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建筑信息模型(Building Information Modeling)技术简称为BIM技术,是建筑CAD技术从基于点线面的二维表达向基于对象的三维形体与属性信息表达的转变。BIM技术方面的研究正成为国内外土木建筑工程信息技术研究的最大热点。

  • BIM技术的目标是:建筑全生命周期过程中的协同工作
  • BIM技术的核心是:建筑全生命周期过程中的信息共享与交换
  • BIM技术的基础是:建筑全生命周期过程中的数据标准
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“天磁BIM”参加国家科技计划成果路演行动-上海专场

2022年8月29日,上海交通大学BIM研究中心执行主任、上海今朝数字科技有限公司(上海交通大学科技成果转化公司)首席科学家邓雪原,代表上海交通大学和今朝数科参加科技部主办的国家科技计划成果路演行动,向现场和线上的各位领导、嘉宾、投资人等,介绍“天磁BIM国产自主工业软件及AI自动建模技术”,获得了现场和线上参会人员的热切关注与积极反响。

本次活动是科技部主办,科技部成果转化与区域创新司和上海科学技术委员会承办,三个路演室同时进行,经科技部审核通过的共有73个项目,其中来源于上海交通大学的有11个科技成果项目,天磁BIM项目是其中之一。


(天磁BIM照片位于热门榜首位)

【项目简介】

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天磁BIM软件入选!住建部发布“智能建造新技术新产品创新服务典型案例(第一批)”

http://www.mohurd.gov.cn/gongkai/fdzdgknr/zfhcxjsbwj/202112/20211215_763435.html

各省、自治区住房和城乡建设厅,直辖市住房和城乡建设(管)委,北京市规划和自然资源委,新疆生产建设兵团住房和城乡建设局:

  按照《住房和城乡建设部等部门关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》(建市〔2020〕60号)要求,为总结推广智能建造可复制经验做法,指导各地住房和城乡建设主管部门和企业全面了解、科学选用智能建造技术和产品,经企业申报、地方推荐、专家评审,确定124个案例为第一批智能建造新技术新产品创新服务典型案例(案例集可在住房和城乡建设部门户网站上查询)。现予以发布,请结合实际学习借鉴。

  附件:智能建造新技术新产品创新服务典型案例清单(第一批)

                                                 住房和城乡建设部办公厅

                                                    2021年11月22日

  (此件主动公开)

近日,住建部发布首批智能建造新技术新产品创新服务典型案例,上海交通大学自主研发的“天磁”BIM模型轻量化软件在协同设计中的应用入选“自主创新数字化设计软件典型案例”类别。

本次入选,不仅体现了各级部门和专家对上海交通大学在BIM研究和技术创新的认可,也充分展示了“天磁”BIM软件的优势与落地应用效果,具有借鉴意义和推广价值。上海交通大学BIM研究中心将持续深耕建筑科技研究,通过科技助力建筑设计的提质增效,助力建筑产业数字化、智能化升级。

【案例亮点】

摘取自《“天磁”BIM模型轻量化软件在协同设计中的应用》

http://jzsc.mohurd.gov.cn/example/detail?id=211207142624048513

一、基本情况

  • 案例简介

上海交通大学BIM研究中心依托多年来对IFC(Industry Foundation Class,工业基础类)数据标准的研究成果,创新开发了以轻量化、多软件兼容、数据共享为主要特点的“天磁”BIM软件(如图1所示)。该平台以BuildingSMART OpenBIM®技术路线为指导,以解决专业型BIM软件间的数据共享与交换问题为目标,摆脱了使用Revit单一软件的路线,实现了更为高效的多元软件结合的OpenBIM技术路线。

图1 “天磁”BIM模型轻量化软件

(二)申报单位简介

上海交通大学BIM研究中心依托多年来对IFC(Industry Foundation Class,工业基础类)数据标准的研究成果,创新开发了以轻量化、多软件兼容、数据共享为主要特点的“天磁”BIM软件。该平台以BuildingSMART OpenBIM®技术路线为指导,以解决专业型BIM软件间的数据共享与交换问题为目标,摆脱了使用Revit单一软件的路线,实现了更为高效的多元软件结合的OpenBIM技术路线。

