建筑信息模型BIM技術(shù)介紹

1、建筑信息模型BIM技術(shù)介紹 *有限公司技術(shù)中心2014年8月18日目錄1 BIM的概念11.1 BIM概念理解11.2 BUILDING含義12 BIM發(fā)展軌跡23 BIM的信息載體24 BIM的實(shí)現(xiàn)手段34.1 BIM設(shè)計(jì)類軟件44.2 BIM施工類軟件64.3 與BIM核心軟件具有互用性的軟件85 BIM的分析應(yīng)用106 BIM的生命力117 BIM的價(jià)值優(yōu)勢118 BIM在建設(shè)項(xiàng)目各階段的具體應(yīng)用128.1可行性研究階段128.2設(shè)計(jì)工作階段138.3 建設(shè)實(shí)施階段158.4 運(yùn)營維護(hù)階段169 REVIT、NAVISWORK及相關(guān)軟件工程應(yīng)用實(shí)例169.1工程概述169.2 BIM建模

2、179.3編制進(jìn)度計(jì)劃189.4 4D建模1810 BIM與云工作臺(CLOUD)191 BIM的概念美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)對BIM的定義: “BIM是建設(shè)項(xiàng)目兼具物理特性與功能特性的數(shù)字化模型，且是從建設(shè)項(xiàng)目的最初概念設(shè)計(jì)開始的整個(gè)生命周期里做出任何決策的可靠共享信息資源”。實(shí)現(xiàn)BIM的前提是:在建設(shè)項(xiàng)目生命周期的各個(gè)階段不同的項(xiàng)目參與方通過在BIM建模過程中插入、提取、更新及修改信息以支持和反應(yīng)出各參與方的職責(zé)。BIM是基于公共標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)同作業(yè)的共享數(shù)字化模型。1.1 BIM概念理解BIM的概念分解為兩個(gè)方面，BIM既是模型結(jié)果(Product)更是過程(Processs)。（1）BIM作為模型

3、結(jié)果(product)BIM作為模型結(jié)果，與傳統(tǒng)的3D建筑模型有著本質(zhì)的區(qū)別，其兼具了物理特性與功能特性。其中，物理特性 (Physical Characteristic)，可以理解為幾何特性(Geometric Characteristic);而功能特性 (Functional Characteristic)，是指此模型具備了所有一切與該建設(shè)項(xiàng)目有關(guān)的信息。（2）BIM作為過程(Proeess)BIM是一種過程，其功能在于通過開發(fā)、使用和傳遞建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)字化信息模型以提高項(xiàng)目或組合設(shè)施的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理。1.2 Building含義Building Information Modelin

4、g中得Building不能被狹義地理解為建筑，而是廣義地代表了各類土木工程建設(shè)項(xiàng)目。美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)給出的等級信息關(guān)系圖 (Hierarchical Information Relationships)，其規(guī)定了BIM之Building的適用范圍，包含三種設(shè)施或建造項(xiàng)目(Facility/Built):（1）Building，建筑物，如一般辦公樓房、民用樓房等;（2）Structure，構(gòu)筑物，如大壩、水電站、廠房等;（3）Linear Structure，線性結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施，如道路、橋梁、鐵道、隧道、管道等。2 BIM發(fā)展軌跡BIM的發(fā)展將經(jīng)歷4個(gè)階段，第一階段少數(shù)技術(shù)發(fā)燒友的

5、熱衷，第二階段企業(yè)決策層從企業(yè)發(fā)展角度逐步認(rèn)同，第三階段行業(yè)逐步認(rèn)同并開始建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，第四階段開始進(jìn)入工程項(xiàng)目的業(yè)務(wù)流程?，F(xiàn)階段BIM（Building Information Modeling）作為一種全新的工程實(shí)施方法的基礎(chǔ)正在被其收益者業(yè)主所認(rèn)同。3 BIM的信息載體BIM的信息載體是多維參數(shù)模型（nD Parametric models）。用簡單的等式來體現(xiàn)BIM參數(shù)模型的維度:2D=Length&Width3D=2D+Height4D=3D+Time5D=4D+Cost6D=5D+nD=BIM傳統(tǒng)的2D模型是用點(diǎn)、線、多邊形、圓等平面元素模擬幾何構(gòu)件，只有長和寬的二維尺度，

6、故等于Length&Width，目前國內(nèi)各類設(shè)計(jì)圖和施工圖的主流形式仍舊是2D模型;傳統(tǒng)的3D模型是在2D模型的基礎(chǔ)上加了一個(gè)維度Height，有利于建設(shè)項(xiàng)目的可視化功用，但并不具備信息整合與協(xié)調(diào)的功能。隨著軟件的發(fā)展，盡管各種幾何實(shí)體可以被整合在一起代表所需的設(shè)計(jì)構(gòu)件，但是最終的整體幾何模型依舊難以編輯和修改，且各系統(tǒng)單獨(dú)的施工圖很難與整體模型真正地聯(lián)系起來，同步化就更能難實(shí)現(xiàn)。BIM參數(shù)模型的優(yōu)勢就是在于其突破了傳統(tǒng)2D及3D模型難以修改和同步的瓶頸，以實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的多維模型(nD)大大方便了工程人員。首先，BIM的3D模型為交流和修改提供了便利。以建筑師為例，其可以運(yùn)用3D平臺直接

