisión e integridad de los datos de diseño y construcción, porque después de que las empresas constructoras implementan CAD, CAM, CAE, ERP y otras tecnologías, intercambian una gran cantidad de dibujos y archivos en papel. , lo que genera serios obstáculos para el intercambio y la comunicación de información. Además, estos dibujos y documentos están hechos a mano por todos los participantes y aún existen errores y omisiones, lo que traerá grandes riesgos de seguridad para trabajos futuros. (2) Es imposible realizar la integración y el intercambio de datos de varios sistemas de aplicaciones dentro del equipo de diseño. Esto da como resultado que los silos de información se encuentren en un estado de separación y fragmentación. Esto trae grandes inconvenientes para la gestión unificada de la información, el intercambio de información y la comunicación de las empresas de construcción. 1.2 Una gran cantidad de trabajo repetitivo requiere mucho tiempo y trabajo, y falta una estructura espacial para heredar y utilizar el trabajo existente. Incluso con más innovaciones, la mayor parte de su trabajo sigue siendo un trabajo repetitivo basado en la herencia de sus predecesores. En la etapa de diseño tradicional, los métodos de dibujo estándar generalmente se utilizan para reducir el trabajo repetitivo de los diseñadores. Sin embargo, debido a problemas como dibujos dispersos, modificaciones locales problemáticas y dificultades para cambiar las dimensiones, estos problemas siempre han sido el cuello de botella de las referencias de dibujos estándar. En la etapa de diseño CAD, el trabajo de diseño repetitivo se completa mediante copia y luego se desarrollan algunas herramientas basadas en diseño paramétrico para diseñar topologías geométricas similares pero de tamaño variable. Sin embargo, estas herramientas no están conectadas a la base de datos, por lo que no se puede obtener mucha información de cálculo y los gráficos no son entidades tridimensionales, por lo que no se pueden realizar diversas inspecciones. 1.3 Los datos no se pueden compartir con varios programas para lograr el intercambio oportuno de datos profesionales. Al diseñar estructuras espaciales, se necesita una gran cantidad de software especializado, como verificación del diseño de nodos, diseño de pernos, diseño de soportes, análisis elastoplástico dinámico, análisis de ensamblaje estructural, investigación de ingeniería eólica estructural, análisis estructural bajo campos de temperatura desiguales, etc. En la etapa de diseño CAD, los canales de intercambio de datos a menudo no son fluidos, lo que hace que muchas tareas requieran mucho tiempo. 1.4 No se puede garantizar la coherencia, precisión e integridad de los datos de diseño, construcción y posgestión. Los dibujos actuales de la unidad de diseño no pueden realizar la integración y el intercambio de datos de varios sistemas de aplicaciones durante el proceso de construcción. De hecho, después de la adopción por parte de muchas unidades de diseño, no hay canales de datos en sus sistemas de información y los sistemas de unidades CAE, CAM y ERP los ingenieros de las unidades de construcción todavía necesitan gastar mucha energía en el procesamiento de los resultados del diseño, como por ejemplo. como: presupuesto del proceso de construcción, Avance estadístico, clasificación y resumen de planos, estadísticas de diversas horas de trabajo y gastos, resumen de informes requeridos para la producción, etc. Además, la lista de materiales de diseño de productos y la lista de materiales de diseño de procesos de muchas empresas no se pueden generar automáticamente mediante sistemas CAD y CAM, y todavía hay mucho trabajo manual y entradas repetidas. Esto se debe a que los canales de información para las tecnologías de estructuras espaciales como CAD, CAM y ERP no son fluidos. En la actualidad, la mayoría de las aplicaciones son aplicaciones únicas dispersas y aisladas, que no tienen la capacidad de integrarse entre sí y no pueden realizar la transmisión e intercambio automático de información entre sistemas. Como resultado, se han formado islas de información en todos los aspectos, desde el diseño, la construcción hasta la posgestión, lo que ha traído grandes inconvenientes para la gestión unificada, el intercambio de información y el ciclo completo de las estructuras espaciales. Por lo tanto, sólo la integración de la información de la unidad de diseño y la informatización aislada de las unidades de diseño, construcción y usuario, en lugar de la informatización general de todo el ciclo de vida de la estructura espacial, no podrán disfrutar de los beneficios de la plena integración. Informatización del ciclo.