二、案例应用场景和技术产品特点

(一)技术方案要点

“天磁”BIM软件由模型查看、碰撞检测、审阅批注、远程协同等功能部分组成,实现了多项目多专业多版本的建筑信息模型的数据存储、查询、显示、碰撞检查、测量批注、沟通交流、分析与管理。该平台的使用打破了国外建筑行业单一BIM软件平台的垄断,实现了多种BIM软件互联互通,为实现多种BIM软件共存的OpenBIM技术路线提供了全新的解决方案。“天磁”BIM软件的系统架构组成如图2所示。

图2 “天磁”BIM软件系统架构

(二)关键自主技术难点和创新点

“天磁”BIM软件创新地解决了设计领域应用BIM技术时存在的三大痛点问题:多软件兼容、碰撞检查和异地沟通交流。

1.多软件兼容。“天磁”BIM软件能够兼容市面上主流的建筑工程各领域约40多款软件,各专业设计人员都可以选择最适合的BIM专业软件进行BIM设计,在设计的过程中清楚、准确地表达自己的专业意图,产生三维模型。建筑设计师可以选择SketchUp软件进行建筑方案设计,选择 ArchiCAD 软件进行建筑设计;结构工程师可以选择YJK 或 PKPM 软件进行结构分析与设计,选择3D3S或Tekla软件进行钢结构深化设计;水暖电工程师可以选择专业的 MagiCAD、Rebro或PDMS软件进行机电专业设计及深化。多部门、多专业设计成果通过NMBIM(Natural Magnetism Building Information Modeling 天磁建筑信息模型)平台进行集成,实现设计人员异地沟通与协同设计,为解决多软件互操作性问题提供了解决方案。

2.碰撞检查。通过“天磁”BIM软件客户端内置的碰撞检查功能,基于各专业IFC或NMI(Natural Magnetism Information,天磁信息)文件,快速对项目的土建、管线、工艺设备等进行管线综合及碰撞检查,测量批注,不但能大幅减少多专业之间的硬碰撞、软碰撞,优化工程设计,减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工,同时可以优化净空、优化管线排布方案等。

3.异地沟通交流。“天磁”BIM软件提供的审阅批注和视点功能,通过将重要视点保存并批注,异地多人可针对同一视点进行沟通交流,大大提高了异地沟通信息的一致性和有效性,同时也可以大大减少查看模型过程中查找、隐藏构件等相关重复性工作。内置的审阅批注功能,更是直接将审阅指导意见或建议与模型局部一一绑定,使沟通交流简洁明了,最大程度上规避了由于意见口头表述不清、调整部位表述不明导致多专业合作过程中效率低下、易出错等问题的发生。

(三)产品特点

“天磁”BIM软件具有如下功能与特点:

1.多专业模型合并。兼容显示常用BIM软件输出的IFC数据文件。包括建筑设计软件ArchiCAD、SketchUp;结构设计软件YJK 、PKPM 、3D3S、 Tekla、Etabs、SAP2000、MIDAS;机电设计软件 MagiCAD、Rebro、PDMS、Inventor;综合类软件Revit、Bentley、 CATIA等,同时支持fbx、dxf、osg、ive、obj、stl等多种通用数据交换格式。

2.三维漫游与剖切。支持跨专业、多模型三维查看、漫游并可对三维模型进行自由剖切、定位查看模型细节。

3.碰撞检测。各专业模型合并后对可能产生的软硬碰撞进行检查,并进行测量批注,在施工前及时发现各专业间的“错、漏、碰、缺”。

4.审阅批注。将重要视点保存并批注,异地多人可针对同一视点进行沟通交流。

5.自主研发NMI、NMZ数据格式。NMI压缩数据文件大小至1/5,大幅提高模型读取速度10倍以上。NMZ采用动态加载技术,可以将10G以上多单体、多专业、多模型整合加载展示。

(四)应用场景

“天磁”BIM软件适用于大中型建筑、石化、核电企业采用BIM技术进行协同工作,支持项目各参与方开展BIM项目管理、模型整合、数字化交付,能够广泛应用于土木与建筑工程的各个领域。包括政府主管部门,业主方,设计领域的建筑、结构、给排水、暖通、电气、园林、景观等设计人员,造价人员,监理人员,施工管理人员,以及工程运营维护管理人员,均可运用天磁BIM协同软件。同时,道路、桥梁、隧道与轨道交通等市政工程的各个参与方,也可应用天磁BIM协同软件。

