Оолакай З.Х. О применении BIM технологий в проектировании

Тувинский государственный университет ________________________________________
-------------- ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО -------------
ПРОИЗВОДСТВА
TECHNOLOGY AND ORGANIZATION OF CONSTRUCTION INDUSTRY
УДК 69.01:681.142.2
О ПРИМЕНЕНИИ BIM ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЕКТИРОВАНИИ
ЗДАНИЙ
Оолакай З.Х.
Тувинский государственный университет, Кызыл
APPLICATION OF TECHNOLOGY BIM IN BUILDING DESIGN
Oolacay Z.H.
Tuvan State University, Kyzyl
В статье предлагается методика технико-экономической оценки проектных
вариантов на основе расчета коэффициента компактности здания, которым интегрально
оцениваются основные технико-экономические показатели на самой ранней стадии
проектирования.
Ключевые слова: проектирование, коэффициент компактности, концептуальная
стадия.
The paper proposes a method of technical and economic assessment of project
alternatives on the basis of calculating the coefficient of compactness of the building, which is
integrally evaluated the main technical and economic indicators at a very early design stage.
Key words: design, compactness factor, the conceptual stage.
Комплексное и одновременно экологически рациональное проектирование
стало возможным с появлением систем автоматизированного проектирования,
реализующих технологию информационного моделирования зданий (BIM –
Building Information Modeling). Данная технология основана на идее
представления физической модели, состоящей из архитектурных компонентов,
компонентов инженерных систем, элементов строительных конструкций,
стройплощадки, внутренней и окружающей обстановки, в универсальном
информационном виде.
Современные системы автоматизированного проектирования (САПР),
реализующие BIM технологии, основаны на формировании физической модели
здания
в
универсальном
параметрическом
виде,
информационно
представленным единым файлом. В соответствии с BIM технологиями
разработаны такие программные продукты как ArchiCAD компании Graphisoft
[1], Компас [2] компании Аскон и Revi t Architecture компании Autodesk [3].
58
ВЕСТНИК Технические и физико-математические науки
2014/3
Программным
решением
компании
Autodesk
по
цифровому
моделированию зданий является платформа Revit, на основе которой созданы
следующие продукты САПР: Revit Architecture, Revit Structure и Revit MEP,
соответственно
предназначенные
для
архитектуры,
проектирования
строительных конструкций и инженерных систем. Параметрическое ядро
платформы Revit координирует любые изменения, обеспечивая при этом
цельность и согласованность цифровой информации о здании с начала
проектных работ до их завершения. Проектная информация может быть
использована для визуализации, моделирования и анализа на любой стадии
проектирования, а также в ходе всего цикла «планирование – проектирование –
строительство – эксплуатация».
В качестве примера рассмотрим работу специализированной утилиты [4],
осуществляющую связь между Revit Architecture и Microsoft Project. Еѐ
визуализация в программе Revit Architecture показана на рис.1 в виде появления
дополнительного пункта меню MSProjectLink.
Рис. 1. Дополнительная связь Revit Architecture с Microsoft Project
С его помощью активируется связь с программой управления проектами
Microsoft Project в виде следующих трех команд. Команда «Export» осуществляет
экспорт данных из Revit Architecture в Microsoft Project, а команда «Import»
формирует обратный поток данных в Revit Architecture. Связываемые параметры
в обеих функционирующих программах определяются командой «Create Shared
Params». В эти параметры, в частности, входят имена категорий элементов,
проектируемых в Revit Architecture (стены, окна, перекрытия и др.).
Таким образом, из столбцов электронной таблицы Microsoft Project под
названием «Начало» и «Окончание» в таблицу свойств элемента Revit
Architecture помещаются дополнительно рассчитанные значения «MSProject Start
Date» и «MSProject Finish Date». Вместе с этим, используя в Microsoft Project
функцию актуализации работ, можно импортировать в Revit Architecture
информацию о выполнении работы, связанной с данным конструктивным
элементом в свойство под названием «MSProject Phase».
