BIM和3D打印新技術(shù)對建筑行業(yè)未來的影響

封天賜 張高杰

【摘 要】隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，作為中國三大產(chǎn)業(yè)的建筑行業(yè)將這些技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，當(dāng)前，普遍應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的新技術(shù)有一個(gè)非常重要的特點(diǎn)就是提供了在單一環(huán)境之下可以拓展的模型，所謂單一模型其實(shí)是非常靈活的，可以隨時(shí)補(bǔ)充或者添加更多的信息。現(xiàn)如今，在建筑行業(yè)中BIM新技術(shù)和3D打印技術(shù)于建筑領(lǐng)域的應(yīng)用正在逐漸成為設(shè)計(jì)師們和建造師們工作的常態(tài)，涉及單體建筑，建筑綜合體，甚至城市規(guī)劃設(shè)計(jì)。所以對于未來的建筑行業(yè)是對新技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)BIM新技術(shù)和3D打印技術(shù)應(yīng)用對未來的影響更是有益，新技術(shù)影響著項(xiàng)目的方方面面，加強(qiáng)新技術(shù)是十分重要的。

【關(guān)鍵詞】新技術(shù) 應(yīng)用 發(fā)展 影響

“科技創(chuàng)新，就像撬動地球的杠桿，總能創(chuàng)造令人意想不到的奇跡”，習(xí)近平主席在中國科學(xué)院第十七次院士大會，中國工程院第十二次院士大會上講的這句話，正在不同的領(lǐng)域發(fā)展，在建筑行業(yè)更是尤為突出，現(xiàn)在我們住的房子，休閑場所，如今也能用3D打印機(jī)打印出來，例如：蘇州工業(yè)園數(shù)棟房子，武漢東湖漢街萬達(dá)廣場等等。對中國和國外基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的新技術(shù)都頗有研究的理查德·亨弗萊認(rèn)為：“在我看來，要應(yīng)對建筑行業(yè)的挑戰(zhàn)就必須增加透明度，這樣才能更好地獲得融資，同時(shí)更好的管理復(fù)雜工程因此把建筑領(lǐng)域中的BIM引入到建筑當(dāng)中，其最關(guān)鍵不是特定的產(chǎn)品，而是由技術(shù)所支持的一系列過程的變革。”所以我們應(yīng)在建筑行業(yè)大力發(fā)展BIM新技術(shù)和3D打印技術(shù)，使得我們國家的經(jīng)濟(jì)和管理水平大幅度的提升。

1 BIM技術(shù)對現(xiàn)代建筑的推動力

在美國業(yè)主和政府會很自然地將基礎(chǔ)設(shè)施與BIM聯(lián)系在一起，而中國很多人都不知道BIM是什么，BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)建造管理的數(shù)據(jù)化工具，通過參數(shù)模型整合各種項(xiàng)目的相關(guān)信息，在項(xiàng)目策劃、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過程中進(jìn)行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應(yīng)對。早在2013年英國政府就已經(jīng)規(guī)定在2016年之前所有公共設(shè)施都要使用BIM。有這樣規(guī)定的國家可以說是越來越多，例如：日本、巴西、墨西哥、芬蘭、德國等，都要求建筑從設(shè)計(jì)到施工都必須使用BIM技術(shù)來完成。因此中國建筑行業(yè)也在國內(nèi)不斷推出相關(guān)措施，如北京，率先在2014年9月發(fā)布BIM地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)；2014年10月29日，上海市政府頒布了《關(guān)于在上海推進(jìn)建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用的指導(dǎo)意見》，明確規(guī)定大型項(xiàng)目和重點(diǎn)項(xiàng)目，全面應(yīng)用BIM技術(shù)。中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)院BIM所所長魏來說出關(guān)于BIM審批的三個(gè)條件：標(biāo)準(zhǔn)化的交付體系，成熟的軟硬件系統(tǒng)，符合BIM特征的審批思維。在2015年舉辦的中國第五屆BIM論壇上，中國院與同行業(yè)分享了BIM3.0—中國本土化BIM整體解決方案并且分享了中國院這套經(jīng)過多項(xiàng)目測試、實(shí)踐、總結(jié)的整體解決方案。所以我們可以看出現(xiàn)在的很多國家對于BIM技術(shù)都是是十分重視的，現(xiàn)在的時(shí)代已經(jīng)是新技術(shù)的時(shí)代了，BIM技術(shù)對現(xiàn)代建筑的推動力是十分明顯的，所以我們要大力發(fā)展BIM新技術(shù)。

