Бим моделирование в строительстве

Цифровая архитектура, или BIM-моделирование в строительстве

Дворец гимнастики Ирины Винер-Усмановой, Дворец водных видов спорта в «Лужниках», дома по программе реновации и на территории бывшей промзоны «ЗИЛ» — эти и другие объекты в столице построены с применением технологии BIM-моделирования. Mos.ru поговорил с представителями Института генплана Москвы и архитектурных бюро о том, что такое BIM, в чем ее инновационность и как новые технологии меняют облик города.

Умные 3D-модели

BIM (Building Information Modeling) — технология информационного моделирования, которая включает в себя элементы геоинформационной системы и системы автоматизированного проектирования. Она позволяет спроектировать любые объекты — здания, инженерные и улично-дорожные сети, мосты и тоннели, порты и железные дороги. Ее принципиальное отличие от простого 3D-моделирования заключается в том, что BIM-модель неразрывно связана с базой данных. Она включает в себя всю информацию о строящемся здании и его составных частях — физические характеристики, способы размещения в пространстве и даже цену каждого кирпича, водопроводной трубы или потолочного плафона. Эти данные называются семантикой элементов.

Благодаря BIM здание предстает как единое целое: его части взаимосвязаны, и при внесении каких-либо изменений система автоматически пересчитывает все параметры. Это позволяет избежать ошибок при проектировании и строительстве и необходимости по многу раз корректировать чертежи.

У BIM-моделей множество преимуществ перед традиционным подходом к проектированию. Одно из них — повышение безопасности: BIM позволяет сымитировать строительный процесс и заранее оценить возможные риски. Кроме того, трехмерную модель можно в любой момент в реальном времени сравнить с объектом на любом этапе строительства, что существенно повышает качество проводимых работ.

Однако, пожалуй, самые важные преимущества BIM — это точность и скорость проектирования. Трехмерные модели создаются в масштабе 1:500 вместо привычных для бумажных чертежей 1:2000, что позволяет обеспечить очень высокую степень детализации проекта. При этом проектировщики используют в работе шаблонные элементы с заранее заданными физическими параметрами и семантикой. Таким образом, у них исчезает необходимость отдельно прорисовывать и описывать каждый элемент постройки, будь то стены или электропроводка. Здания, кварталы и даже целые районы собираются в BIM-модели как конструктор.

От топографии до ремонта

Институт генплана занимается преимущественно планировкой городских территорий. На уровне города используется система CIM (City Information Planning), которая, по сути, представляет собой множество взаимосвязанных BIM-проектов. Семантикой здесь обладают не только составные части строений, но целые жилые кварталы, районы и округа. Эта система позволяет вести мониторинг и делать прогнозы по разным аспектам развития города: от транспортных и экологических до экономических и социальных.

Процесс планирования территории для будущей застройки начинается за пределами Института генплана. Сперва специалисты ГБУ «Мосгоргеотрест» проводят топографическую, инженерную и геодезическую съемки и создают заготовку для BIM-модели, которую передают в Институт генплана. Здесь ее дорабатывают — получается трехмерная проекция участка городской территории с рельефом, зданиями и сооружениями, инженерными сетями, дорогами и вертикальной планировкой. На ее основе создают проект планировки территории, который передают на утверждение в Правительство Москвы.

После этого 3D-модель попадает к проектировщикам для разработки проектно-сметной документации. Она содержит все данные по готовящемуся строительству и призвана объяснить, для чего нужны будущие сооружения, как их будут строить, безопасно ли это и сколько будет стоить производство. Готовую проектно-сметную документацию после утверждения и выдачи разрешения на строительство передают застройщику.

«Прораб ходит по объекту не с рулоном бумаги в руках, а с планшетом, в котором у него вся документация. В любой момент он может открыть любой чертеж, посмотреть, увеличить, внести изменения. И за счет того, что это высокотехнологичное производство, в котором все унифицировано, организовано и четко подсчитано, включая комплектацию и сроки поставки материалов, сроки работы сокращаются. Ситуации, когда кирпич есть, а раствора нет, на такой стройке исключены», — подчеркивает Олег Григорьев.

Таким образом, BIM снижает себестоимость и значительно ускоряет работу. За счет этого в конечном итоге снижается и себестоимость квадратного метра недвижимости.

