bim技术在建筑工程各阶段的应用

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1、BIM 技术在建设各阶段的应用 2018/01/102018/01/10 前言：2010 年 BIM 一词开始逐渐被工程建设行业专业人士所熟悉，经过近两年 的发展，年成为行业内的年度热词。国内建筑工程也逐渐在设计阶段开始进行 BIM 技术的应用，大型建筑公司也在工程施工过程中成功的使用了 BIM 技术。 BIMBIM 技术在设计阶段的应用技术在设计阶段的应用 提供了全新三维状态下可视化的设计方法提供了全新三维状态下可视化的设计方法 BIM 技术下的建模设计过程是以三维状态为基础，不同于 CAD 的基于二维状态下 的设计。在常规 CAD 状态下的设计，绘制墙体、柱等构件没有构件属性，只有由 点、

2、线、面构成的封闭图形。而在 BIM 技术下绘制的构件本身具有各自的属性， 每一个构件在空间中都通过 X、Y、Z 坐标各自的独立属性。设计过程中设计师构 想能够通过电脑屏幕上虚拟出来三维立体图形，达到三维可视化下的设计。同时 构建的模型具有各自的属性，如柱子，点击属性可知柱子的位置、尺寸、高度、 混凝土强度等，这些属性通过软件将数据保存为信息模型（阶段 BIM），也可以 由其他专业导入数据，提供了协同设计的基础。 提供各个专业协同设计的数据共享平台提供各个专业协同设计的数据共享平台 首先， 在传统条件下各个专业间的建筑模型设计数据不能相互导出和导入，使各 个专业间缺乏相互的协作，即使设计院内部通

3、过大量的技术把关，也只能解决建 筑和结构间的构件尺寸统一问题，对于水电、暖通和建筑、结构间的构件冲突都 只能在施工过程中进行修改。因此各专业图纸间的矛盾众多，导致施工过程中变 更加大，施工单位在施工过程中协调难度增加；设计单位不断调整设计变更增加 工作量，造成工程成本增加，达不到业主要求。 其次，在 BIM 技术下的设计，各个专业通过相关的三维设计软件协同工作，能够 最大程度的提高设计速度。并且建立各个专业间互享的数据平台，实现各个专业 的有机合作，提高图纸质量。例如欧特克通过开发的 AutoCAD Architecture、 AutoCAD Revit、 Revit Architecture

4、、 Autodesk Robot structural analysis系 列软件，使建筑工程师在完成建筑选型、建筑平面、立面图形布置完成后，即可 将数据保存为 BIM 信息，导入结构工程师、设备水电工程师专业数据，由结构工 程师进行承重构件的设计和结构计算， 设备及水电专业工程师同时进行各自专业 设计。 在建筑和结构专业都完成后，将包含建筑和结构专业数据的 BIM 信息导入 水电、暖通、电梯、智能专业进行优化。同时水电、暖通、设备等专业的 BIM 信息也可以导入建筑、结构专业，达到了各个专业间数据的共享和互通，真正实 现在共享平台下的协同设计，在设计过程中能够进行各个专业间的有效协调，避 免

5、各个专业间的构件矛盾。提供设计阶段进行方案优化的基提供设计阶段进行方案优化的基 础础 在设计阶段方便、迅速的进行方案经济技术优化：在设计阶段方便、迅速的进行方案经济技术优化： 在 BIM 技术下进行设计，专业设计完成后则建立起工程各个构件的基本数据；导 入专门的工程量计算软件，则可分析出拟建建筑的工程预算和经济指标，能够立 即对建筑的技术、经济性进行优化设计，达到方案选择的合理性。 实现了可视化条件下的设计实现了可视化条件下的设计 第一，方便了建筑概念设计和方案设计。传统条件下，建筑概念设计基本上是依 靠建筑师设想出建筑平面和立面体型，但是直观表述建筑师的设想较为困难，通 畅借助制作幻灯片向业

6、主表述自己的设计概念， 而业主不能直接理解设计概念的 内涵。 在三维可视化条件下进行设计，三维状态的建筑能够借助电脑呈现，并且能够从 各个角度观察，虚拟阳光、灯光照射下建筑各个部位的光线视觉，为建筑概念设 计和方案设计提供了方便；同时，设计过程中，通过虚拟人员在建筑内的活动， 直观的再现人在真正建筑中的视觉感受；使建筑师和业主的交流变得直观和容 易。 第二， 为空间建筑设计提供了有力工具。 在传统的二维状态下进行设计， 对于高、 大、新、奇的建筑，建筑师、结构师都很难理解到各个构件在空间上的位置和变 化，设备工程师、电气工程师更难在空间建筑内进行设备、管线的准确定位和布 置。建筑、结构与设备、