(五)竞争优势

“天磁”BIM软件的竞争优势包括:一是采用IFC数据标准和OpenBIM技术路线。各专业设计人员都可以选择最适合的BIM专业软件进行BIM设计,清楚、准确地表达自己的专业意图,产生三维模型,通过BIM软件生成所需要的二维CAD图纸,无需第三方进行翻模工作。二是配置轻量化。自主研发NMI数据格式,压缩数据文件大小至1/5,大幅提高模型读取速度10倍以上,提升BIM交付效率;软硬件配置轻量化,安装包大小仅为50MB,安装时间约为1分钟;电脑配置要求低,仅需要8G内存及普通显卡,大幅降低BIM应用门槛,为全国BIM普及应用创造条件。

三、案例实施情况

(一)案例基本信息

上海艺术文化创新实践中心是由上海江欢成建筑设计有限公司所承担设计的公共建筑,其地上部分共三层,主要用途为艺术展览。上海江欢成建筑设计有限公司将“天磁”BIM软件技术应用于该项目设计全过程中,采用了ArchiCAD、YJK、Rebro + NMBIM的方式,实现了多专业BIM协同正向设计。

(二)应用过程

“天磁”BIM软件应用于上海艺术文化创新实践中心项目设计全过程。在设计过程中,建筑、结构、机电三个专业的设计人员利用本专业设计建模软件进行各专业模型的搭建,在各专业模型搭建过程中利用“天磁”BIM软件对各专业模型进行查看。在查看各专业模型之后,设计人员通过“天磁”BIM软件中提供的碰撞检查功能进行各专业模型之间的碰撞检测,以了解各专业之间碰撞情况,并根据碰撞情况修改各专业模型。在上海艺术文化创新实践中心项目的设计过程中,建筑空间净高控制是本项目非常重要的一部分。借助“天磁”BIM软件,各专业设计人员通过定位剖切等功能非常方便的查看净高控制的准确性,很好地完成了净高控制工作。在多专业BIM协同设计过程中,设计人员还利用了“天磁”BIM软件中的批注功能,高效地完成了设计过程中沟通交流,并最终出色地完成了全过程BIM正向设计。具体过程如下:

1.各专业模型搭建。在本项目中,上海江欢成建筑设计有限公司设计人员选择了各专业优秀软件ArchiCAD、YJK和Rebro进行了建筑、结构、机电暖通等各专业BIM模型的创建,如图3所示。

图3 各专业BIM模型搭建

2.多专业模型查看。“天磁”BIM软件同时打开多个IFC文件,并优化保存为自主研发的NMI文件,实现多专业的模型查看。在使用各专业软件将BIM模型搭建完毕后,“天磁”BIM软件软件同时兼容打开各专业软件搭建的模型,实现模型的整合。支持跨专业、多模型三维查看,并可对三维模型进行自由剖切、定位查看模型细节。如下图4所示。

图4 多专业模型查看

3.碰撞检查。“天磁”BIM软件基于对IFC数据标准的研究,对多专业BIM模型进行碰撞检查,实现多专业可选择碰撞检查发现问题。上海艺术文化创新实践中心项目中使用“天磁”BIM软件按照楼层或者构件类型对各专业模型进行有选择性的碰撞检查,设计人员根据自己的专业知识排除无效碰撞,保存有效碰撞三维视图,并输出碰撞结果以备修改。通过碰撞检查,各专业设计人员了解本专业模型与其他专业模型之间存在的矛盾点,避免后期大量返工,提高正向设计的效率。同时“天磁”BIM软件将碰撞结果保存在云端或服务器,避免重复碰撞检查,优化功能服务。下图5所示为碰撞检查过程示意。

