BIM技术模块解析.pdf

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1、Building Information Modeling BIM 简介 Building Information Modeling BIM 简介 BIM 的全拼是 Building Information Modeling，中文翻译名称为：建筑信息模 型。 建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础， 进行建筑模型的建立。 建筑信息模型不是简单的将数字信息进行集成， 它还是一种数字信息的应用， 并可以用于设计、建造、管理的数字化方法，这种方法支持建筑工程的集成管理 环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率、大量减少风险。在一定范 围内，建筑信息模型可以模拟实际的建筑

2、工程建设行为。 同时 BIM 可以四维模 拟实际施工， 以便于在早期设计阶段就发现后期真正施工阶段所会出现的各种问 题，来提前处理，为后期活动打下坚固的基础。在后期施工时能作为施工的实际 指导，也能作为可行性指导，以提供合理的施工方案及人员，材料使用的合理配 置，从而来最大范围内实资源合理运用。 BIM 建筑信息模型也同 CAD 一样，我们需要真正的组织起来开协调会，找 各施工问题发生的原因，及解决办法，然后出变更，做相应补救措施等进行问题 的解决。在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，而出现各种专业 之间的碰撞问题，例如暖通等专业中的管道在进行布置时，由于施工图纸是各自 绘制在各自

3、的施工图纸上的，真正施工过程中，可能在布置管线时正好在此处有 结构设计的梁等构件在此妨碍着管线的布置，这种就是施工中常遇到的碰撞问 题， 像这样的碰撞问题的协调解决就只能在问题出现之后再进行解决吗？BIM 的 协调服务就可以帮助处理这种问题，也就是说 BIM 建筑信息模型可在建筑物 建造前期对各专业的碰撞问题进行协调， 生成协调数据， 提供出来。 当然 BIM 的 协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如：电梯井布 置与其他设计布置及凈空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排 水布置与其他设计布置之协调等。 BIM 特点 1模拟性 模拟性并不是只能模拟设计出的建筑

4、物模型，还可以模拟不能够在真实世界 中进行操作的事物。 在设计阶段， BIM 可以对设计上需要进行模拟的一些东西进 行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在 招投标和施工阶段可以进行 4D 模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根 据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时 还可以进行 5D 模拟（基于 3D 模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期 运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟， 例如地震人员逃生模拟及消 防人员疏散模拟等。 2优化性 整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和 BIM 也 不存在

5、实质性的必然联系，但在 BIM 的基础上可以做更好的优化、更好地做优 化。优化受三样东西的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息做不出合 理的优化结果，BIM 模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理 信息、 规则信息， 还提供了建筑物变化以后的实际存在。 复杂程度高到一定程度， 参与人员本身的能力无法掌握所有的信息， 必须借助一定的科学技术和设备的帮 助。 现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限， BIM 及与其配套 的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。 目前基于BIM 的优化可以 做下面的工作：（1）项目方案优化：把项目设计和投资回报分析结合起来，设

6、计变化对投资回报的影响可以实时计算出来； 这样业主对设计方案的选择就不会 主要停留在对形状的评价上， 而更多的可以使得业主知道哪种项目设计方案更有 利于自身的需求。 （2）特殊项目的设计优化：例如裙楼、幕墙、屋顶、大空间到处可以看到异型 设计，这些内容看起来占整个建筑的比例不大，但是占投资和工作量的比例和前 者相比却往往要大得多，而且通常也是施工难度比较大和施工问题比较多的地 方，对这些内容的设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。 3可出图性 BIM 并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些 构件加工的图纸。 而是通过对建筑物进行了可视化展示、 协调、 模拟

7、、 优化以后， 可以帮助业主出如下图纸： （1）综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）。 （2） 综合结构留洞图（预埋套管图）。 （3）碰撞检查侦错报告和建议改进方案由上述内容，我们可以大体了解 BIM 的 相关内容了。 BIM 目前在国外很多国家已经有比较成熟的 BIM 标准或者制度了， 那么 BIM 在中国建筑市场内是否能够同国外的一些国家一样那么顺利发展那？ 这个必须要看 BIM 如何同国内的建筑市场特色相结合了，当能够满足国内建筑 市场的特色需求后，BIM 将会给国内建筑业带来一次巨大变革。 BIM 应用流程 先对 BIM 软件的各个类型做一个罗列如下图： 一、BIM

8、 核心建模软件 这类软件英文通常叫“BIM Authoring Software”，是 BIM 之所以成为 BIM 的基 础，换句话说，正是因为有了这些软件才有了 BIM，也是从事 BIM 的同行第一 类要碰到的 BIM 软件。因此我们称它们为“BIM 核心建模软件”，简称“BIM 建模软件”。常用的 BIM 建模软件如下图所示： 1） Autodesk 公司的 Revit 建筑、 结构和机电系列， 在民用建筑市场借助 AutoCAD 的天然优势，有相当不错的市场表现 2）Bentley 建筑、结构和设备系列，Bentley 产品在工厂设计（石油、化工、电力、 医药等）和基础设施（道路、桥梁、

9、市政、水利等）领域有无可争辩的优势； 3）2007 年 Nemetschek 收购 Graphisoft 以后，ArchiCAD/AllPLAN/VectorWorks 三个产品就被归到同一个门派里面了，其中国内同行最熟悉的是 ArchiCAD，属 于一个面向全球市场的产品，应该可以说是最早的一个具有市场影响力的 BIM 核心建模软件，但是在中国由于其专业配套的功能（仅限于建筑专业）与多专业 一体的设计院体制不匹配，很难实现业务突破。Nemetschek 的另外两个产品， AllPLAN 主要市场在德语区，VectorWorks 则是其在美国市场使用的产品名称 4）Dassault 公司的 C