Когда строительство заканчивается, владелец или управляющая компания получают BIM-модель со всеми данными по объекту. Ее использование значительно упрощает обслуживание здания или территории, будь то ремонт отдельных элементов, реконструкция или демонтаж, — ведь модель содержит всю информацию о материалах и технологиях, которые применялись. А если синхронизировать модель с датчиками внутри объектов, то, например, при протечке или замыкании в электросети специалисты смогут мгновенно найти проблемный участок на плане здания и отправить для решения проблемы сантехника или электрика, у которого уже будет с собой запчасть на замену сломавшейся — ее марка, размер, энергоемкость и другие данные также содержатся в BIM-модели.

«По запросу, например “покажите мне трубы, которые были сделаны в таком-то году”, на модели сразу будут видны эти трубы, когда истечет их срок годности и так далее. Всю информацию, которая вводится в рамках технологического процесса, можно получить из модели», — комментирует Валентина Чешева.

Дома, дворцы, кинотеатры

BIM-технологию уже успешно применяют в столичной строительной отрасли. Так, за последние несколько лет с помощью трехмерных моделей реконструировали здание и территорию вокруг Политехнического музея, перестроили кинотеатр «Таджикистан», построили Дворец гимнастики Ирины Винер-Усмановой и новый храм Сретенского монастыря.

Застройщики, работающие по программе реновации, активно используют BIM как для проектирования новых жилых комплексов, так и для моделирования сноса ветхих пятиэтажек и будущей перепланировки территории. Причем BIM-модели кварталов реновации включают в себя не только строительные и инженерные показатели, но и социальные: количество магазинов, школ и детских садов, необходимое на новой территории, количество и конфигурацию детских и спортивных площадок, беседок, зон отдыха и многое другое.

Проектировать такие сложные пространства с учетом всех особенностей и потребностей жителей помогает вариантная проработка. Для каждой стартовой площадки программы реновации создают несколько моделей планировки территории, чтобы выбрать вариант, который удовлетворит и застройщика, и город, и будущих жителей.

«Это похоже на игру в пятнашки. Ставятся 3D-модели домов. Рассчитываются технико-экономические показатели. Затем делается новый вариант. Вариантов может быть три, пять, десять, но результат должен быть только один: условия должны быть не хуже, а лучше, должны быть запроектированы дороги, стоянки, озеленение, которому сейчас уделяется очень много внимания. Если делать это на плоских чертежах, глаз замыливается и варианты кажутся очень похожими, а в 3D-модели можно изменить этажность домов, поменять конфигурацию, проверить инсоляцию. Поскольку модель динамическая, то сразу меняются технико-экономические показатели. По всем площадкам реновации, выполненным Институтом генплана Москвы, есть модели, которые отражают сегодняшнюю ситуацию, и есть проектные модели — уже без домов, которые снесут, то есть модели будущих районов», — рассказывает Валентина Чешева.

Институт генплана уже использует BIM для всех проектов. Успешно применили информационное моделирование при строительстве южных станций Сокольнической линии метрополитена: их наземные павильоны были спроектированы в трехмерном формате. Сейчас институт работает в BIM над строящимися дорогами — Северо-Восточной и Юго-Восточной хордами, дублерами Кутузовского проспекта, а также над Большой кольцевой и Бирюлевской линиями метро.

Строительство последней обещают организовать по новым принципам: над одной BIM-моделью впервые будет работать единая команда из сотрудников Мосгоргеотреста, Института генплана, проектировщиков, строителей и представителей самого метрополитена как эксплуатирующей организации. Таким образом, Бирюлевская линия метро станет первой, целиком созданной по технологии информационного моделирования.

BIM в «Лужниках»

Один из ключевых объектов, созданных в последние годы в Москве с применением BIM-моделирования, — Дворец водных видов спорта, который построили в «Лужниках» на месте старого плавательного бассейна. Проект реконструкции был создан в 2016 году под руководством архитектора Юлия Борисова.

Рабочая документация для строительства комплекса целиком разработана в программах для информационного моделирования. Архитектурный облик, инженерные сети, фасадные конструкции, конструктивные разделы, включающие в себя все металлические и бетонные конструкции, прозрачный купол-трансформер и даже восстановленные исторические барельефы — все это стало частью BIM-модели. Особенно сложными в проектировании оказались горки аквапарка. По словам главного архитектора Дворца Михаила Иванченко, разместить их в соответствии с архитектурными и конструктивными особенностями здания было практически невозможно без 3D-модели.