7、設(shè)計(jì)，無需將3D模型翻譯成2D平面圖以與業(yè)主進(jìn)行溝通交流，業(yè)主也無需費(fèi)時(shí)費(fèi)力去理解繁瑣的2D圖紙。其次，BIM參數(shù)模型的參數(shù)信息內(nèi)容不僅局限于建筑構(gòu)件的物理屬性，而是包含了從建筑概念設(shè)計(jì)開始到運(yùn)營維護(hù)的整個(gè)項(xiàng)目生命周期內(nèi)的所有該建筑構(gòu)件的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)信息。再次，BIM參數(shù)模型將各個(gè)系統(tǒng)緊密地聯(lián)系到了一起，整體模型真正起到了協(xié)調(diào)綜合的作用，且其同步化的功能更是錦上添花。BIM整體參數(shù)模型綜合了包括建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)械、暖通、電氣等各BIM系統(tǒng)模型，其中各系統(tǒng)間的矛盾沖突可以在實(shí)際施工開始前的設(shè)計(jì)階段得以解決，同時(shí)與上述4D，5D模型所涉及的進(jìn)度及造價(jià)控制信息、相關(guān)聯(lián)，整體協(xié)調(diào)管理項(xiàng)目實(shí)施。另外，對于B

8、IM模型的設(shè)計(jì)變更，BIM的參數(shù)規(guī)則（Parametric rules）會(huì)在全局自動(dòng)更新信息。故對于設(shè)計(jì)變更的反應(yīng)，相比基于圖紙費(fèi)時(shí)且易出錯(cuò)的繁瑣處理BIM系統(tǒng)表現(xiàn)的更加智能化與靈敏化。最后，BIM參數(shù)模型的多維特性(nD)將項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性、舒適性及可持續(xù)性發(fā)展提高到一個(gè)新的層次。例如，運(yùn)用4D技術(shù)可以研究項(xiàng)目的可施工性、項(xiàng)目進(jìn)度安排、項(xiàng)目進(jìn)度優(yōu)化、精益化施工等方面，給項(xiàng)目帶來經(jīng)濟(jì)性與時(shí)效性;5D造價(jià)控制手段使預(yù)算在整個(gè)項(xiàng)目生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)行與可操控性;6D及nD應(yīng)用將更大化地滿足項(xiàng)目對于業(yè)主對于社會(huì)的需求，如舒適度模擬及分析、耗能模擬、綠色建筑模擬及可持續(xù)化分析等方面。4 BIM的實(shí)現(xiàn)手段

9、BIM的實(shí)現(xiàn)手段是軟件，與CAD技術(shù)只需一個(gè)或幾個(gè)軟件不同的是，BIM需要一系列軟件來支撐。圖1 BIM軟件圖1是對于BIM軟件各個(gè)類型的羅列圖，除BIM核心建模軟件之外，BIM的實(shí)現(xiàn)需要大量其他軟件的協(xié)調(diào)與幫助。一般可以將BIM軟件分成以下兩大類型:類型一:BIM核心建模軟件，包括建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件(如 AutodeskRevit系列、Graphisoft ArchiCAD等)、機(jī)電與其他各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件(如 AutodeskRevit系列、DesignMaster等)等等;類型二:基于BIM模型的分析軟件，包括結(jié)構(gòu)分析軟件(如PKPM、SAP2000等)、施工進(jìn)度管理軟件(如 MSProj

10、ect、Navisworks等)、制作加工圖 Shop Drawing的深化設(shè)計(jì)軟件(如Xsteel等)、概預(yù)算軟件、設(shè)備管理軟件、可視化軟件等等。4.1 BIM設(shè)計(jì)類軟件BIM設(shè)計(jì)類軟件在市場上主要有五家主流公司，分別是Autodesk、Bentley、Graphisoft/Nemetschek AG、Gery Technology以及Tekla公司。各自旗下開發(fā)的系列軟件如下：（1）Autodest-Revit Architecture等Autodesk公司的Revit系列占據(jù)了最大的市場份額且是行業(yè)領(lǐng)跑者，包括： Revit Architecture(建筑); Revit Structu

11、re(結(jié)構(gòu)); Revit MEP(機(jī)電管道)。 （2）Bentley-Bentley Architecture等Bentley公司繼開發(fā)出MicroStation TriForma這一專業(yè)的3D建筑模型制作軟件(由所建模型可以自動(dòng)生成平面圖、剖面圖、立面圖、透視圖及各式的量化報(bào)告，如數(shù)量計(jì)算、規(guī)格與成本估計(jì))后，于2004年推出了其革命性的繼承者:Bentley/Architecture(建筑);Bentley Structural(結(jié)構(gòu));Bentley Building Mechanical Systems(機(jī)械:通風(fēng)、空調(diào)、水道):Bentley Building Electrical