10、ATIA 是全球最高端的机械设计制造软件，在航空、航天、 汽车等领域具有接近垄断的市场地位， 应用到工程建设行业无论是对复杂形体还 是超大规模建筑其建模能力、 表现能力和信息管理能力都比传统的建筑类软件有 明显优势，而与工程建设行业的项目特点和人员特点的对接问题则是其不足之 处。Digital Project 是 Gery Technology 公司在 CATIA 基础上开发的一个面向工程 建设行业的应用软件（二次开发软件），其本质还是 CATIA，就跟天正的本质 是 AutoCAD 一样。 因此，对于一个项目或企业 BIM 核心建模软件技术路线的确定，可以考虑如 下基本原则： a）民用建筑用

11、 Autodesk Revit b）工厂设计和基础设施用 Bentley c）单专业建筑事务所选择 ArchiCAD、Revit、Bentley 都有可能成功 d）项目完全异形、预算比较充裕的可以选择 Digital Project 或 CATIA 当然， 除了上面介绍的情况以外， 业主和其他项目成员的要求也是在确定 BIM 技术路线时需要考虑的重要因素。 二、BIM 方案设计软件 BIM 方案设计软件用在设计初期， 其主要功能是把业主设计任务书里面基于数字 的项目要求转化成基于几何形体的建筑方案， 此方案用于业主和设计师之间的沟 通和方案研究论证。 BIM 方案设计软件可以帮助设计师验证设计

12、方案和业主设计 任务书中的项目要求相匹配。BIM 方案设计软件的成果可以转换到 BIM 核心建 模软件里面进行设计深化，并继续验证满足业主要求的情况。 目前主要的 BIM 方案软件有 Onuma Planning System 和 Affinity 等，其与 BIM 核心建模软件的关系如下图： 图中的箭头方向表示信息的传递方向。 三、和 BIM 接口的几何造型软件 设计初期阶段的形体、体量研究或者遇到复杂建筑造型的情况，使用几何造 型软件会比直接使用 BIM 核心建模软件更方便、效率更高，甚至可以实现 BIM 核心建模软件无法实现的功能。几何造型软件的成果可以作为 BIM 核心建模软 件的输入

13、。 目前常用几何造型软件有 Sketchup、Rhino 和 FormZ 等，其与 BIM 核心建模 软件的关系如下图所示： 四、BIM 可持续（绿色）分析软件 可持续或者绿色分析软件可以使用BIM模型的信息对项目进行日照、 风环境、 热工、景观可视度、噪音等方面的分析，主要软件有国外的 Echotect、IES、 Green Building Studio 以及国内的 PKPM 等。 五、BIM 机电分析软件 水暖电等设备和电气分析软件国内产品有鸿业、博超等，国外产品有 Designmaster、IES Virtual Environment、Trane Trace 等。 六、BIM 结构分

14、析软件 结构分析软件是目前和 BIM 核心建模软件集成度比较高的产品，基本上两者 之间可以实现双向信息交换，即结构分析软件可以使用 BIM 核心建模软件的信 息进行结构分析，分析结果对结构的调整又可以反馈回到 BIM 核心建模软件中 去，自动更新 BIM 模型。 ETABS、STAAD、Robot 等国外软件以及 PKPM 等国内软件都可以跟 BIM 核心 建模软件配合使用。 七、BIM 可视化软件 有了 BIM 模型以后，对可视化软件的使用至少有如下好处： 1）可视化建模的工作量减少了 2）模型的精度和与设计（实物）的吻合度提高了 3）可以在项目的不同阶段以及各种变化情况下快速产生可视化效果

15、 八、BIM 模型检查软件 BIM 模型检查软件既可以用来检查模型本身的质量和完整性，例如空间之间 有没有重叠？空间有没有被适当的构件围闭？构件之间有没有冲突等； 也可以用 来检查设计是不是符合业主的要求，是否符合规范的要求等。 目前具有市场影响的 BIM 模型检查软件是 Solibri Model Checker，下面是该软件 的基本资料： 九、BIM 深化设计软件 Xsteel 是目前最有影响的基于 BIM 技术的钢结构深化设计软件，该软件可以 使用 BIM 核心建模软件的数据，对钢结构进行面向加工、安装的详细设计，生 成钢结构施工图（加工图、深化图、详图）、材料表、数控机床加工代码等。下

16、 图是 Xsteel 设计的一个例子（由宝钢钢构提供）： 十、BIM 模型综合碰撞检查软件 有两个根本原因直接导致了模型综合碰撞检查软件的出现： 1） 不同专业人员使用各自的 BIM 核心建模软件建立自己专业相关的 BIM 模型， 这些模型需要在一个环境里面集成起来才能完成整个项目的设计、分析、模拟， 而这些不同的 BIM 核心建模软件无法实现这一点； 2） 对于大型项目来说， 硬件条件的限制使得 BIM 核心建模软件无法在一个文件 里面操作整个项目模型， 但是又必须把这些分开创建的局部模型整合在一起研究 整个项目的设计、施工及其运营状态。 模型综合碰撞检查软件的基本功能包括集成各种三维软件（包括 BIM 软件、三 维工厂设计软件、三维机械设计软件等）创建的模型，进行 3D 协调、4D 计划、 可视化、动态模拟等，属于项目评估、审核软件的一种。常见的模型综合碰撞检 查 软 件 有AutodeskNavisworks、 BentleyProjectwiseNavigator和 Solibri Model Checker 等，如图所示： 十一、BIM 造价管理软件 造价管理软件利用