Кроме того, информационное моделирование серьезно ускорило процесс строительства, поскольку из-за своей сложности проект изменялся не один раз и каждый раз проходил государственную экспертизу.

«В модели мы можем передвинуть стену, меняется зонирование, отделка, все спецификации и связанные элементы меняются автоматически, также специалисты других разделов могут это учесть. Если мы это делаем на 2D-чертежах, то архитектор осуществляет в разделе АР данную корректировку, отдельно выполняются все связанные с этим работы: пересчет ведомостей отделки и площадей помещений, технико-экономических показателей и так далее. А перемещение стены происходит отдельно во всех связанных инженерных разделах. Работа получается гигантская. Может быть, при первоначальном создании объекта на BIM-модель уходит больше времени, чем на привычные чертежи, но в итоге мы гораздо больше времени экономим в процессе детальной проработки», — отмечает Михаил Иванченко.

Быстро, дешево и точно

По мнению экспертов, в ближайшие годы все строители перейдут на BIM-технологию. Для ускорения этого процесса в Институте генплана создан центр компетенций по информационному моделированию градостроительных объектов. Его сотрудники не только работают с конкретными 3D-моделями, но и создают внутренние регламенты, собирают библиотеки элементов, а также обучают коллег работе с программным обеспечением и технологиями производства.

По мнению Олега Григорьева, сейчас без BIM невозможно добиться нужной точности проектировки, особенно в таком мегаполисе, как Москва.

«Например, при строительстве дороги невозможно на плоской топосъемке точно определить, как ляжет эта дорога, какие будут уклоны и откосы, где нужно поставить опоры под эстакады, как пройдет в этом месте туннель. Если вы работаете на плоскости, в 2D, вы будете не в состоянии это сделать. Кроме того, вы сами видите, насколько интенсивно ведется строительство и сколько объектов сейчас в городе возводится. Справиться с этим объемом с нужной степенью точности и качества без применения новых технологий сегодня невозможно», — уверен он.

Таким образом, BIM серьезно повышает качество и сокращает сроки проектирования и строительства, удешевляет его и позволяет избежать множества ошибок. В Градостроительный кодекс Российской Федерации уже начали вносить изменения: в нем появились термины «информационная модель», «формирование и ведение классификатора строительной информации», «цифровая архитектура», «управление жизненным циклом объекта». Осталось принять ряд подзаконных актов, и строительный комплекс Москвы станет полностью цифровым.

Источник

BIM технологии в строительстве: что это такое и зачем они нужны.

Что такое BIM проектирование

Традиционное проектирование работает с двухмерными моделями объектов строительства. Это планы, чертежи, техническая документация. BIM проектирование существенно отличается от прочих видов проектных работ. Его отличие – сбор и обработка данных об архитектурно–планировочных, конструктивных, экономических, технологических, эксплуатационных характеристиках объекта, объединенных в едином информационном поле (BIM – модели). Все данные, заложенные в информационную модель объекта, связаны между собой и взаимозависимы.

Технологии BIM базируются на виртуальной трехмерной модели, обладающей реальными физическими свойствами. Но это не все ресурсы технологии информационного моделирования. К ней присоединяются добавочные измерения: время, планы, стоимость.

Они позволяют рассчитать и определить параметры процессов строительства еще до начала строительных работ на объекте. Управление данными модели поможет сократить сроки реализации проекта, упростит эксплуатацию возведенного объекта и продлит срок его службы.

BIM моделирование

Можно выделить определенную последовательность работ при создании трехмерной информационной модели. На первоначальном этапе происходит разработка блоков первичных элементов проектирования. Это готовые изделия, необходимые зданию (двери, окна, приборы отопления и освещения, плиты перекрытий, вентиляционное оборудование и пр.), изготавливаемые вне территории строительства. Эти элементы при строительстве объекта не делятся на части. Следующий этап моделирует те части объекта, которые возводятся на стройплощадке: фундамент, стены, конструкции крыши и кровли, навесной фасад и другие необходимые элементы здания.

Деление на этапы условно. При BIM моделировании вы можете заменить партию не подходящих приборов отопления на другие, приобретенные у другого производителя и отличающиеся по цене от изначального варианта. Этапы моделирования поменялись, но это не потребует дополнительных работ по разработке проекта. Использование другого изделия автоматические отразится в соответствующей технической документации и на внешнем виде объекта. Информационная модель меняет свое содержание и конфигурацию на протяжении всего жизненного цикла объекта. К 3D характеристикам добавляются временные показатели. Тогда ее называют 4D моделью BIM.