12、 Systems(電氣);Bentley Facilities(設(shè)備);Bentley PowerCivil(場地建模):Bentley Generative Components(設(shè)計(jì)復(fù)雜幾何造型);Bentley Interference Manager(碰撞檢查)等系列軟件，Bentley公司還提供了支持多用戶(multi-user)多項(xiàng)目(multi-project)的管理平臺Bentley ProjectWise。（3）Graphisoft/Nemetscheck AG-ArchiCAD ArchiCAD是歷史最悠久的且至今仍被應(yīng)用的BIM建模軟件，ArchiCAD與一系列軟件均具有

13、互用性，包括利用Maxon創(chuàng)建曲面和制作動(dòng)畫模擬、利用ArchiFM進(jìn)行設(shè)備管理、利用Sketchup創(chuàng)建模型等。除此，ArchiCAD與一系列能耗與可持續(xù)發(fā)展軟件都有互用接口，如Ecotect、Energy+、ARCHIPHISIK及RIUSKA等。且ArchicAD包含了廣泛的對象庫(Object libraries)供用戶使用。 （4）Gery Technology-Digital Project Dassault公司開發(fā)的CATIA軟件是全球被廣泛應(yīng)用的針對航空航天、汽車等大型機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的建模平臺，而 Digital Projeet是Gery Technology公司基于CATI

14、A軟件為工程建設(shè)項(xiàng)目定做開發(fā)的應(yīng)用軟件(二次開發(fā)軟件)，其本質(zhì)還是CATIA。 （5）TeklaCorp.Tekla Structure, Xsteel Xsteel是Tekla公司最早開發(fā)的基于BIM技術(shù)的施工軟件，于上世紀(jì)90年代面世并迅速成長為世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)軟件.4.2 BIM施工類軟件 BIM參數(shù)模型具有多維屬性，對于施工階段， 4D(3D+time)模型的施工建造模擬與 5D(4D+cost)模型的造價(jià)功能使建設(shè)項(xiàng)目各參與方更清晰地預(yù)見和控制管理施工進(jìn)度與工程造價(jià)。常見的4D應(yīng)用軟件和5D應(yīng)用軟件如下:1、4D應(yīng)用軟件（1）AutodeskNavisworks

15、Autodesk Navisworks Manage軟件是Autodesk公司開發(fā)的用于施工模擬、工程項(xiàng)目整體分析以及信息交流的智能軟件。其具體的功能包括模擬與優(yōu)化施工進(jìn)度、識別與協(xié)調(diào)沖突與碰撞、使項(xiàng)目參與方有效溝通與協(xié)作以及在施工前發(fā)現(xiàn)潛在問題。且Navisworks Manage軟件與 Microsoft Projeet具有互用性，在Microsoft Project軟件環(huán)境下創(chuàng)建的施工進(jìn)度計(jì)劃可以被導(dǎo)入 Navisworks Manage軟件，再將每項(xiàng)計(jì)劃工序與3D模型的每一個(gè)構(gòu)件一一關(guān)聯(lián)，即可輕松地制作施工模擬過程。（2）Bentley-ProjectWise Navigator Pr

16、ojectWise Navigator軟件是Bentley公司于2007年發(fā)布的施工類BIM軟件，其以動(dòng)態(tài)協(xié)作的平臺使項(xiàng)目各參與方容易快速看到設(shè)計(jì)人員提供的包含設(shè)備布置、維修通道和其他關(guān)鍵設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的最初設(shè)計(jì)模型，并做出評估、分析及改進(jìn)，以避免在施工階段出現(xiàn)代價(jià)高昂的錯(cuò)誤與漏洞。（3）Innovaya-Visual Simulation Visual Simulation軟件是Innovaya公司開發(fā)的一款4D進(jìn)度規(guī)劃與可施工性分析的軟件，與Navisworks相似處在于其能與Revit軟件創(chuàng)建的模型相關(guān)聯(lián)，且由Microsoft Projeet及Primavera進(jìn)度計(jì)劃軟件創(chuàng)建的施工進(jìn)度計(jì)劃

17、可以被導(dǎo)入該4D軟件。用戶可以方便地點(diǎn)擊4D建筑模擬中的建筑對象，查看在甘特圖中顯示的相關(guān)任務(wù);反之亦可。施工模擬可以有效地加強(qiáng)項(xiàng)目各參與方的溝通與協(xié)作，優(yōu)化施工進(jìn)度計(jì)劃，為縮短工期、降低造價(jià)提供了幫助。（4）Synchro Ltd.-Synchro 4D Synchro 4D是一款年輕但功能強(qiáng)大的4D軟件，具有比其他同類4D軟件更加成熟的施工進(jìn)度計(jì)劃管理功能。可以為整個(gè)項(xiàng)目的各參與方（包括業(yè)主、建筑師、結(jié)構(gòu)師、承包商、分包商、材料供應(yīng)商等）提供實(shí)時(shí)共享的工程數(shù)據(jù)。工程人員可以利用Synchro 4D軟件進(jìn)行施工過程可視化模擬、安排施工進(jìn)度計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)高級風(fēng)險(xiǎn)管理、同步設(shè)計(jì)變更、實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈管理以