2. Antecedentes para seleccionar la plataforma de desarrollo En los últimos años, el Instituto de Investigación de Estructuras Complejas del Instituto de Diseño Arquitectónico de Beijing ha realizado un análisis preliminar del programa y un diseño conceptual a través de una investigación cuidadosa basada en la recopilación de datos, la investigación y el aprendizaje de unidades hermanas, y ha determinado. el diseño del programa, y con base en el estudio de las funciones de Revit, se planificó la estructura espacial del Building Information Modeling (SPBIM). La primera tarea al establecer un modelo de información de estructura espacial es seleccionar una plataforma. Actualmente existen cuatro software maduros que se pueden desarrollar como sistemas de información de construcción de estructuras espaciales: el software de la serie Revit de Autodesk, el software de la serie Bentley de Bentley Engineering Software, el software ArchiCAD de Graphisoft y el software ALLPLAN de Nemetschek. Entre ellos, el software ArchiCAD de Graphisoft está orientado principalmente al diseño arquitectónico y su alcance es relativamente limitado. Los productos de software de otras especialidades deben conectarse al software de otras empresas, lo que tiene ciertas limitaciones. Con base en el software utilizado actualmente en nuestro instituto y los resultados de la encuesta de los cuatro software de dibujo y modelado de sólidos tridimensionales mencionados anteriormente, decidimos elegir Revit de Autodesk como plataforma para el diseño de modelos de información de construcción. Después de años de arduo trabajo, Autodesk ha creado una serie de productos de software como planificación de proyectos de construcción, lectura de documentos de diseño y disfrute de sitios web. Especialmente después de adquirir los productos Revit y NavisWorks, quiere extender la aplicación de la tecnología BIM a los sectores medio y bajo de la industria de la construcción, es decir, las etapas de construcción y administración de propiedades, hasta el final del ciclo de vida del edificio. Los principales productos son: Revit Architecture, Revit Structure, RevitMEP, AutoCAD Civil 3D, Autodesk NavisWorks, Autodesk Buzzsaw, etc. Revit integra información de construcción en forma de base de datos CentralProject. 3 Introducción a SPBIM El sistema de modelado de información de construcción de estructuras espaciales (SPBIM) tiene las siguientes características. El diseño de parámetros de 3.1 es una herencia del trabajo anterior. Ahora, con el desarrollo de la tecnología de la información electrónica, los ingenieros pueden centrarse en la innovación y la mayor parte del trabajo de un proyecto lo realizan personas mayores. Las barras y nodos de una estructura espacial se definen como familias. Cuando se trata de todas las familias, simplemente defina componentes similares y complete los datos relevantes en el cuadro de diálogo, formando un gráfico tridimensional. El gráfico se almacena automáticamente en la base de datos una vez formado. A través de la conexión entre la base de datos y el software de gráficos, los gráficos tridimensionales del edificio se pueden mostrar en la pantalla de la computadora, los gráficos tridimensionales se pueden proyectar rápidamente en el plano bidimensional a través de la tecnología de la información y la base de datos se puede modificado a través del cuadro de diálogo para completar la modificación del modelo. La información se puede reflejar en el modelo 3D en tiempo real. Es decir, siempre que se modifiquen los datos, los gráficos se pueden modificar automáticamente y los dibujos bidimensionales reflejados en cada plano de proyección también se modifican en tiempo real. En otras palabras, BIM puede proporcionar a los diseñadores un método de modelado sencillo y práctico. Al mismo tiempo, este método tiene la función de gráficos tridimensionales, lo que permite a los diseñadores observar visualmente sus trabajos de diseño y proporciona un medio conveniente para modificar este modelo digital. Todo el modelo de construcción y todo el conjunto de documentos de diseño se almacenan en una base de datos integrada y todo es paramétrico y está interconectado. El modelado paramétrico es importante para BIM porque esta tecnología produce información de construcción coordinada, internamente consistente y procesable, que es una característica central de BIM. Si se utiliza una solución CAD, la representación bidimensional de la información (gráficos o representaciones) parece similar a la forma de salida de la herramienta de modelo de construcción paramétrico, pero la esencia es muy diferente. En comparación, las herramientas de modelado de edificios paramétricos facilitan la coordinación de todos los datos gráficos y no gráficos: todas las vistas, dibujos, tablas, etc. , porque todas son vistas bajo la base de datos. Tomando la cuadrícula como ejemplo, durante la optimización de la cuadrícula, los miembros cambiarán y podrán escribirse en una nueva base de datos para formar nuevas entidades. El modelo guarda esta relación de datos y todos los miembros se actualizarán. Si un solo miembro se mueve, se moverá automáticamente en todas las vistas y dibujos en los que aparece, y se corregirán todas las dimensiones asociadas. La conexión bidireccional y la inmediatez inherentes al modelado paramétrico, así como la entrega integral de cambios, dan como resultado modelos confiables, coordinados y de alta calidad, lo que hace que el proceso de diseño, análisis y documentación basado en datos sea más conveniente.
En el modelo de información de construcción, el componente del edificio no es sólo un componente visual virtual, sino que también puede simular algunas propiedades no geométricas distintas de la forma geométrica, como el grado de resistencia al fuego del material, el coeficiente de transferencia de calor del material, el costo del componente, información de adquisición y peso, condiciones de estrés, etc. Los elementos componentes básicos de Revit se denominan familias, que son paramétricas e incluyen no sólo información física, sino también información funcional, etc. Los parámetros de esta familia de vigas incluyen parámetros de descripción, parámetros de posición espacial, parámetros físicos, parámetros de identificación, parámetros de materiales, modelos de análisis de tensiones, etc. Esta información de parámetros se almacena en forma de una base de datos utilizando la familia de componentes como soporte y se puede utilizar durante todo el ciclo del proyecto. El software BIM realiza modelado tridimensional basado en tecnología de asociación de datos. Una vez establecido el modelo, se pueden generar a voluntad varios dibujos bidimensionales de planos, elevaciones y secciones. No es necesario dibujar la planta a la vez y luego dibujar las vistas en alzado y en sección por separado, evitando inconsistencias entre diferentes vistas. Cree correlaciones consistentes y en tiempo real entre los datos de ingeniería, y cualquier cambio en los datos de la base de datos se reflejará inmediatamente en otras ubicaciones relacionadas. En otras palabras, siempre que se modifique cualquier dibujo, como un plano de planta, las modificaciones relevantes se pueden expresar inmediatamente en dibujos relevantes como alzados, secciones, representaciones, tablas estadísticas detalladas, etc. para evitar inconsistencias en el dibujo. Esto puede reducir los errores causados por el diseño, mejorar la eficiencia del proyecto y garantizar la calidad del proyecto. En Revit, los componentes se actualizan automáticamente cuando cambian los parámetros. Siempre que la altura de la viga h y el ancho de la viga b se cambien en los parámetros, la viga cambiará automáticamente en la vista en planta, en elevación y en la vista tridimensional.
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