BIM在建筑業(yè)的應用

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 BIM在建筑業(yè)的應用 (The application of BIM in construction)專心-專注-專業(yè)摘要BIM技術是以“ 信息” 為核心,貫穿于建筑與結構設計、建筑施工及運營管理等建筑全壽命周期的各個階段。本文主要通過介紹BIM系統(tǒng)的特點闡述了BIM系統(tǒng)在施工領域中的應用, 并對BIM系統(tǒng)的應用前景作了展望。以此希望加強BIM在建筑設計、施工行業(yè)的推廣, 從而進一步提升我國建筑施工的品質, 給綠色施工提供一個有效地技術化保障。關鍵詞 建筑信息建模 建筑設計 建筑施工Abstract BIM technology take information a

2、s the core, throughout every stage of the building and structure design, construction and operation management, and other construction at various stages of the whole life cycle. This paper mainly through the introduction of the characteristics of BIM system elaborated the BIM system application in t

3、he field of construction, and the application prospect of the BIM system is discussed. The hope to strengthen of BIM in architecture design, the construction industry promotion, thus further improving the quality of construction in our country, for green construction to provide an effective technica

4、l support.Keyword Building Information Modeling architectural design 1. BIM的概念的起源 BIM（Building Information Modeling）是“建筑信息建?！钡暮喎Q，最初發(fā)源于世紀年代的美國，由美國喬治亞理工大學建筑與計算機學院（Georgia institute of technology university institute of architecture and computer）的查克伊士曼博士（Chuck Eastman,Ph.D.）提出。其被定義為：“建筑信息建模是將一個建筑建設項目在整

5、個生命周期內的所有幾何特性、功能要求與構件的性能信息綜合到一個單一的模型中。同時，這個單一模型的信息中還包括了施工進度、建造過程的過程控制信息?！盉IM 概念最初是由美國Autodesk 公司在總結歸納匈牙利Graphsoft 公司提出的虛擬建筑（Visual Building）概念和美國Benetly 公司提出的Signal Building Information 概念基礎上于2002 年首次提出，并將其應用到Revit 軟件中。我國首先通過Revit 軟件接觸到BIM 技術理念是建筑設計院。BIM的英文全稱是Building Information Modeling，國內較為一致的中文翻

6、譯為：。 由于國內建筑信息模型應用統(tǒng)一標準還在編制階段，這里暫時引用美國國家BIM標準(NBIMS)對BIM的定義，定義由三部分組成：1) BIM是一個設施(建設項目)物理和功能特性的數(shù)字表達；2) BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，為該設施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程；3) 在項目的不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協(xié)同作業(yè)。 美國M.A.Mortenson Company建設項目管理咨詢有限公司對BIM 的定義為“an intelligent simulation of archite

7、cture”，即“建筑的智能模擬”，且此模擬必須具備六個特點：）數(shù)字化；）空間化；）定量化：可計量化、坐標化、可查詢化；）全面化：整合及溝通設計意圖、整體建筑性能、可施工性、且包括施工方式方法的順序性及經(jīng)濟性；）可操作化：對于整個美國工程委員會及業(yè)主都可以通過具有互用性和直觀性的平臺進行操作；）持久化：在項目生命周期的所有階段都具有可用性。2. BIM的發(fā)展應用 BIM是一種全新的理念，它涉及到從規(guī)劃、設計理論到施工、維護技術的一系列創(chuàng)新和變革，是建筑業(yè)信息化的發(fā)展趨勢。BIM的研究對于實現(xiàn)建筑生命期管理，提高建筑行業(yè)設計、施工、運營的科學技術水平，促進建筑業(yè)全面信息化和現(xiàn)代化，具有重要的應用

8、價值和廣闊的應用前景。2.1 BIM模型維護 根據(jù)項目建設進度建立和維護BIM模型，實質是使用BIM平臺匯總各項目團隊所有的建筑工程信息，消除項目中的信息孤島，并且將得到的信息結合三維模型進行整理和儲存，以備項目全過程中項目各相關利益方隨時共享。2.2 場地分析 通過BIM結合地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS），對場地及擬建的建筑物空間數(shù)據(jù)進行建模，通過BIM及GIS軟件的強大功能，迅速得出令人信服的分析結果，幫助項目在規(guī)劃階段評估場地的使用條件和特點，從而做出新建項目最理想的場地規(guī)劃、交通流線組織關系、建筑布局等關鍵決策。2.3 建筑策劃B

