BIM技术应用：参数化设计

参数化建模的目的是推行建设工程设计、施工和管理工资中的工程信息的模型化和数字化,以避免信息流失和减少交流障碍,它的特点是为设计和施工中建设项目建立和使用互相协调的、内部一致的及可运算的信息。建立的建筑模型是一个各种信息协调一致的整合型数据库,提供了极其完整的设计信息,达到必要的详细度和可信度,为设计人员增加了许多的附加设计能力。参数化建模将会成为未来建筑设计信息化发展的核心。

从概念上讲,建筑信息建模工具是不同种类的基于对象的参数化建模系统。它们是不同的,因为它们有自己的一套预定义的对象族,每个可能有不同的程序化的行为,正如上节所述。主要的BIM建筑设计工具提供的预定义对象族的相对完整清单见表4-2。这些预定义对象族的系列可以很容易地适用于每个系统的建筑设计中。

除了厂商提供的对象族,有许多网站提供额外的对象族的下载和使用。这在现代,相当于可用于早期二维制图的图块库,但它们更有用,功能更强大。这些对象族包括家具、管道、电气设备和混凝土专用固件等,可作为通用对象和特定产品模型。

BIM对象的内置行为表明了它们如何连接到集合中,并如何自动调整自己的设计以适应其他对象的变化。例如,当其他墙体或顶棚变化时墙体做出的更新。另一个是大多数系统中当四周的墙体发生变化时,墙体包含的空间如何更新。这些对象类也定义了哪些特征可以与建筑的对象相关联。关联是制作级别BIM应用程序中的基本功能。一堵墙的面是否可以进行连接(在预制混凝土中经常需要的一个功能)?因为这种可能的限制,用户可以扩展给定的基础对象族,或创建新的族以解决BIM软件人员没有预计到的问题是很重要的。

表4-2　主要建筑设计应用中内建构建族(Chuck Eastman,2011)(www.xing528.com)

　　此外,建筑工具与其他行业工具在功能上的一个区别是需要明显地表示被建筑构件包围的空间。有利环境的建筑空间是建筑物的主要功能,形状、体积、曲面、环境质量、光照和室内空间等其他可表示的属性都是评价设计好坏的关键因素。直到建筑CAD系统的出现,建筑空间才能清楚地被表达。CAD系统采用类似绘图系统的方式表达对象,把对象表示为由用户定义的多边形,并且有相关名称的空间。从2007年开始,由于美国总务管理局(GSA)的要求,BIM设计应用程序能够自动产生和更新空间体积。如今,大多数BIM设计应用程序用一个由墙和楼板的交点确定并且能自动生成和更新的多边形来定义一个建筑空间。多边形延伸到顶棚平均高度或可能被斜面的顶棚修整。旧的手工方法有着所有手工工作的弱点:用户必须管理墙体边界和空间的一致性,使得更新工作既乏味又容易出错。但是新的定义并不完美:它仅适用于垂直墙体和平整的地面,会忽略墙体的垂直变化,并且往往不能表达非水平的顶棚。

建筑师最初的工作是确定建筑元素的象征性形状。但是工程师和建造商必须处理建造的形状和布局,这不同于象征性的设计,必须加入建造级别的信息。而且,形状会随着应力、重力、偏移、温度带来的膨胀和收缩而变化。为使建筑模型变得更加广泛地用于直接加工,参数模型的形状生成和编辑这些方面将需要BIM设计应用程序的其他功能。

参数化建模是重要的生产能力,它使低级别的变更能够自动更新。如果不是参数化功能使自动更新功能实现,三维模型将不会在建筑设计和生产中富有成效。然而,这里有着隐含的影响。每个BIM工具会随着参数化建模实施程度,所提供的参数对象族、内嵌的规则,以及由此产生的设计行为的不同而变化。定制一些对象族的行为涉及一定水平的新的专业知识而这些知识不是在当前的建筑、施工和建造的场所能够获得的。