18、及造價(jià)管理。Synchro 4D軟件能與SolidWorks、Google Sketchup及Bentley軟件創(chuàng)建的模型相關(guān)聯(lián)，且由Microsoft Project、Primavera及Asta Powerproject進(jìn)度計(jì)劃軟件創(chuàng)建的施工進(jìn)度計(jì)劃可以被導(dǎo)入該4D軟件。2、5D應(yīng)用軟件 （1）Innovaya-Visual Estimating+Visual Simulation Visual Estimating軟件是Innovaya公司開發(fā)的一款針對工程造價(jià)的應(yīng)用軟件，結(jié)合應(yīng)用該公司的Visual Simulation 4D軟件，即可實(shí)現(xiàn)5D項(xiàng)目管理功能。 Visual Estima

19、ting軟件可以與 MC2ICE與 SageTimberline工程造價(jià)軟件相協(xié)作，且由Revit軟件和Tekla軟件各自創(chuàng)建的BIM模型均可以被導(dǎo)入。其具體功能包括: 自動(dòng)計(jì)算工程量和定義裝配件的組成。（2）VICO Software-Virtual ConstructionVirtual Construction 軟件套裝是一款高度集成的為施工單位服務(wù)的5D管理工具，其套裝包括：VICO Constructor（建模）、VICO Estimator（概預(yù)算）、VICO Control（進(jìn)度控制）、VICO 5D Presenter（5D演示工具）、VICO Cost Manager（造價(jià)管

20、理、VICO Change Manage（變更管理）。4.3 與BIM核心軟件具有互用性的軟件以下將對與BIM核心軟件(設(shè)計(jì)類、施工類BIM軟件)具有互用性的軟件作簡要概述。1、建模類軟件（1）2D建模類軟件 使用范圍最廣的2D建模類軟件是Autodesk的AutoCAD和Bentley的Microstation.（2）3D建模類（3D Solid model）軟件 目前常用的與BIM核心軟件具有互用性的3D建模類(3D Solid model)軟件有Google Sketchup、Rhino和FormZ。2、可視化類軟件 基于創(chuàng)建的BIM模型，與BIM具有互用性的可視化軟件可以將其可視化的效

21、果輸出，常用的軟件包括3dmax、Artlantis、Lightscape 與AccuRender等。3、分析類軟件（1）可持續(xù)發(fā)展分析軟件 基于BIM模型信息，可持續(xù)發(fā)展分析軟件可以對項(xiàng)目的日照、風(fēng)環(huán)境、熱工、景觀可視度、噪音等方面做出分析，主要軟件有國外的Eeotect、IES、 Green Building Studio已經(jīng)國內(nèi)的PKPM等。（2）機(jī)電分析軟件水暖電等設(shè)備和電氣分析軟件國內(nèi)有鴻業(yè)、博超等，國外有Design Master、IEs Virtual Environment、Trane Trace等等。（3）結(jié)構(gòu)分析軟件結(jié)構(gòu)分析軟件是目前與BIM核心建模軟件互用性較高的軟件，兩

22、者之間可以實(shí)現(xiàn)雙向信息交換，即結(jié)構(gòu)分析軟件可對BIM模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，且分析結(jié)果對結(jié)構(gòu)的調(diào)整可以自動(dòng)更新到BIM模型中。與BIM核心建模軟件具有互用性的結(jié)構(gòu)分析軟件有ETABS、STAAD、Robot及PKPM等。下表1將上述BIM設(shè)計(jì)類、施工類及與BIM核心軟件具有互用性的三類軟件做出簡要總結(jié)。表1 BIM軟件軟件類型公司軟件名稱BIM設(shè)計(jì)類軟件AutodeskRevit Architecture（建筑）Revit Structure（結(jié)構(gòu)）Revit MEP（機(jī)電管道）BentleyBentley Architecture（建筑）Bentley Structural（結(jié)構(gòu)）Bentley

23、Building Mechanical Systems（機(jī)）Bentley Building Electrical Systems（電）Bentley Facilities（設(shè)備）Bentley Power Cilvil（場地建模）Bentley Generative Components（設(shè)計(jì)復(fù)雜造型）Bentley Interference Manager（碰撞檢查）Graphisoft/Nemetschek AGArchiCADGery TechnologyDigital ProjectTekla CorpXsteelTekla StructureBIM施工類軟件4DAutodeskNa

24、visworksBentleyProject Wise NavigatiorInnovayaVisual SimulationSynchroSynchro 4DCommon PointProject 4D Construct Sim5DInnovayaVisual Simulation + Visual EstimatingVICO SoftwareVirtual Construction與BIM核心軟件具有互用性的軟件建模類2DAutodeskAutoCADBentleyMicroStation3DGoogleSketchupRhino SoftwareRhinoAuto DesSysFor