9、IM能夠幫助項目團隊在建筑規(guī)劃階段，通過對空間進行分析來理解復雜空間的標準和法規(guī)，從而節(jié)省時間，提供對團隊更多增值活動的可能。特別是在客戶討論需求、選擇以及分析最佳方案時，能借助BIM及相關分析數(shù)據(jù)，做出關鍵性的決定。BIM在建筑策劃階段的應用成果還會幫助建筑師在建筑設計階段隨時查看初步設計是否符合業(yè)主的要求，是否滿足建筑策劃階段得到的設計依據(jù)，通過BIM連貫的信息傳遞或追溯，大大減少以后詳圖設計階段發(fā)現(xiàn)不合格需要修改設計的巨大浪費.2.4 方案論證 在方案論證階段，項目投資方可以使用BIM來評估設計方案的布局、視野、照明、安全、人體工程學、聲學、紋理、色彩及規(guī)范的遵守情況。BIM甚至可以做到

10、建筑局部的細節(jié)推敲，迅速分析設計和施工中可能需要應對的問題。方案論證階段還可以借助BIM提供方便的、低成本的不同解決方案供項目投資方進行選擇，通過數(shù)據(jù)對比和模擬分析，找出不同解決方案的優(yōu)缺點，幫助項目投資方迅速評估建筑投資方案的成本和時間2.5 可視化設計3Dmax、Sketchup這些三維可視化設計軟件的出現(xiàn)有力地彌補了業(yè)主及最終用戶因缺乏對傳統(tǒng)建筑圖紙的理解能力而造成的和設計師之間的交流鴻溝，但由于這些軟件設計理念和功能上的局限，使得這樣的三維可視化展現(xiàn)不論用于前期方案推敲還是用于階段性的效果圖展現(xiàn)，與真正的設計方案之間都存在相當大的差距。2.6 協(xié)同設計 協(xié)同設計是一種新興的建筑設計方式

11、，它可以使分布在不同地理位置的不同專業(yè)的設計人員通過網(wǎng)絡的協(xié)同展開設計工作。協(xié)同設計是在建筑業(yè)環(huán)境發(fā)生深刻變化、建筑的傳統(tǒng)設計方式必須得到改變的背景下出現(xiàn)的，也是數(shù)字化建筑設計技術與快速發(fā)展的網(wǎng)絡技術相結合的產(chǎn)物?，F(xiàn)有的協(xié)同設計主要是基于CAD平臺，并不能充分實現(xiàn)專業(yè)間的信息交流，這是因為CAD的通用文件格式僅僅是對圖形的描述，無法加載附加信息，導致專業(yè)間的數(shù)據(jù)不具有關聯(lián)性。BIM的出現(xiàn)使協(xié)同已經(jīng)不再是簡單的文件參照，BIM技術為協(xié)同設計提供底層支撐，大幅提升協(xié)同設計的技術含量。借助BIM的技術優(yōu)勢，協(xié)同的范疇也從單純的設計階段擴展到建筑全生命周期，需要規(guī)劃、設計、施工、運營等各方的集體參與，

12、因此具備了更廣泛的意義，從而帶來綜合效益的大幅提升。2.7 性能化分析 利用BIM技術，建筑師在設計過程中創(chuàng)建的虛擬建筑模型已經(jīng)包含了大量的設計信息（幾何信息、材料性能、構件屬性等），只要將模型導入相關的性能化分析軟件，就可以得到相應的分析結果，原本需要專業(yè)人士花費大量時間輸入大在發(fā)達國家，以Autodesk Revit 為代表的BIM 軟件已逐步普及應用，相關調查結果顯示：目前北美建筑行業(yè)有一半的機構在使用 BIM或與 BIM 相關的工具這一使用率在過去兩年里增加了75%。在歐洲、日本及我國香港地區(qū)，BIM 技術已廣泛應用于房地產(chǎn)開發(fā)。BIM 技術將引領建筑信息技術走向更高層次，大大提高建筑

13、工程的集成化程度。我國建筑市場龐大，參與主體和參與潛量巨大，相信在各方的積極努力下，BIM 技術必將為我國建筑業(yè)的科技進步發(fā)揮重大作用。2.8 工程量統(tǒng)計 BIM是一個富含工程信息的數(shù)據(jù)庫，可以真實地提供造價管理需要的工程量信息，借助這些信息，計算機可以快速對各種構件進行統(tǒng)計分析，大大減少了繁瑣的人工操作和潛在錯誤，非常容易實現(xiàn)工程量信息與設計方案的完全一致。通過BIM獲得的準確的工程量統(tǒng)計可以用于前期設計過程中的成本估算、在業(yè)主預算范圍內不同設計方案的探索或者不同設計方案建造成本的比較，以及施工開始前的工程量預算和施工完成后的工程量決算。2.9 管線綜合 利用BIM技術，通過搭建各專業(yè)的BI