Подведем общие итоги проделанного выше краткого анализа.
Установлено, что современные программы строительного проектирования
создаются на основе использования BIM технологий, и все они ориентированы
как на 3D проектирование, так и на интеграцию с организационнотехнологическим и энергоресурсосберегающим проектированием. Однако,
несмотря на достаточно большое разнообразие представленных на рынке
современных программ и выполняемых ими функций, для полноценного
использования всех возможностей требуется разработка соответствующей
59
Тувинский государственный университет ________________________________________
методической основы. Поэтому изложим методологию совместного
архитектурно-строительного, организационно-технологического и энергоресурсосберегающего проектирования применительно к программам типа Revit
Architecture, Microsoft Project и Excel.
В качестве примера описанной выше проблемы рассмотрим связь с
функцией концептуального проектирования, представленной в Revit Architecture.
Концептуальность архитектурно-строительного проектирования определяется
созданием пространственной композиции проектируемого объекта, состоящей из
отдельных формообразующих элементов или так называемых объемных
примитивов типа шара, конуса, арки, тора, параллелепипеда, формообразующих
стен, перекрытий, крыш и др. При применении такого набора объектовпримитивов достигается эскизная (то есть архитектурно-концептуальная) цель
проекта. В этом случае оболочка здания будет характеризоваться только чисто
геометрическими характеристиками, которые параллельно определяют
поверхности теплообмена и соответствующие тепловые потери. Поэтому на
рассматриваемом этапе эскизного проектирования можно организовать такой
интерактивный расчет коэффициента компактности оболочки здания, который
будет являться геометрическим критерием оценки энергоэффективности здания
в целом.
В логику данного расчета положены основы теории здания [5],
представляемого на ранней стадии проектирования в виде здания-оболочки.
Технологичность конкретного здания-оболочки необходимо исчислять по
отношению к зданию-аналогу, для которого относительный коэффициент
компактности принимается за единицу. При этом считается, что абсолютное
значение коэффициента компактности здания-аналога должно быть наилучшим.
Нами предполагается, что при условии соблюдения равного объема
проектируемой оболочки здания и здания-аналога, за наилучшую форму
целесообразно принять кубическую форму оболочки здания-аналога, так как
данная форма (среди других) обладает наименьшим коэффициентом
компактности. В этом случае коэффициент относительный компактности будет
вычисляться по формуле
(1)
2
3
K0 
6 V
,
F
где V – рассчитанный объем оболочки здания;
F – суммарная поверхность оболочки здания.
При приближении проектируемой оболочки здания к кубической форме
значение коэффициента относительный компактности будет асимптотически
приближаться к единице, а при удалении от нее относительная компактность
здания будет уменьшаться. При этом обратная величина относительной
компактности в первом приближении будет показывать увеличение поверхности
наружных ограждений на единицу объема здания. Этот факт как раз и положен в
основу теории оболочки здания, представленной в работе [6]. Исходя из данной
60
ВЕСТНИК Технические и физико-математические науки
2014/3
теории уменьшение коэффициента относительной компактности определено как
критерий, показывающий отклонение от наилучшей технологичности зданияоболочки. Снижение комплексной технологичности связано с относительным
увеличением следующих характеристик: продолжительности строительства
будущего здания – Т0, трудоемкости строительства – Q0, сметной стоимости – C0,
материалоемкости – M0 и энергоемкости – Э0.
Графики зависимостей параметров технологичности здания-оболочки от
коэффициента относительной компактности – К0 описаны следующими
формулами:
Т 0 =0.68+0.32/ К 0 ;
Q 0 =0.59+0.41/ К 0 ;
C 0 =1.41–0.41∙К 0 ;
(2)
M 0 =1.18–0.18∙К 0 ;
Э 0 =1/К 0 .