25、mZ可視類Autodesk3Ds MaxAutodesk收購LightscapeLightscapeAbventArtlantisRobert McNeelAccuRender分析類可持續(xù)發(fā)展AutodeskEcotectAutodesk收購GeoPraxisGreen Buiding StudioIlluminating Engineering SocietyIES中國建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所PKPM機(jī)電Design Master SoftwareDesign MasterIntergrated Environmental SolutionIES Virtual Environmen

26、tTraneTrane Trace鴻業(yè)科技鴻業(yè)MEP系列軟件北京博超時(shí)代軟件有限公司博超電氣設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)Computer and Structure Inc.（CSI）ETABSREI Engineering SoftwareSTAADAutodeskRobot中國建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所PKPM5 BIM的分析應(yīng)用 以BIM模型為基礎(chǔ)，服務(wù)于項(xiàng)目各個(gè)階段的分析應(yīng)用都可以憑借上述基于BIM模型的分析軟件得以實(shí)現(xiàn)。BIM模型可視化應(yīng)用(Visualizations)。建筑效果圖、仿佛置身在其中的3D虛擬建筑空間、光線效果可視化模擬(Lightscape)方便業(yè)主與設(shè)計(jì)方、施工方的交流。B

27、IM整體模型查找矛盾(Combined Models)。由各個(gè)系統(tǒng)模型綜合在一起形成的BIM整體模型可以查找和復(fù)核各系統(tǒng)間是否存在矛盾與沖突(Collision checking)，在施工前解決。施工階段應(yīng)用(Construction)。工料估算與控制(Quantity take-off)、預(yù)算控制 (Cost estimation)、生產(chǎn)管理 (Production management)、3D可視化指導(dǎo)施工及改進(jìn)施工方法 (3D visualizations)、利用4D模型進(jìn)行進(jìn)度控制等(4D models<sehedule>)。 分析應(yīng)用(Analysis)。舒適度分析(Co

28、mfort)；耗能模擬分析(Energy)；生命期成本控制(Life-cycle cost<LCC>)；環(huán)境評估應(yīng)用，如不同材料在相同環(huán)境的使用壽命不同生命周期分析法(Life-cycle analysis<LCA>)；風(fēng)、水等流體性能分析，如建筑圍墻連續(xù)性與防水性模擬計(jì)算機(jī)流體力學(xué)動(dòng)態(tài)模擬 (Computational Fluid Dynamics<CFD>)等。 設(shè)施管理應(yīng)用(Facility management)。設(shè)施管理組織機(jī)構(gòu)的建立(Management for portfolio of buildings)、技術(shù)維護(hù) (Technical ma

29、intenance)、性能報(bào)告系統(tǒng) (Performance reporting)、設(shè)施空間數(shù)據(jù)管理 (Space data management)。6 BIM的生命力BIM的生命力是項(xiàng)目整個(gè)生命周期。BIM應(yīng)用分為主要應(yīng)用（Primary BIM uses）和次要應(yīng)用(Secondary BIM uses)，貫穿于整個(gè)項(xiàng)目生命周期的各個(gè)階段。其中現(xiàn)狀建模(Existing Conditions Modeling)和成本預(yù)算控制 (Cost Estimation)貫穿了從規(guī)劃到運(yùn)營維護(hù)的各個(gè)階段;各階段規(guī)劃(Phase Planning)、規(guī)劃書編制(Programming)、場地分析 (Si

30、te Analysis)、設(shè)計(jì)方案論證 (Design Reviews)、3D協(xié)調(diào) (3D Coordination)與竣工模型 (Reeord Model)均為跨階段應(yīng)用；其余應(yīng)用則大部分發(fā)生在項(xiàng)目生命周期的某個(gè)特定階段。7 BIM的價(jià)值優(yōu)勢 對于業(yè)主最關(guān)心的工程造價(jià)、工期、項(xiàng)目性能是否符合預(yù)期等指標(biāo)，BIM所帶來的價(jià)值優(yōu)勢是巨大的。（1）縮短項(xiàng)目工期。利用BIM技術(shù)，可以通過加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作、改善傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理模式、實(shí)現(xiàn)場外預(yù)制、縮短訂貨至交貨之間的空白時(shí)間 (Lead times)等方式大大縮短工期;（2）更加可靠與準(zhǔn)確的項(xiàng)目預(yù)算?；贐IM模型的工料計(jì)算（Quantity take-off

31、）相比基于2D圖紙的預(yù)算更加準(zhǔn)確、且節(jié)省了大量時(shí)間;（3）提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本。由于利用BIM技術(shù)可大大加強(qiáng)各參與方的協(xié)作與信息交流的有效性，使決策的做出可以在短時(shí)間完成、減少了復(fù)工與返工的次數(shù)、且便于新型生產(chǎn)方式的興起如場外預(yù)制、BIM參數(shù)模型作為施工文件等等，顯著地提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約了成本;（4）高性能的項(xiàng)目結(jié)果。BIM技術(shù)所輸出的可視化效果可以為業(yè)主校核是否滿足要求提供平臺，且利用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)耗能與可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)與分析，為提高建筑物、構(gòu)筑物等的性能提供了技術(shù)手段；（5）有助于項(xiàng)目的創(chuàng)新性與先進(jìn)性。BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)項(xiàng)目管理模式的優(yōu)化，如一體化項(xiàng)目管理模式IPD(Integr