14、M模型，設計師能夠在虛擬的三維環(huán)境下方便地發(fā)現(xiàn)設計中的碰撞沖突，從而大大提高了管線綜合的設計能力和工作效率。這不僅能及時排除項目施工環(huán)節(jié)中可以遇到的碰撞沖突，顯著減少由此產(chǎn)生的變更申請單，更大大提高了施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率，降低了由于施工協(xié)調造成的成本增長和工期延誤。2.10 施工進度模擬 通過將BIM與施工進度計劃相鏈接，將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D（3D+Time）模型中，可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程（圖10）。4D施工模擬技術可以在項目建造過程中合理制定施工計劃、精確掌握施工進度，優(yōu)化使用施工資源以及科學地進行場地布置，對整個工程的施工進度、資源和質量進行統(tǒng)一管理和控制

15、，以縮短工期、降低成本、提高質量。此外借助4D模型，施工企業(yè)在工程項目投標中將獲得競標優(yōu)勢，BIM可以協(xié)助評標專家從4D模型中很快了解投標單位對投標項目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、總體計劃是否基本合理等，從而對投標單位的施工經(jīng)驗和實力作出有效評估。2.11 施工組織模擬 通過BIM可以對項目的重點或難點部分進行可建性模擬，按月、日、時進行施工安裝方案的分析優(yōu)化。對于一些重要的施工環(huán)節(jié)或采用新施工工藝的關鍵部位、施工現(xiàn)場平面布置等施工指導措施進行模擬和分析，以提高計劃的可行性；也可以利用BIM技術結合施工組織計劃進行預演以提高復雜建筑體系的可造性（例如：施工模板、玻璃裝配、錨固等）。借

16、助BIM對施工組織的模擬，項目管理方能夠非常直觀地了解整個施工安裝環(huán)節(jié)的時間節(jié)點和安裝工序，并清晰把握在安裝過程中的難點和要點，施工方也可以進一步對原有安裝方案進行優(yōu)化和改善，以提高施工效率和施工方案的安全性。2.12 數(shù)字化建造制造行業(yè)目前的生產(chǎn)效率極高，其中部分原因是利用數(shù)字化數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)了制造方法的自動化。同樣，BIM結合數(shù)字化制造也能夠提高建筑行業(yè)的生產(chǎn)效率。通過BIM模型與數(shù)字化建造系統(tǒng)的結合，建筑行業(yè)也可以采用類似的方法來實現(xiàn)建筑施工流程的自動化。建筑中的許多構件可以異地加工，然后運到建筑施工現(xiàn)場，裝配到建筑中（例如門窗、預制混凝土結構和鋼結構等構件）。通過數(shù)字化建造，可以自動完成

17、建筑物構件的預制，這些通過工廠精密機械技術制造出來的構件不僅降低了建造誤差，并且大幅度提高構件制造的生產(chǎn)率，使得整個建筑建造的工期縮短并且容易掌控。2.13 物料跟蹤BIM模型恰好詳細記錄了建筑物及構件和設備的所有信息。此外BIM模型作為一個建筑物的多維度數(shù)據(jù)庫，并不擅長記錄各種構件的狀態(tài)信息，而基于RFID技術的物流管理信息系統(tǒng)對物體的過程信息都有非常好的數(shù)據(jù)庫記錄和管理功能，這樣BIM與RFID正好互補，從而可以解決建筑行業(yè)對日益增長的物料跟蹤帶來的管理壓力。2.14 施工現(xiàn)場配合協(xié)調造成的成本增加，提高施工現(xiàn)場生產(chǎn)效率。BIM不僅集成了建筑物的完整信息，同時還提供了一個三維的交流環(huán)境。與

18、傳統(tǒng)模式下項目各方人員在現(xiàn)場從圖紙堆中找到有效信息后再進行交流相比，效率大大提高.2.15 竣工模型交付 BIM能將建筑物空間信息和設備參數(shù)信息有機地整合起來，從而為業(yè)主獲取完整的建筑物全局信息提供途徑。通過BIM與施工過程記錄信息的關聯(lián)，甚至能夠實現(xiàn)包括隱蔽工程資料在內的竣工信息集成，不僅為后續(xù)的物業(yè)管理帶來便利，并且可以在未來進行的翻新、改造、擴建過程中為業(yè)主及項目團隊提供有效的歷史信息。2.16 維護計劃 BIM模型結合運營維護管理系統(tǒng)可以充分發(fā)揮空間定位和數(shù)據(jù)記錄的優(yōu)勢，合理制定維護計劃，分配專人專項維護工作，以降低建筑物在使用過程中出現(xiàn)突發(fā)狀況的概率。對一些重要設備還可以跟蹤維護工作

