Моделирование в строительстве

Моделирование в строительстве и архитектуре

В современных условиях стало невозможно эффективно обрабатывать прежними средствами хлынувший на проектировщиков огромный (и неуклонно возрастающий) поток «информации для размышления», предваряющей и сопровождающей моделирование и проектирование.

Причем поток этой информации не прекращается даже после того, как здание уже спроектировано и построено и начинается активная фаза «жизненного цикла» здания.

Подход к проектированию зданий через их информационное моделирование предполагает сбор и комплексную обработку всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, когда здание и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект.

Правильное определение этих взаимосвязей, а также точная классификация, хорошо организованное структурирование и достоверность используемых данных – залог успеха информационного моделирования.

Новый подход к проектированию объектов получил название Информационное моделирование зданий или сокращенно BIM (от принятого в английском языке термина Building Information Modeling).

На сегодняшний день термин BIM, получивший в мире всеобщее признание и широкое распространение, считается доминирующим в области строительства и архитектуры.

Что понимается под BIM

Информационная модель здания (BIM) – это числовая информация о проектируемом или уже существующем объекте:

– хорошо скоординированная, согласованная и взаимосвязанная;

– поддающаяся расчетам и анализу;

– имеющая геометрическую привязку;

– пригодная к компьютерному использованию;

– допускающая необходимые обновления

BIM может использоваться для:

– принятия конкретных проектных решений;

– создания высококачественной проектной документации;

– предсказания эксплуатационных качеств объекта;

– составления смет и строительных планов;

– заказа и изготовления материалов и оборудования;

– управления возведением здания;

– управления и эксплуатации самого здания и средств технического оснащения в течение всего жизненного цикла;

– управления зданием как объектом коммерческой деятельности;

– проектирования и управления реконструкцией или ремонтом здания;

+ сноса и утилизации здания;

– иных связанных со зданием целей.

Схематически информация, относящаяся к BIM, поступающая в модель и получаемая из модели, показана на рис.1.

Аббревиатура BIM может использоваться как для обозначения непосредственно самой информационной модели здания, так и для процесса информационного моделирования.

Рис. 1. Основная информация, проходящая через BIM и имеющая к BIM непосредственное отношение.

Практическая польза от информационной модели здания

Применение информационной модели здания существенно облегчает работу с объектом и имеет массу преимуществ перед прежними формами проектирования.

Прежде всего, оно позволяет в виртуальном режиме собрать воедино, подобрать по предназначению, рассчитать, состыковать и согласовать создаваемые разными специалистами и организациями компоненты и системы будущего сооружения, «на кончике пера» заранее проверить их жизнеспособность, функциональную пригодность и эксплуатационные качества, а также избежать самого неприятного для проектировщиков — внутренних нестыковок (коллизий) (рис.2).

Рис. 2. Проект нового здания высшей музыкальной школы в Майами (США) архитектора Фрэнка Гери, разработанный по технологии BIM. Отдельно показаны компоненты единой модели: внешняя оболочка здания, несущий каркас, комплекс инженерного оборудования и внутренняя организация помещений.

В отличие от традиционных систем компьютерного проектирования, создающих геометрические образы, результатом информационного моделирования здания обычно является объектно-ориентированная цифровая модель как всего объекта, так и процесса его строительства.

Чаще всего работа по созданию информационной модели здания ведется как бы в два этапа.

На первом этапе разрабатываются первичные элементы проектирования, соответствующие строительным изделиям (окна, двери, плиты перекрытий и т.п.), элементы оснащения (отопительные и осветительные приборы, лифты и т.п.) и многое другое, что имеет непосредственное отношение к зданию, но производится вне рамок стройплощадки и при возведении объекта не делится на части.

Второй этап – моделирование того, что создается на стройплощадке. Это фундаменты, стены, крыши, навесные фасады и многое другое. При этом предполагается широкое использование элементов, созданных на первом этапе.

Деления на этапы при создании BIM, носит достаточно условный характер – вы можете, например, вставить окна в моделируемый объект, а затем, по вновь появившимся соображениям, поменять их, и в проекте будут задействованы уже измененные окна.

Информационная модель существует в течение всего жизненного цикла здания, и даже дольше. Содержащаяся в ней информация может изменяться, дополняться, заменяться, отражая текущее состояние здания.

В основе технологии BIM лежит концепция объектно-ориентированного параметрического проектирования (моделирования) зданий. И это параметрическое моделирование является одной из тех принципиальных особенностей, которые отличают BIM-программы от всех остальных CAD-систем проектирования, как бы они при этом не назывались.

Такой подход давно уже получил широкое распространение в машиностроении и в последнее десятилетие особенно активно внедряется в архитектурно-строительном проектировании.

Классические CAD-системы первоначально не были параметрическими. Построенные в них модели больше напоминали твердые компьютерные макеты из картона – вся информация носила только геометрический характер (никаких материалов и прочностных характеристик), причем все размеры модели (фигуры) были жестко определены и практически не поддавались редактированию — необходимые модификации предполагали переделку объекта почти «с нуля».

События, связанные с крупными природными и техногенными катастрофами, показывают, насколько полезно было бы иметь в критический момент максимально полную компьютерную модель, содержащую информацию об исследуемом объекте. Так что появление технологии BIM произошло весьма своевременно, а ее внедрение пойдет более быстрыми темпами.

В наши дни главными вдохновителями и популяризаторами освоения и внедрения BIM в архитектурно-строительную практику являются наиболее прогрессивные проектировщики, в основном архитекторы.

Они первыми поняли все преимущества новой технологии и начали постепенно применять ее в своей деятельности, потянув в информационное моделирование зданий по цепочке всех остальных участников процесса проектирования и строительства.