7、管线位置关系出现矛盾，影响了设计图纸的质量。 在三维可视化条件下进行设计，建筑各个构件的空间位置都能够准确定位和再 现，为各个专业的协同设计提供了共享平台，因此通过 BIM 数据的共享，设备、 电气工程师等能够在建筑空间内合理布置设备和管线位置， 并通过专门的碰撞检 查，消除了各种构件相互间的矛盾。通过软件的虚拟功能，设计人员可以在虚拟 建筑内各位置进行细部尺寸的观察，方便进行图纸检查和修改，从而提高图纸的 质量。 实现设计阶段项目参与各方的协同工作实现设计阶段项目参与各方的协同工作 传统的二维设计条件下，图纸中图元本身没有构件属性，都是一些点、线、面。 项目业主、造价咨询单位要从各自角度对设

8、计方案进行经济上测算和优化，需要 造价咨询单位将二维图纸重新建模，建立算量模型，花费大量的时间和人力。同 时设计方案修改后，造价单位需要重新按照二维图纸进行模型修改，导致不能及 时准确的测算项目成本。 在 BIM 条件下，设计软件导出 BIM 数据，造价单位用 BIM 条件下的三维算量软件 平台， 按照不同专业导入需要的 BIM 数据；迅速地实现了建筑模型在算量软件中 的建立，及时准确的计算出工程量，并测算出项目成本；设计方案修改后，重新 导入 BIM 数据，直接得出修改后的测算成本。 设计阶段设计阶段 BIMBIM 技术的应用实例技术的应用实例- -上海中心上海中心 上海中心大厦是目前在建的

9、中国第一高楼，位于上海市浦东新区陆家嘴金融中 心，也是最后一栋浦东规划的超高层建筑。总高 632m，项目总用地面积约30 368m2，地上可容许建筑面积 380 000m2，总建筑面积 573 223m2，地下部分共 5 层，共计约 17 万 m2。基地两侧分别是 402.5m 的金茂大厦和 492m 的环球金融中 心， 这 3 座大楼将构成浦东新区新的天际线。上海中心大厦在方案及初步设计和 施工图设计两阶段都使用了 BIM 设计手段。根据同济大学设计院的论文介绍，上 海中心 BIM 技术在设计阶段的应用主要有以下几个方面： 首先是 BIM 建构。在方案设计阶段，上海中心大厦设计初期，为了塑造

10、一个自由 形体的塔，设计单位选择了工业领域的 Rhinoceros 来完成对自由曲面的构建， 而在设计推敲过程中结合 Grasshopper 来控制形体的变化，亦即参数化，从而得 到建筑师满意的空间形态。同时，通过 Rhinoceros Scripts 来快速生成外观。 在深化设计阶段和施工图阶段，BIM 的重点在于建筑、结构、机电等各专业间的 协调。选择操作简便、相对完整的 Revit Architecture、Structure、MEP 这一 BIM 平台。 其次是 BIM 对施工图设计的辅助作用。 通过向模型中添加建筑相关信息， 如构造、 材料、尺寸等形成了比较完整的信息模型，实现了施工

11、深化的三维模型重构。在 施工图设计中，主要是应用 BIM 将建筑、结构、机电模型整合，配合检测设计中 存在的问题，起到碰撞检测、管线综合以及对复杂空间定位的作用。在这一过程 中，Revit 系列的 MEP、Structure、Architecture 相对完善的功能为设计 提供了技术支持。 最后是成本测算和设计优化。上海中心投资监理单位是香港利比投资咨询公司， 在业主的统一协调下，香港利比公司和同济设计院协同，在欧特克公司技术支持 下， 完成了三维算量模型建模，在设计阶段对设计方案进行了经济上优化和成本 测算。 BIMBIM 技术在施工阶段应用技术在施工阶段应用 虚拟仿真施工虚拟仿真施工 运用