19、的歷史記錄，以便對設備的適用狀態(tài)提前作出判斷。2.17 資產(chǎn)管理BIM中包含的大量建筑信息能夠順利導入資產(chǎn)管理系統(tǒng)，大大減少了系統(tǒng)初始化在數(shù)據(jù)準備方面的時間及人力投入。此外由于傳統(tǒng)的資產(chǎn)管理系統(tǒng)本身無法準確定位資產(chǎn)位置，通過BIM結合RFID的資產(chǎn)標簽芯片還可以使資產(chǎn)在建筑物中的定位及相關參數(shù)信息一目了然，快速查詢。2.18 空間管理 BIM不僅可以用于有效管理建筑設施及資產(chǎn)等資源，也可以幫助管理團隊記錄空間的使用情況，處理最終用戶要求空間變更的請求，分析現(xiàn)有空間的使用情況，合理分配建筑物空間，確?？臻g資源的最大利用率。2.19 建筑系統(tǒng)分析 BIM結合專業(yè)的建筑物系統(tǒng)分析軟件避免了重復建立模

20、型和采集系統(tǒng)參數(shù)。通過BIM可以驗證建筑物是否按照特定的設計規(guī)定和可持續(xù)標準建造，通過這些分析模擬，最終確定、修改系統(tǒng)參數(shù)甚至系統(tǒng)改造計劃，以提高整個建筑的性能。2.20 災害應急模擬 利用BIM及相應災害分析模擬軟件，可以在災害發(fā)生前，模擬災害發(fā)生的過程，分析災害發(fā)生的原因，制定避免災害發(fā)生的措施，以及發(fā)生災害后人員疏散、救援支持的應急預案。當災害發(fā)生后，BIM模型可以提供救援人員緊急狀況點的完整信息，這將有效提高突發(fā)狀況應對措施。此外樓宇自動化系統(tǒng)能及時獲取建筑物及設備的狀態(tài)信息，通過BIM和樓宇自動化系統(tǒng)的結合，使得BIM模型能清晰地呈現(xiàn)出建筑物內部緊急狀況的位置，甚至到緊急狀況點最合適

21、的路線，救援人員可以由此做出正確的現(xiàn)場處置，提高應急行動的成效。的建筑設計機構和地產(chǎn)公司紛紛成立BIM 技術小組，如清華大學建筑設計研究院、中國建筑設計研究院、中國建筑科學研究院、中建國際建設有限公司、上?，F(xiàn)代設計集團等。3. 實施BIM的不同設計階段 在建筑設計階段實施BIM的最終結果一定是所有設計師將其應用到設計全程。但在目前尚不具備全程應用條件的情況下，局部項目、局部專業(yè)、局部過程的應用將成為未來過渡期內的一種常態(tài)。因此，根據(jù)具體項目設計需求、BIM團隊情況、設計周期等條件，可以選擇在以下不同的設計階段中實施BIM。（1）概念設計階段：在前期概念設計中使用BIM，在完美表現(xiàn)設計創(chuàng)意的同時

22、還可以進行各種面積分析、體形系數(shù)分析、商業(yè)地產(chǎn)收益分析、可視度分析、日照軌跡分析等。（2）方案設計階段：此階段使用BIM，特別是對復雜造型設計項目將起到重要的設計優(yōu)化、方案對比（例如曲面有理化設計）和方案可行性分析作用。同時建筑性能分析、能耗分析、采光分析、日照分析、疏散分析等都將對建筑設計起到重要的設計優(yōu)化作用。（3）施工圖設計階段：對復雜造型設計等用二維設計手段施工圖無法表達的項目，BIM則是最佳的解決方案。當然在目前BIM人才緊缺、施工圖設計任務重、時間緊的情況下，不妨采用BIM +AutoCAD的模式，前提是基于BIM 成果用AutoCAD深化設計，以盡可能保證設計質量。（4）專業(yè)管線

23、綜合：對大型工廠設計、機場與地鐵等交通樞紐、醫(yī)療體育劇院等公共項目的復雜專業(yè)管線設計，BIM是徹底、高效解決這一難題的唯一途徑。（5）可視化設計：效果圖、動畫、實時漫游、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)等項目展示手段也是BIM應用的一部分。4.施工階段BIM的應用 4.1 BIM 技術在招投標中的應用 現(xiàn)階段招投標文件的制作主要以紙質和電子文檔為主, 中標候選人的挑選是招標人及評標專家在這些浩瀚的紙質投標文件中, 憑借自身多年經(jīng)驗挑選出來的。而采用BI M 技術建模的3 D 投標文件, 建設工程的各類工序可進行虛擬建造, 施工方案可具體演示。投標單位可通過BI M 技術, 具體、形象、生動地展示自身實力。以此提高