32、ated Project Delivery Mode)下各參與方早期參與設(shè)計(jì)群策群力的模式有利于吸取先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)、實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目創(chuàng)新性與先進(jìn)性；（6）方便設(shè)備管理與維護(hù)。利用BIM竣工模型(As-built model) 作為設(shè)備管理與維護(hù)的數(shù)據(jù)庫。 8 BIM在建設(shè)項(xiàng)目各階段的具體應(yīng)用8.1可行性研究階段BIM對于可行性研究階段建設(shè)項(xiàng)目在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行性論證提供了幫助，提高了論證結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在可行性研究階段，業(yè)主需要確定出建設(shè)項(xiàng)目方案在滿足類型、質(zhì)量、功能等要求下是否具有技術(shù)與經(jīng)濟(jì)可行性。但是，如果想得到可靠性高的論證結(jié)果，需要花費(fèi)大量的時(shí)間、金錢與精力。BIM可以為業(yè)主提供概要模型

33、(Macro or schematic model)對建設(shè)項(xiàng)目方案進(jìn)行分析、模擬，從而為整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)降低成本、縮短工期并提高質(zhì)量。8.2設(shè)計(jì)工作階段 對于傳統(tǒng)CAD時(shí)代存在于建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的2D圖紙冗繁、錯(cuò)誤率高、變更頻繁、協(xié)作溝通困難等缺點(diǎn)，BIM所帶來的價(jià)值優(yōu)勢是巨大的: （1）保證概念設(shè)計(jì)階段決策正確在概念設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員需對擬建項(xiàng)目的選址、方位、外形、結(jié)構(gòu)形式、耗能與可持續(xù)發(fā)展問題、施工與運(yùn)營概算等問題做出決策，BIM技術(shù)可以對各種不同的方案進(jìn)行模擬與分析、且為集合更多的參與方投入該階段提供了平臺，使做出的分析決策早期得到反饋，保證了決策的正確性與可操作性。 （2）更加快捷與準(zhǔn)確

34、地繪制3D模型不同于CAD技術(shù)下3D模型需要由多個(gè)2D平面圖共同創(chuàng)建，BIM軟件可以直接在3D平臺上繪制3D模型，并且所需的任何平面視圖都可以由該3D模型生成，準(zhǔn)確性更高且直觀快捷，為業(yè)主、施工方、預(yù)制方、設(shè)備供應(yīng)方等項(xiàng)目參與人的溝通協(xié)調(diào)提供了平臺。（3）多個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)協(xié)作進(jìn)行、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量對于傳統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式，各專業(yè)包括建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、機(jī)械、電氣、通信、消防等設(shè)計(jì)之間的矛盾沖突極易出現(xiàn)且難以解決。而BIM整體參數(shù)模型可以對建設(shè)項(xiàng)目的各系統(tǒng)進(jìn)行空間協(xié)調(diào)、消除碰撞沖突，大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間且減少了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤與漏洞。同時(shí)，結(jié)合運(yùn)用與BIM建模工具具有相關(guān)性的分析軟件，可以就擬建項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)合理性、

35、空氣流通性、光照、溫度控制、隔音隔熱、供水、廢水處理等多個(gè)方面進(jìn)行分析，并基于分析結(jié)果不斷完善BIM模型。 （4）對于設(shè)計(jì)變更可以靈活應(yīng)對BIM整體參數(shù)模型自動(dòng)更新的法則可以讓項(xiàng)目參與方靈活應(yīng)對設(shè)計(jì)變更，減少例如施工人員與設(shè)計(jì)人員所持圖紙不一致的情況。對于施工平面圖的一個(gè)細(xì)節(jié)變動(dòng)，Revit軟件將自動(dòng)在立面圖、截面圖、3D界面、圖紙信息列表、工期、預(yù)算等所有相關(guān)聯(lián)的地方做出更新修改。 （5）提高可施工性設(shè)計(jì)圖紙的實(shí)際可施工性(constructability)是國內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)常遇到的問題。由于專業(yè)化程度的提高及國內(nèi)絕大多數(shù)建設(shè)工程所采用的設(shè)計(jì)與施工分別承發(fā)包模式的局限性，設(shè)計(jì)與施工人員之間的交

36、流甚少，加之很多設(shè)計(jì)人員缺乏施工經(jīng)驗(yàn)，極易導(dǎo)致施工人員難以甚至無法按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工。BIM可以通過提供3D平臺加強(qiáng)設(shè)計(jì)與施工的交流，讓有經(jīng)驗(yàn)的施工管理人員參與到設(shè)計(jì)階段早期植入可施工性理念，更深入地可以推廣新的工程項(xiàng)目管理模式如一體化項(xiàng)目管理模式 IPD(Integrated Project Delivery mode)以解決可施工性的問題。（6）為精確化預(yù)算提供便利在設(shè)計(jì)的任何階段，BIM技術(shù)都可以按照定額計(jì)價(jià)模式根據(jù)當(dāng)前BIM模型的工程量給出工程的總概算；隨著初步設(shè)計(jì)的深化，項(xiàng)目各個(gè)方面如建設(shè)規(guī)模、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、設(shè)備類型等均會(huì)發(fā)生變動(dòng)與修改，BIM模型平臺導(dǎo)出的工程概算可以在簽訂招投標(biāo)合同