图5 碰撞检查结果

4.净高控制。在公共建筑中净高控制是一项极其重要的控制指标,在传统CAD二维图纸设计中,综合各专业设计进行净高控制是一项极其困难的工作,设计人员需要从各方图纸中仔细比对控制净高。这也是上海艺术文化创新实践中心项目在设计过程中存在的一大难点,“天磁”BIM软件基于多专业模型兼容和精准定位剖切功能组合,有效查看净高控制区模型情况。具体实施过程为:利用“天磁”BIM软件将各专业BIM模型进行集成查看,净高控制时设计人员根据净高数值对多专业模型进行快速精准定位剖切,查看净高控制处是否有多余其他专业模型,以此检查设计净高是否满足要求,大大提高了工作效率。下图6所示为净高检查过程示意。

图6 净高检查过程示意

5.协同设计。“天磁”BIM软件为设计人员提供了审阅批注和视点功能,设计人员通过将重要视点保存并批注,异地多人针对同一视点进行沟通交流,大大提高了异地沟通信息的一致性和有效性,同时也大大减少查看模型过程中查找、隐藏构件等相关重复性工作。“天磁”BIM软件内置的审阅批注功能,更是直接将审阅指导意见或建议与模型局部一一绑定,使沟通交流简洁明了,最大程度上规避了由于意见口头表述不清、调整部位表述不明导致多专业合作过程中效率低下、易出错等问题的发生。批注信息同样保存在服务器,下次可直接查看。下图7所示为保存的视点的展示情况。

图7 视点情况

四、应用成效

(一)解决的实际问题

当前建筑设计行业在BIM应用过程中最突出的问题是,通用型BIM 软件难以满足专业设计需求,而专业型BIM 软件之间数据共享与交换问题难以解决,严重阻碍了BIM技术在勘察设计行业的全面推广。对此,大多数勘察设计企业选择使用单一软件平台的BIM 软件,以避免不同专业软件之间的数据格式不兼容问题。但单一软件平台缺少专业创造、专业分析的能力,易形成落后的翻模工作模式。

“天磁”BIM软件采用多元软件平台的OpenBIM 技术路线很好地解决该问题。在OpenBIM技术路线中,各专业设计人员都选择最适合最高效的BIM专业软件进行BIM设计,清楚、准确地表达自己的专业意图,产生三维模型,通过BIM软件生成所需要的二维CAD图纸,无需第三方进行翻模工作。这种模式极大地提高工程技术人员的主动性与参与度,大幅提升数据产生效率。这一模式也在上海艺术文化创新实践中心项目设计过程的应用中得到了验证。

(二)应用效果

“天磁”BIM软件在上海艺术文化创新实践中心项目设计过程的应用,使得各专业设计人员使用本专业最高效的BIM软件进行BIM专业设计,并通过“天磁”BIM软件的兼容性和可视化解决各专业BIM数据共享与交换的难题。在净高控制检查这项工作中,相比传统二维方法,使用“天磁”BIM软件进行净高检查方便快捷,大大提高了设计效率,为设计项目节省了时间,提升了设计人员参与正向设计的积极性。

“天磁”BIM软件获得上海市勘察设计协会2020年度优秀计算机软件专业一等奖。“天磁”BIM软件已经投入市场并应用在多个工程项目中,为其全生命周期的统筹与决策发挥了重要作用。截至目前,软件已参与了包括上海江欢成建筑设计有限公司、上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司、上海市隧道工程轨道交通设计研究院、上海市核工程研究设计院有限公司、厦门顶峰房地产开发有限公司等单位的工程应用,在公共建筑、工业建筑、民用建筑、市政工程多个项目中得到了应用,充分验证了“天磁”BIM软件功能丰富、高效稳定、具有进一步扩展与发展的潜力。

(三)应用价值

“天磁”BIM软件解决了不同BIM专业软件之间的数据交互瓶颈难题,有利于打破我国BIM发展长期被国外BIM平台软件垄断的现状,实现同类BIM平台软件的自主可控。“天磁”BIM软件在多软件兼容、碰撞检查、沟通交流三大核心功能的实践,为探索开放、包容、共享、标准、协同的OpenBIM技术路线提供了经验借鉴。采用“天磁”BIM软件可以提高我国勘察设计行业人员BIM应用普及的主动性与参与度,提升BIM数据产生速度,有效化解BIM数字化交付、数据归档模型格式多源化的难题。