2 利用BIM技術(shù)從設(shè)計(jì)到施工的無縫轉(zhuǎn)移技術(shù)

當(dāng)前，普遍應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的新技術(shù)有一個(gè)非常重要的特點(diǎn)就是提供了在單一環(huán)境之下可以拓展的模型，雖然是單一環(huán)境但是卻非常靈活的，它可以隨時(shí)補(bǔ)充或添加更多的信息。然后再通過云收集這些信息，上傳后可以通過不同的終端進(jìn)行瀏覽，并且隨時(shí)可以看到設(shè)計(jì)的模型。在這些環(huán)節(jié)當(dāng)中最重要的一點(diǎn)就是設(shè)計(jì)到施工的環(huán)節(jié)，使用Autodesk InfraWorks這個(gè)平臺，可以實(shí)現(xiàn)無縫轉(zhuǎn)移的技術(shù)，緊接著就是施工環(huán)節(jié)。中國黃登水電站這個(gè)大型水壩項(xiàng)目就包括InfraWorks在內(nèi)的新技術(shù)，利用BIM技術(shù)收集大量的建筑數(shù)據(jù)然后再將這些數(shù)據(jù)輸入，建立一個(gè)3D模型之后，就可以完成設(shè)計(jì)了，這是基于一定程序的過程，是以規(guī)則為基礎(chǔ)的一個(gè)過程。但是要想把BIM所生成的數(shù)據(jù)和顧客原有資產(chǎn)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)結(jié)合在一起，便需要使用InfraWorks了，它會把數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，在項(xiàng)目最終結(jié)束的時(shí)候，我們也可以利用InfraWorks進(jìn)行數(shù)據(jù)的維護(hù)和管理，也有一些客戶會把InfraWorks處理過的數(shù)據(jù)和他們的資產(chǎn)信息結(jié)合在一起，所以對于這種類似的情況，現(xiàn)在我們可以創(chuàng)造出進(jìn)入式的3D數(shù)據(jù)。對于這些建模之后的數(shù)據(jù)我們不僅可以拿到實(shí)地去指導(dǎo)建筑工程，而且還可以將這些數(shù)據(jù)在未來城市的規(guī)劃和建筑的規(guī)劃可以更好地處理和發(fā)展。所以我們不再只是利用BIM處理數(shù)據(jù)而是可以使用BIM這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑的設(shè)計(jì)到施工的無縫轉(zhuǎn)移了，可以看出BIM技術(shù)在生活中是十分實(shí)用的，所以必須大力加強(qiáng)BIM技術(shù)在建筑中的使用。