37、之前給項(xiàng)目各參與方提供決策參考，也為最終的設(shè)計(jì)概算提供基礎(chǔ)。 （7）利于低能耗與可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)初期，利用與BIM模型具有互用性的能耗分析軟件就可以為設(shè)計(jì)注入低能耗與可持續(xù)發(fā)展的理念，這是傳統(tǒng)的2D工具所不能實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)的2D技術(shù)只能在設(shè)計(jì)完成之后利用獨(dú)立的能耗分析工具介入，這就大大減少了修改設(shè)計(jì)以滿足低能耗需求的可能性。除此之外，各類與BIM模型具有互用性的其他軟件都在提高建設(shè)項(xiàng)目整體質(zhì)量上發(fā)揮了重要作用。8.3 建設(shè)實(shí)施階段對于傳統(tǒng)CAD時(shí)代存在于建設(shè)項(xiàng)目施工階段的2D圖紙可施工性低、施工質(zhì)量不能保證、工期進(jìn)度拖延、工作效率低等缺點(diǎn)，BIM所帶來的價(jià)值優(yōu)勢是巨大的: （1）施工前改正設(shè)

38、計(jì)錯(cuò)誤與漏洞在傳統(tǒng)CAD時(shí)代，各系統(tǒng)間的沖突碰撞極難在2D圖紙上識別，往往直到施工進(jìn)行了一定階段才被發(fā)覺，不得己返工或重新設(shè)計(jì)；而BIM模型將各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)整合在了一起，系統(tǒng)間的沖突一目了然，在施工前改正解決，加快了施工進(jìn)度、減少了浪費(fèi)、甚至很大程度上減少了各專業(yè)人員間起糾紛不和諧的情況。 （2）4D施工模擬、優(yōu)化施工方案BIM技術(shù)將與BIM模型具有互用性的4D軟件、項(xiàng)目施工進(jìn)度計(jì)劃與BIM模型連接起來以動(dòng)態(tài)的三維模式模擬整個(gè)施工過程與施工現(xiàn)場，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題和優(yōu)化施工方案(包括場地、人員、設(shè)備、空間沖突、安全問題等)。同時(shí)，4D施工模擬還包含了臨時(shí)性建筑如起重機(jī)、腳手架、大型設(shè)備等的進(jìn)出場

39、時(shí)間，為節(jié)約成本、優(yōu)化整體進(jìn)度安排提供了幫助。 （3）BIM模型為預(yù)制加工工業(yè)化的基石細(xì)節(jié)化的構(gòu)件模型（Shop model）可以由BIM設(shè)計(jì)模型生成，可用來指導(dǎo)預(yù)制生產(chǎn)與施工。由于構(gòu)件是以3D的形式被創(chuàng)建的，這就便于數(shù)控機(jī)械化自動(dòng)生產(chǎn)。當(dāng)前，這種自動(dòng)化的生產(chǎn)模式己經(jīng)成功地運(yùn)用在鋼結(jié)構(gòu)加工與制造、金屬板制造等方面，從而生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件、玻璃制品等。這種模式方便供應(yīng)商根據(jù)設(shè)計(jì)模型對所需構(gòu)件進(jìn)行細(xì)節(jié)化的設(shè)計(jì)與制造，準(zhǔn)確性高且縮減了造價(jià)與工期;同時(shí)，消除了利用2D圖紙施工由于周圍構(gòu)件與環(huán)境的不確定性導(dǎo)致構(gòu)件無法安裝甚至重新制造的尷尬境地。 （4）使精益化施工成為可能由于BIM參數(shù)模型提供的信息中包含了每

40、一項(xiàng)工作所需的資源，包括人員、材料、設(shè)備等等，所以其為總承包商與各分包商之間的協(xié)作提供了基石，最大化地保證資源準(zhǔn)時(shí)制管理(Just-in-time)、削減不必要的庫存管理工作、減少無用的等待時(shí)間、提高生產(chǎn)效率。8.4 運(yùn)營維護(hù)階段 BIM參數(shù)模型可以為業(yè)主提供建設(shè)項(xiàng)目中所有系統(tǒng)的信息，在施工階段做出的修改將全部同步更新到BIM參數(shù)模型中形成最終的BIM竣工模型(As-built model)，該竣工模型作為各種設(shè)備管理的數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)的維護(hù)提供依據(jù)。 此外，BIM可同步提供有關(guān)建筑使用情況或性能、入住人員與容量、建筑已用時(shí)間以及建筑財(cái)務(wù)方面的信息；同時(shí)，BIM可提供數(shù)字更新記錄，并改善搬遷規(guī)劃與