执笔人:

上海交通大学(胡展硕)

审核专家:

魏来(中国建筑标准设计研究院,副总建筑师)

陈顺清(奥格科技股份有限公司,董事长、教授级高工)

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上海交大BIM研究中心成立6周年暨学术交流活动成功举办

2021年12月4日,上海交通大学BIM研究中心成立6周年暨学术交流活动在上海交通大学国家大学科技园如期举行。 

本次活动由上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院、上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室主办,上海交通大学BIM研究中心承办,上海今朝数字科技有限公司协办。会议研讨和分享了BIM领域研究与应用的最新成果和经验,进一步加强了行业各方的沟通与交流。

上海交通大学BIM研究中心主任刘西拉,上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室主任赵金城,上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院副院长杨健,上海交通大学BIM研究中心执行主任邓雪原、副主任张家春等主办方代表出席了本次活动。

来自清华大学、华中科技大学、西安交通大学、西南交通大学、重庆大学、中国图学学会土木工程图学分会、中国建筑标准设计研究院有限公司、上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司、华东建筑设计研究院、上海勘测设计研究院有限公司、上海市隧道工程轨道交通设计研究院、上海江欢成建筑设计有限公司、东南大学建筑设计研究院、上海建工集团股份有限公司、上海建科集团股份有限公司、中建三局科创发展有限公司、中建科技集团有限公司、上海联创投资管理有限公司、腾讯、广联达、盈建科、红瓦科技、佰模伝、盈嘉互联等多家单位代表五十余人出席了线下活动。此外,还有数百名相关从业人员通过线上直播参与了本次活动。

与会嘉宾合影留念

上午的学术交流活动由上海交大船建学院副院长杨健主持。

首先,上海交大BIM研究中心主任刘西拉代表上海交大BIM研究中心致欢迎辞,并做了题为“中国的建设与中国自信”的分享,最后表达了对中国BIM发展前景的展望。 

上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室主任赵金城在致辞中对上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室做了介绍,对上海交大BIM研究中心的发展历程进行了回顾并肯定了研究中心取得的研究成果,表达了对上海交大BIM研究中心未来发展的殷切希望。

其次,进行了上海交通大学BIM研究中心专家委员会新增专家委员聘任仪式,由上海交大BIM研究中心主任刘西拉、执行主任邓雪原给线下参与本次活动的两位专家委员(上海市城市建设设计研究总院数字中心主任杨海涛、上海江欢成建筑设计有限公司总建筑师程之春)颁发聘书。

接下来,举行了第二届全国大学生OpenBIM竞赛颁奖仪式,本次比赛共有来自清华大学、同济大学、东南大学、浙江大学、天津大学、大连理工大学、重庆大学、华中科技大学、华南理工大学、西安建筑科技大学、湖南大学、西安交通大学、西南交通大学、上海交通大学等14所高校400余名学生报名参加,其中来自西南交通大学、西安交通大学、重庆大学的队伍分别获得此次竞赛一等奖。由专家委员会成员和本次竞赛赞助单位代表为获得本次竞赛一等奖、二等奖、三等奖、最佳专项奖的获奖团队代表颁发获奖证书。

随后,清华大学土木工程系教授、博士生导师马智亮做了题为“辩证看待建筑行业BIM应用发展趋势”的特邀报告。马智亮首先介绍了提出该主题的背景,而后从应用目的、应用对象、应用方法、应用人才、应用效益等五个方面进行阐述,最后他指出“BIM技术必将像CAD技术一样成为行业重要基石”!

华中科技大学土木与水利工程学院副院长、教授骆汉宾做了题为“城市污水处理系统数字孪生平台研发及示范”的特邀报告。骆汉宾首先介绍了提出该主题的背景(管网情况难感知、管网工程难作业、管网数据难分析),而后提出了解决方案(系列智能作业终端、城市污水处理系统数字孪生平台),最后提出了5个相关的科学问题。

中国建筑标准设计研究院有限公司副总建筑师魏来做了题为“BIM国际标准技术框架介绍”的特邀报告,详细介绍了ISO 12006、ISO 16739-1、ISO 19650、ISO 29481等与BIM密切相关的国际标准。