Присоединяйтесь к более 3 тыс. наших подписчиков. 1 раз в месяц мы будем отправлять на ваш email дайджест лучших материалов, опубликованных у нас на сайте, на странице в LinkedIn и Facebook.

Как функционирует BIM

Практически работа над BIM проходит несколько этапов:

1. Создание архитектурной 3D модели здания со всеми планами, видами, разрезами, необходимыми для раздела архитектурных решений. Все составляющие раздела загружаются автоматически.
2. Конструктор вводит созданную модель в программу, рассчитывающую требуемые параметры составляющих элементов здания. Одновременно программа выдает рабочие чертежи, ведомости объемов работ, спецификации, производит расчет сметной стоимости.
3. На основе полученных данных рассчитываются и вводятся в 3D модель инженерные сети и их параметры (тепловые потери конструкций, естественная освещенность и пр.).
4. При получении расчетных объемов работ специалистами разрабатываются проект организации строительства (ПОС) и проект производства работ (ППР), программой автоматически составляется календарный график выполнения работ.
5. В модель добавляются логистические данные о том, какие материалы и в какие сроки должны быть доставлены на территорию строительства.
6. По завершении строительства информационная модель может работать при эксплуатации объекта при помощи датчиков. Под контролем оказываются все режимы инженерных коммуникаций и возможные аварийные ситуации.

Преимущества внедрения BIM

Применение BIM технологии в строительстве подразумевает комплексный подход на всех уровнях строительного процесса и имеет свои достоинства на каждом уровне.

• 3D – визуализация. Наглядно информирует о состоянии объекта инвесторов, подрядчиков, будущих жильцов, проверяющие органы. Возможна визуализация в различных виртуальных комплексах (персональные системы, VR–очки, CAVE – cистемы, применяемые для коллективного пользования).
• 3D модель – это централизованное хранилище всех необходимых данных о здании. Позволяет быстро и эффективно вносить изменения в проектные решения, прослеживая результат во всех связанных между собой проекциях.
• Использование BIM подходов в проектировании значительно уменьшает сроки подготовки проектной документации.
• Применение BIM технологии уменьшает вероятность ошибок, выявляя нестыковки в инженерных системах и коммуникациях в рамках проектирования, а не в процессе строительства или сдачи объекта.
• Наглядные расчеты строительных конструкций, разработка инженерных комплексов с применением существующих баз типовых конструкций и узлов.
• Управление режимами работ в реальном времени, контроль над ключевыми показателями и соблюдением сроков выполнения работ в любом масштабе.
• Возможность автоматической выгрузки результатов изысканий и испытаний, проектной документации и отчетов в электронном виде по запросу контролирующей организации.
• Возможность автоматизировать процессы управления строительной техникой, пользуясь введенными в машину проектными параметрами.
• Возможность управления данными. Изменяя финансовые параметры проекта или трудозатраты в каталогах спецификаций, можно корректировать стоимостные показатели строительства.
• Создание базы подрядных организаций, централизованное управление бухгалтерскими расчетами, договорами, контроль над программами развития строительства.
• Внедрение BIM технологии в проектировании снижает денежные расходы и сокращает сроки ввода здания в эксплуатацию.
• Здание, спроектированное и возведенное с применением технологии BIM легко сдать в аренду или продать на более выгодных условиях, чем объект, построенный с применением традиционных методов и технологий. Объясняется это тем, что эксплуатировать здание с готовой эксплуатационной моделью легче и эффективнее. Если же при создании модели применялся продукт GREEN BIM, то затраты на отопление объекта будут ниже.

Одно из главных достоинств Вim проектирования – получение всеобъемлющего соответствия параметров и эксплуатационных характеристик возведенного здания требованиям Заказчика.