3 BIM技術(shù)對超高層建筑的智能深化

對于超高層建筑智能深化有三個(gè)特點(diǎn)：超高層的技術(shù)特點(diǎn)，深入施工設(shè)計(jì)的工藝仿真模擬，結(jié)合前沿技術(shù)。當(dāng)BIM近年來在設(shè)計(jì)領(lǐng)域引領(lǐng)風(fēng)騷之時(shí)，施工行業(yè)的建筑數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用也沒有絲毫的落后，并且在建筑行業(yè)里擁有著越來越多的案例。與此同時(shí)，更高層次的BIM實(shí)踐應(yīng)用也的確大大提高了建筑企業(yè)的生產(chǎn)效率、管理能力，同時(shí)也提升了工程建設(shè)的集成化程度。中建三局第二建設(shè)有限責(zé)任公司安裝公司就一個(gè)應(yīng)用BIM技術(shù)在建筑中的完美實(shí)踐，在深圳建造了深圳太平金融中心這棟超高層建筑。也因?yàn)锽IM技術(shù)的深化應(yīng)用，使得中建三局第二建設(shè)有限責(zé)任公司安裝公司走出了智能管理的新路，在建筑行業(yè)領(lǐng)域得到了大家的一致贊賞，同時(shí)也積累了在超高層建筑項(xiàng)目施工的經(jīng)驗(yàn)。深圳太平金融中心這棟超高層建筑包括了：具有世界上最大的采光井，世界上獨(dú)一無二的九面體單元板塊等等，所以中建三局第二建設(shè)有限責(zé)任公司整個(gè)項(xiàng)目都著眼于數(shù)字化建造目標(biāo)上，并盡可能實(shí)現(xiàn)整個(gè)大樓全生命周期管理的數(shù)字化平臺和相應(yīng)的管理手段。在深入施工設(shè)計(jì)的工藝仿真模擬這一特點(diǎn)上的建筑，例如：上海中心大廈，金茂大廈，上海環(huán)球金融中心等等，隨著BIM應(yīng)用在超高層建筑上不斷的深入隨之而來的問題是運(yùn)維階段，BIM的突破只能是在運(yùn)維管理方面的突破，但是以現(xiàn)在的技術(shù)想要在運(yùn)維階段有所突破基本還是很難實(shí)現(xiàn)的，采用了Autodesk Revit Architectrue軟件建立模型再利用Autodesk Navisworks Manage進(jìn)行三維渲染，動態(tài)漫游及施工工序的演示。這種技術(shù)和BIM模型分析CFD的演算相似度達(dá)到70%這也就基本能解決一些施工工藝方面的模擬和能源消耗方面等問題了。從BIM技術(shù)的拓展功能來看，我們要不斷發(fā)展從各個(gè)方面去發(fā)現(xiàn)新的技術(shù)，來提高建筑在施工環(huán)節(jié)中的品質(zhì)和質(zhì)量，但是更為重要的是在完善BIM技術(shù)自身外，我們也需要與前沿技術(shù)相結(jié)合，不斷去推廣和開拓更多的使用功能。使的建筑更加美觀和實(shí)用。從BIM對超高層建筑的智能深化我們可以看出誰先掌握了這樣技術(shù)就可以脫穎而出就例如中建三局第二建設(shè)有限責(zé)任公司。所以大發(fā)展建筑行業(yè)技術(shù)是十分重要的