12、建筑信息模型（BIM）技术，建立用于进行虚拟施工和施工过程控制、成本 控制的模型。该模型能够将工艺参数与影响施工的属性联系起来，以反映施工模 型与设计模型间的交互作用。通过 BIM 技术，实现 3D+2D（三维+时间+费用）条 件下的施工模型，保持了模型的一致性及模型的可持续性，实现虚拟施工过程各 阶段和各方面的有效集成。 实现项目成本的精细化管理和动态管理实现项目成本的精细化管理和动态管理 通过算量软件运用 BIM 技术建立的施工阶段的 5D 模型，能够实现项目成本的精 细分析，准确计算出每个工序、每个工区、每个时间节点段的工程量。按照企业 定额进行分析， 可以及时计算出各个阶段每个构件的中

13、标单价和施工成本的对应 关系，实现了项目成本的精细化管理。同时根据施工进度进行及时统计分析，实 现了成本的动态管理。避免了以前施工企业在项目完成后，无法知道项目盈利和 亏损的原因和部位。 设计变更出来后，对模型进行调整，及时分析出设计变更前后造价变化额，实现 成本动态管理。 实现了大型构件的虚拟拼装，节约了大量的施工成本实现了大型构件的虚拟拼装，节约了大量的施工成本 现代化的建筑具有高、大、重、奇的特征，建筑结构往往是钢结构+钢筋混凝土 结构组成为主，如上海中心的外筒就有极大的水平钢结构桁架。按照传统的施工 方式， 钢结构在加工厂焊接好后， 应当进行预拼装， 检查各个构件间的配合误差。 在上海

14、中心建造阶段，施工方通过三维激光测量技术，建立了制作好的每一个钢 桁架的三维尺寸数据模型，在电脑上建立钢桁架模型，模拟了构件的预拼装，取 消了桁架的工厂预拼装过程，节约了大量的人力和费用。 各专业的碰撞检查，及时优化施工图各专业的碰撞检查，及时优化施工图 通过建立建筑、结构、设备、水电等各专业 BIM 模型，在施工前进行碰撞检查， 及时优化了设备、管线位置，加快了施工进度，避免了施工中大量的返工。 在上海中心项目中，施工技术人员采用传统方法，利用二维图纸将建筑结构图进 行叠加，导致施工下料中出现较多管线尺寸不准确，材料计划与实际需要误差大 的情况。 通过引入 BIM 技术后，建立了施工阶段的设

15、备、机电 BIM 模型。通过软件对综合 管线进行碰撞检测，利 Autodesk Revit 系列软件进行三维管线建模，快速查找 模型中的所有碰撞点，并出具碰撞检测报告。同时配合设计单位对施工图进行了 深化设计，在深化设计过程中选用 Autodesk Navisworks 系列软件，实现管线碰 撞检测，从而较好地解决传统二维设计下无法避免的错、漏、碰、撞等现象。 按照碰撞检查结果，对管线进行调整，从而满足设计施工规范、体现设计意图、 符合业主要求、维护检修空间的要求，使得最终模型显示为零碰撞。同时，借由 BIM 技术的三维可视化功能，可以直接展现各专业的安装顺序、施工方案以及完 成后的最终效果。

16、 实现项目管理的优化实现项目管理的优化 通过 BIM 技术建立施工阶段三维模型能够实现施工组织设计的优化。 例如在三维 建筑模型上布置塔吊、 施工电梯、 提升脚手架， 检查各种施工机械间的空间位置， 优化机械运转间的配合关系，实现施工管理的优化。 香港港岛中心工程在施工中对施工设备建模， 利用虚拟三维全真模型爬摸预留孔 洞和横梁的位置关系。 并模拟出爬升挂靴的插入状况， 以便确定预留孔洞的位置， 在爬架爬升前，事前发现可能存在的问题，及时予以调整。 在施工中，还可以根据建筑模型对异型模板进行建模，准确获得异型模板的几何 尺寸，用于进行预加工，减少了施工损耗。同样可以对设备管线进行建模，获取 管线的各段下料尺寸和管件规格、 数量， 使得管线尺寸能够在加工厂预先预加工， 实现了建筑生产的工厂化。 建设业主及造价咨询公司的投资控制建设业主及造价咨询公司的投资控制 项目业主或者造价咨询单位采用 BIM 技术可以有效的实现施工期间成本控制。 在 施工期间咨询单位通过导入 BIM 技术，可以快速准确的建立三维施工模型（3D）， 再加上时间、费用则形成了施工过程中的建筑项目的 5D 模型。实现了施工