Программное обеспечение для реализации BIM модели

Программных решений, реализующих BIM моделирование в строительстве множество. Они могут быть платными и бесплатными, многие позволяют облачное хранение BIM модели и удаленный доступ. Наиболее востребованные среди них:

• AUTODESK REVIT. Просто и эффективно обеспечивает проектирование архитектурных решений, инженерных сетей и строительных конструкций. Востребован при планировании, проектировании, строительстве, эксплуатации объектов и их инфраструктуры. Программа поддерживает межотраслевое проектирование для командной работы. Импортирует, экспортирует и связывает данные в нескольких форматах (включая IFC, DWG и DGN).
• Для совместного моделирования применяется Revit Server, организующий общее информационное пространство для сотрудничества с инвесторами, подрядчиками, заказчиками.
• ARCHICAD. Использует для моделирования здания технологии Virtual Building™. Обладает набором универсальных инструментов для моделирования, создания рабочей документации, поддерживает функции импорта, экспорта, визуализацию. Дает возможность выполнения задач единолично или в коллективе, обмениваясь данными со смежниками.
• Tekla Structures. Продукт используется для работы с металлоконструкциями в масштабных проектах. Обеспечивает коллективную работу, информационный обмен и взаимодействие десятков компаний. Дает возможность контроля над рабочими процессами, поддерживает автоматизацию конструирования.
• Tekla BIMsigh. Бесплатный профессиональный софт для организации коллективного моделирования строительным объектом. Повышение качества проектных работ достигается: объединением информационных моделей объекта, созданных специалистами разных специальностей, отслеживания несоответствий между элементами проекта, обеспечением эффективного взаимодействия участников.
• MagiCAD. Инструмент основан на платформах AutoCAD и Revit, использует модульный подход к проектированию. Отличается созданием высокого уровня автоматизации проектирования внутренних инженерных систем. Применяется при построении пространственных моделей, создания спецификаций, проведении инженерных расчетов, составлении отчетных документов. Обладает отличной базой данных для построения инженерных сетей с техническими характеристиками и набором параметров.
• AutoCAD Civil 3D. Продукт применяется при проектировании и выпуске документации для объектов инфраструктуры. Поддерживает функции визуализации и анализа. Возможность совместной работы координирует взаимодействие участников и решает вопросы, связанные с рабочими моментами при проектировании инфраструктуры.
• Allplan. Востребован для решения задач по проектированию конструкций из железобетона. Является BIM-платформой. Рассчитывает планы объекта с учетом временных затрат, цен и качества.
• GRAPHISOFT, BIM – сервер. Необходим для поддержки Teamwork, дающей одновременный доступ к проекту группе клиентов. Использует сетевое подключение для нескольких ARCHICAD, являющихся клиентами для этой системы. Позволяет совместно работать над файлами больших объемов. Основное достоинство этого серверного приложения – возможность запроса, выполнение слияния, фильтрация данных BIM.
• Renga Architecture. Отечественный продукт программного обеспечения. Он удобен в работе, содержит функцию использования инструментов в трехмерном измерении. Являет собой единую платформу для конструкторов и архитекторов. Обладает широкими возможностями по экспорту, импорту данных в различные форматы. Программа сохраняет полученные данные в форматах .ifc, .dxf, давая возможность применять двухмерные и трехмерные результаты на всех этапах совместной работы над проектом.

Инструменты сборки единой информационной модели

Остается открытым вопрос: а как можно гарантировать совместную работу архитектурных и инженерных программ? В этом случае требуется возможность взаимосвязи различных моделей и поддержка формата обмена данными. Вопрос решается использованием продукта OpenBIM.

OpenBIM представляет концепцию универсального подхода к созданию проекта, возведению и эксплуатации объектов, базирующийся на открытых стандартах и процессах. При этом используется открытая модель данных buildingSMART.

OpenBIM создает совместимость не просто между программными файлами, она поддерживает совместимость на уровне рабочих процессов. Наилучшим вариантом для реализации концепции OpenBIM считается использование IFC — файлового формата, работающего по обмену данными между различными программными продуктами.

Вывод: Есть много способов сборки единой BIM модели. Виртуальное моделирование требует к себе прогнозируемого подхода, взгляда на несколько ходов вперед. Нужно изначально представлять, как части модели, выполненные с применением различных программ, собрать затем в единый работающий комплекс. Для случая сборки модели, состоящей из элементов, разработанных в различных программах, имеющих собственные форматы файлов, существует федерированная модель. В этом случае сборка единой модели из программ выполняется в специальной сборочной программе: Autodesk NavisWorks, Tekla BIMsight и др.

Присоединяйтесь к более 3 тыс. наших подписчиков. 1 раз в месяц мы будем отправлять на ваш email дайджест лучших материалов, опубликованных у нас на сайте, на странице в LinkedIn и Facebook.

Источник