24、招標人和評標專家對投標文件的接受程度。參加競標的單位根據(jù)招標單位提供的工程量清單, 完善擬建建設工程的建筑信息模型, 直觀、動態(tài)地把握擬建造工程的情況。注重策略性和科學性, 根據(jù)精細化分析的數(shù)據(jù), 調整投標報價, 不再靠經(jīng)驗、拍腦袋, 從而提高了標書編制的效率。4.2 BIM技術的碰撞檢查在施工中的應用: 減少返工、節(jié)約工期、減低建造成本 BIM技術的三維可視化最為直觀, 利用BI M的三維技術進行碰撞檢查, 可以優(yōu)化項目設計, 減少在建筑施工階段可能存在的錯誤損失和避免返工, 又可加快施工進度, 為業(yè)主降低建造成本。通過碰撞檢查解決建筑圖紙與結構圖紙的沖突, 將結構設計與建筑設計的二維圖紙進

25、行BI M (建筑信息模型) 軟件模型的建立, 施工單位運用Aotodesk Revit Arehitecture 軟件對施工項目進行“ 三維施工實際數(shù)據(jù)” 建模, 然后將結構模型與建筑模型進行三維空間的“ 錯漏碰撞” , 計算機能夠智能的計算出“ 沖突” 構件的位置及編號, 得出文檔數(shù)據(jù), 從而避免建筑圖紙與結構圖紙的沖突。通過碰撞檢查還可解決建筑和結構與設備的沖突, 在設計時往往會出現(xiàn)各專業(yè)設計師之間的溝通不到位, 出現(xiàn)各種專業(yè)之間的碰撞問題。 例如暖通等專業(yè)中的管道在進行布置時, 有時會出現(xiàn)布置管線處有結構設計的梁等構件妨礙著管線的布置, BI M (建筑信息模型) 軟件模型的建立, 施

26、工單位可以將水電模型與結構模型進行“ 三維虛擬碰撞” , 從而檢查結構梁、柱是否與空間布置的空調水管相沖突, 設備尺寸是否在結構空間的位置合適等等。4.3 BI M 技術的虛擬施工技術在施工中的應用:通過模型提前預知施工難點, 提出切實可行施工方案通過運用BI M技術, 將圖紙轉變成三維圖形, 在模型中對施工方案提前確定。根據(jù)圖紙的調整, 快速調整BI M模型, 在虛擬中將方案確定到滿意為止,從而代替了傳統(tǒng)的施工程序, 達到省工、省料、省時的目的。施工方案的優(yōu)化有助于提升施工質量和減少施工返工。施工過程中的交流是通過三維可視化的BI M模型進行的, 取代了傳統(tǒng)的圖紙, 大大提高了溝通的效率,

27、提升了施工方案優(yōu)化的質量。具體來講, 就是用三維建模軟件Revit 創(chuàng)建一個BI M 模型, 之后用專業(yè)性分析軟件對該模型進行綜合性能評估, 然后建立對應的三維施工模型, 再對該模型進行施工組織設計, 構件合理的施工工序和構件運動關系進行優(yōu)化, 進而編制詳細的施工進度計劃,制定出施工方案, 按照已制定的施工進度計劃, 再結合Aot odesk NavisworkS 仿真優(yōu)化工具來實現(xiàn)施工過程三維模擬。4.4 利用BIM 技術做到分區(qū)域統(tǒng)計材料用量, 材料運輸一次到位, 加快施工進度 在傳統(tǒng)施工管理施工中材料領取經(jīng)驗主義盛行; 在施工過程中無法及時、準確獲取拆分工程實物量, 無法實現(xiàn)過程管控; 往往是根據(jù)班組計算得到的過程中計劃工程量制定采購計劃, 出現(xiàn)責權顛倒的現(xiàn)象?；贐I M 技術的關聯(lián)數(shù)據(jù)庫, 可以準確進行比較選出最佳的施工方案。同時可以通過一些施工技術(如配筋、增加拉梁的高度或承臺的高度)來解決實際施工過程中產(chǎn)生的樁容易偏心的問題。 5.前景展望 BIM 技術與各參與方相互作用，構成了BIM 技術系統(tǒng)。系統(tǒng)內各參與方與BIM 技術互為促進，