41、管理。BIM還促進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)建筑模型對商業(yè)場地條件(例如零售業(yè)場地，這些場地需要在許多不同地點(diǎn)建造相似的建筑)的適應(yīng)。有關(guān)建筑的物理信息(例如完工情況、承租人或部門分配、家具和設(shè)備庫存)和關(guān)于可出租面積、租賃收入或部門成本分配的重要財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)都更加易于管理和使用。穩(wěn)定訪問這些類型的信息可以提高建筑運(yùn)營過程中的收益與成本管理水平。9 REVIT、NAVISWORK及相關(guān)軟件工程應(yīng)用實(shí)例 某高校土木機(jī)電教學(xué)樓（CEME Building）投標(biāo)BIM模型9.1工程概述 某高校擬投資建造土木機(jī)電教學(xué)樓（CEME Building），其招標(biāo)文件要求投標(biāo)人負(fù)責(zé)完成該樓的設(shè)計(jì)和建造任務(wù)(Design-build)

42、。業(yè)主的具體要求概述如下: 1、土木機(jī)電教學(xué)樓功能要求:二層建筑(含地下一層)實(shí)驗(yàn)室位于地下一層，地上兩層為教室與教職工辦公室;此外，必須建有至少一間能容納100人的大教室、若干計(jì)算機(jī)室和閱讀室。 2、投標(biāo)文件包括：3DBIM模型、工程造價(jià)、進(jìn)度計(jì)劃、4D模擬等。以Revit和Navisworks為主要軟件工具，以下以4D模擬與內(nèi)部行走(Walk through)為重點(diǎn)進(jìn)行簡述。9.2 BIM建模 該工程的BIM建模完全基于3D平臺，此處略去結(jié)構(gòu)分析部分，以下分為概念設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、內(nèi)部布局設(shè)計(jì)三部分簡述BIM模型。 1、概念設(shè)計(jì) 投標(biāo)人將該建筑命名為CEME FERRY，繪制出建筑標(biāo)準(zhǔn)層

43、平面圖。2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（用Revit軟件創(chuàng)建）該建筑采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括：（1）基礎(chǔ):包含獨(dú)立基礎(chǔ)與條形基礎(chǔ)； （2）柱(Column)、梁(Beam)、板(Slab)、墻(Wall)、樓梯等結(jié)構(gòu)構(gòu)件； （3）外圍結(jié)構(gòu)（Enclosure system）：包含幕墻(Curtain wall)、屋頂(Roof)、天臺屋頂(Roof top)、門(door)等。 （4）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（Interior system）: 包含天花板(Ceiling)、窗戶(Window)、門(door)等。 3、內(nèi)部設(shè)施布局設(shè)計(jì)（用Revit軟件創(chuàng)建） （1）地下一層（Basement floor）: 包

44、含計(jì)算機(jī)室(Computer rooms)、閱覽室（Reading rooms）、三間實(shí)驗(yàn)室（Laboratory rooms）、設(shè)備房（MECH rooms）、研討會(huì)議室（Seminars）、電梯（Elevator）、洗手間（Washrooms）等。 （2）地上一層 (Ground floor):包含大廳(Lobby)、教室(Classrooms)、設(shè)備房(MECH rooms)、電梯(Elevator)、洗手l間(Washrooms)等。 （3）地上二層（Second floor）：包含教室(Classrooms)、教職員辦公室(Faculty Offices)、設(shè)備房 (MECH roo

45、ms)、電梯(Elevator)、洗手間 (Washrooms)等。4、3D效果圖（1）利用Revit或Navisworks軟件渲染出的建筑效果圖；（2）利用Photoshop軟件將渲染出的建筑效果圖置于真實(shí)場景。9.3編制進(jìn)度計(jì)劃 用Microsoft Project編制CEME FERRY的進(jìn)度計(jì)劃時(shí)考慮了下列因素:（1）按照業(yè)主要求，工程必須在2011年9月新學(xué)期開學(xué)前完工;（2）工地占地面積較小，故工作面擁擠且存放物料的區(qū)域有限;（3）工作日安排為每周周一至周五，每天八小時(shí)工作時(shí)間，節(jié)假日休息 1、設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃分為初步設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)。2、施工進(jìn)度計(jì)劃分為五個(gè)部分，即基礎(chǔ)與地下一層、地上一層、地上二層、屋頂、內(nèi)部設(shè)施施工。9.4 4D建模 1、4D施工過程模擬將Mieroso Project軟件創(chuàng)建的施工進(jìn)度計(jì)劃導(dǎo)入Navisworks，再將每項(xiàng)任務(wù)與相應(yīng)的建筑構(gòu)件一一相鏈接，即可創(chuàng)建出施工過程模擬動(dòng)畫。 2、建筑內(nèi)部行走 利用Navisworks軟件實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部3D可視化行走部分 (Walkthrough)。10 BIM與云工作臺(Cloud)眾多的BIM軟件對于計(jì)算機(jī)硬件都有極高的要求，且隨著BIM軟件版本的不斷升級，計(jì)算