4 BIM和3D打印技術(shù)在建筑上的混合使用

必須承認(rèn)，基礎(chǔ)設(shè)施要比單純的建筑項(xiàng)目更為復(fù)雜，畢竟，基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目并不是白紙一張從頭開始，它面臨著現(xiàn)有環(huán)境的制約，這也就是為什么我們需要用真實(shí)環(huán)境來建模。同時(shí)因?yàn)榻ㄖ袠I(yè)還涉及了不同的學(xué)科，需要多方的協(xié)調(diào)，另外大型建筑項(xiàng)目也會影響大眾，還需要考慮對于人們生活是否有著很大的影響，所以建筑這一行業(yè)更應(yīng)當(dāng)使用BIM新技術(shù)和3D打印技術(shù)，武漢東湖漢街萬達(dá)廣場，是萬達(dá)集團(tuán)迄今為止建成的最高端的購物中心，由國際知名荷蘭UN Studio設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)的，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中打破了以往萬達(dá)廣場的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，甚至突破了國家規(guī)范，力求每一個(gè)細(xì)節(jié)做到完美。首先利用BIM處理大量的數(shù)據(jù)建立了3D模型，其次利用3D打印技術(shù)將玻璃打印出來，最為關(guān)鍵的是此次施工中運(yùn)用了世界唯一的全彩數(shù)碼3D打印技術(shù)，釉彩紋玻璃運(yùn)用了全彩數(shù)碼打印，其中所做的雙面打印是國內(nèi)還沒有出現(xiàn)的。3D打印建筑架構(gòu)首先來源于美國，如果我們利用BIM技術(shù)建立建筑模型，再利用3D打印機(jī)將建筑打印出來，那么我們的經(jīng)濟(jì)水平和管理水平將會提升很快，當(dāng)初的鋼結(jié)構(gòu)使得全世界都很出名的鳥巢花時(shí)5年時(shí)間才完成，如果運(yùn)用了3D打印機(jī)還需要那么長的時(shí)間嗎？并且國內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)的建筑依然很少，一旦我們擁有了3D打印技術(shù)完全可以實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑的國家了。針對建筑行業(yè)領(lǐng)域的新技術(shù)平臺Autodesk InfraWorks之所以了不起，就在于它可以3D的環(huán)境之下對于不同的方案進(jìn)行比較評估，而且這個(gè)模型是基于真實(shí)的環(huán)境的模型。從時(shí)間上來講，你也可以看到不同的設(shè)計(jì)方案，不同的選擇，可以提前進(jìn)行比較，從而保證在整個(gè)生命周期當(dāng)中實(shí)現(xiàn)貫穿始終的效果。所以我們不僅只發(fā)展BIM技術(shù)同時(shí)也需要發(fā)展3D打印技術(shù)，這樣我國的建筑行業(yè)才會有所突破。

5 3D打印技術(shù)對未來建筑的影響

3D打印技術(shù)對于生產(chǎn)者來說，可大幅降低生產(chǎn)成本，提高原材料和能源的使用效率，減少對環(huán)境的影響，它還使消費(fèi)者能根據(jù)自己的需求量身定制產(chǎn)品。3D打印機(jī)既不需要用紙，也不需要用墨，而是通過電子制圖、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、激光掃描、材料熔化等一系列技術(shù)，使特定金屬粉或者記憶材料熔化，并按照電子模型圖的指示一層層重新疊加起來，最終把電子模型圖變成實(shí)物。其優(yōu)點(diǎn)是大大節(jié)省工業(yè)樣品制作時(shí)間，且可以“打印”造型復(fù)雜的產(chǎn)品。因此我認(rèn)為，這種技術(shù)代表制造業(yè)發(fā)展新趨勢。將這種技術(shù)應(yīng)用于建筑中會對建筑制造時(shí)間縮短，效率會大大提高，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)和管理的水平。所以我們需要加快我們的發(fā)展速度，掌握3D打印技術(shù)不再被別人牽制。我們同樣可以建造成像悉尼歌劇院，埃菲爾鐵塔等著名的建筑。

6結(jié)語

建筑領(lǐng)域的新技術(shù)對未來的影響是及其重要的。現(xiàn)在的是信息時(shí)代，信息時(shí)代的主要特征必將滲透到未來建筑的各個(gè)方面，包括BIM方面，工程進(jìn)度管理方面，建筑數(shù)據(jù)的收集等等。所以我們需要在建筑行業(yè)發(fā)展我們的BIM技術(shù)和3D打印技術(shù)，但是在實(shí)行新技術(shù)的同時(shí)我們必須實(shí)行可持續(xù)發(fā)展和人性化，建筑節(jié)能不僅要落實(shí)到具體建筑施工中，而且要貫徹最后建筑物的使用過程中。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜鴻翰，楊光，計(jì)增龍.《探究BIM在建筑施工中的應(yīng)用》.中國建筑一局有限公司東北區(qū)域公司.

[2]《BIM的發(fā)展趨勢》.21世紀(jì)建筑設(shè)計(jì)網(wǎng).2012.

[3] 李菲秘，田浩.《BIM帶來的建筑產(chǎn)業(yè)革命》.2013.