Последняя формула в системе (2), по сути дела, показывает относительное
увеличение тепловых потерь здания-оболочки. Однако данные тепловые потери
не включают потери, связанные с подогревом приточного воздуха, поскольку для
проектируемой оболочки здания и оболочки-аналога принимается общий объем
всего пространства внутри оболочки. Все аппроксимирующие формулы
сформированы таким образом, чтобы единичным значениям коэффициента
относительной компактности соответствовали бы единичные значения
параметров технологичности здания-оболочки. При уменьшении относительной
компактности увеличиваются относительные величины времени строительства,
его трудоемкости, материалоемкости, сметные затраты и тепловые потери, что,
естественно, является плохой тенденцией. Поскольку в начале архитектурностроительного проектирования информация о предпочтительности того или
иного организационно-технологического и эксплуатационного параметра
отсутствует, наиболее естественным является предположение об их одинаковой
значимости. Поэтому нами предлагается формула расчета индекса комплексной
технологичности – I .
I=0.772 -0.118∙K 0 +0.346/ K 0
(3)
С точки зрения количественной интерпретации показателя комплексной
технологичности следует отметить, что при проектировании здания-оболочки
близкой к кубической форме его значение будет стремиться к единице, а при
существенном отличии от формы-аналога его значение будет увеличиваться,
показывая «плохую» технологичность проектируемого здания в будущем
строительстве и эксплуатации [7].
Необходимо подчеркнуть значимость начального этапа проектирования,
которая обусловливается тем обстоятельством, что именно в самом начале
определяется генеральное направление проектирования, формирующее не только
архитектурный облик будущего объекта, но и его энергетическую и
экономическую эффективность. Последующие же этапы проектирования также
важны, но с научно-методической точки зрения они представляют более
традиционное
проектирование
нормативно
установленных
разделов
(архитектура, ПОС, сметный раздел и т.д.). Для этих разделов использование 3D
61
Тувинский государственный университет ________________________________________
программ, безусловно, необходимо, но оно, в основном, связано с их чисто
инструментальным использованием.
Библиографический список
1. www.graphisoftus.com
2. www.ascon.ru
3. www.autodesk.ru/revitarchitecture
4. Integrated Project Delivery with BIM. 2008 Autodesk Inc. All rights reserved.
5. СП 23-101-2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование
тепловой защиты зданий.
6. Булгаков С.Н. и др. Теория здания. Здание – оболочка / С.Н. Булгаков - М.: АСВ, 2007. С.
280.
7. Болотин С.А., Дадар А.Х. Конвергенция организационно-технологического и
архитектурно-строительного проектирования, ориентированного на энергоресурсосбережение при
строительстве и эксплуатации зданий / С.А. Болотин, А.Х. Дадар // Монография СПб., 2011. С. 200.
Bibliograficheskiy spisok
1. www.graphisoftus.com
2. www.ascon.ru
3. www.autodesk.ru/revitarchitecture
4. Integrated Project Delivery with BIM. 2008 Autodesk Inc. All rights reserved.
5. SP 23-101-2004. Svod pravil po proektirovaniyu i stroitelstvu. Proektirovanie teplovoy
zashchity zdaniy.
6. Bulgakov S.N. i dr. Teoriya zdaniya. Zdanie – obolochka / S.N. Bulgakov - M.: ASV, 2007. S.
280.
7. Bolotin S.A., Dadar A.Kh. Konvergentsiya organizatsionno-tekhnologicheskogo i
arkhitekturno-stroitelnogo proektirovaniya, orientirovannogo na energoresursosberezhenie pri stroitelstve i
ekspluatatsii zdaniy / S.A. Bolotin, A.Kh. Dadar // Monografiya SPb., 2011. S. 200.
Оолакай Зита Хулер-ооловна – преподаватель кафедры Городского хозяйства
Тувинского
государственного
университета,
соискатель
Санкт-Петербургского
государственного архитектурно-строительного университета, г. Кызыл, E-mail: [email protected]
Oolacay Zita – teacher of the Department of City economy of the Tuvan state University,
post graduate of St. Petersburg state architecture and construction University, Kyzyl, E-mail: [email protected]
62