上海交通大学BIM研究中心执行主任邓雪原做了题为“国产自主可控BIM软件的机遇与挑战”的特邀报告。邓雪原从三个方面对此课题进行了阐述。第一个方面是:天时(国际技术封锁倒逼自主创新)、地利(国家数字化转型战略坚定不移)、人和(中国BIM软件迎来前所未有的机遇);第二个方面是:竞争与合作。国内外BIM软件市场数据显示,国外BIM软件在专业生产与应用中的普及率远远低于CAD,因此,国产BIM软件具有巨大的市场潜力和空间。通过对国内外主流BIM软件的梳理,总结提出:通用软件解决不了所有专业问题,专业软件需要协同,这必然推动各种相同功能的BIM专业软件相互竞争,不同功能的BIM专业软件相互合作。第三个方面是:从实践中来,到实践中去。提出软件需求来源于工程实践,软件实现依赖于多学科交叉,工业软件是用出来的。技术是工程与科学的桥梁,软件是专业需求与科学技术交叉融合的产物,工业软件需要到实践中检验,工业软件的发展需要持续研发、迭代、改进和重构。为了实现国家数字化转型战略,邓雪原呼吁大型建筑业的国企和民企应该与国产BIM软件企业共生共赢。最后,发布了上海交大BIM研究中心最新成果“天磁NMBIM 7.0”的新功能预告,包括:IFC模型文件的快速打开与轻量化、Revit模型文件的快速打开、园区大体量模型的集成与展示、模型数据挖掘与拓展应用、复杂工程问题多方异地高效决策等。

下午的学术交流活动由上海交大BIM研究中心副主任张家春主持。在随后的分享环节,第二届全国大学生OpenBIM竞赛一等奖获奖团队代表分别以本组参赛项目为例,展示了他们在OpenBIM竞赛中的成果,并分享了使用OpenBIM技术进行协同设计的理解和感悟。来自西南交通大学的夏哲同学演讲题为“万家湾社区配套设施服务中心协同展示”;来自西安交通大学的任翔同学演讲题为“NMBIM平台的专业协同——以中科合肥创新院为例”;来自重庆大学的杨韵仪同学演讲题为“OpenBIM在建筑设计中的应用”。三组代表都对天磁NMBIM协同平台在多专业协同设计中所起的作用进行了详细的阐述,并对NMBIM自主研发的NMI数据格式表示出极大的兴趣。同学们表示,在利用NMBIM将IFC文件转换为NMI文件后,模型的打开速度提升了5-10倍,大大提高了多专业协同的效率。

紧接着,中国图学学会土木工程图学分会主任委员高承勇做了题为“行业数字化转型背景下BIM技术应用与发展”的特邀报告。

上海江欢成建筑设计有限公司总建筑师、副总经理程之春做了题为“江欢成公司OpenBIM技术集成应用探索”的特邀报告。程之春在报告中介绍了OpenBIM技术以及天磁NMBIM协同平台在江欢成建筑设计有限公司设计过程中的应用,肯定了OpenBIM技术在协同设计中起到的重要作用,展示了OpenBIM技术在工程设计中的广阔应用前景。

上海城建集团设计研究总院数字中心主任杨海涛做了题为“桥梁构件BIM正向出图技术的研究与应用”的特邀报告。

东南大学建筑设计研究院执行总建筑师、建筑创作中心主任高庆辉做了题为“场所营建——海门文化中心、厦门新体育中心等公共建筑创作体会”的特邀报告。

上海建工集团股份有限公司副总工程师张铭做了题为“面向建筑全生命周期的数字建造”的特邀报告。

中建三局科创发展有限公司副总经理朱海军做了题为“装配式建筑设计生产施工一体化研究与实践”的特邀报告。

腾讯用户研究与体验设计部墨子工作室负责人郑焕义做了题为“互联网产品设计高效协作”的特邀报告。

最后,会议主持人向在本次活动中带来精彩演讲的各位专家、莅临本次活动现场和在线上观看直播的各位嘉宾表达了衷心的感谢和诚挚的敬意。至此,上海交大BIM研究中心成立6周年暨学术交流活动圆满结束。

供稿:龚达巍    摄影:邹立凯

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