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1、第六章 BIM及其在工程项目管理中的应用第一节 BIM简介一、BIM的由来BIM（Building Information Modeling）可翻译为“建筑信息建模”，也有翻译为“建筑信息模型”的，但相比之下，前者更为准确。导致工程建设行业效率不高的原因是多方面的，整体行业水平的提高和产业升级只能依靠先进生产流程和技术的应用。BIM是这样一种技术、方法和机制。通过集成项目信息的收集、管理、交换、更新、存储过程和项目业务流程，为建设工程全寿命周期不同阶段、不同参与方提供及时、准确、足够的信息，支持工程建设不同进展阶段、不同参与方以及不同应用软件之间的信息交流和共享，以实现工程设计、施工、运营、维
2、护效率和质量的提高，以及工程建设行业生产力水平持续不断的提升。二、BIM的基本概念BIM的定义有多种版本。麦克格劳希尔（McGrawHill）在2009年BIM的商业价值（The Business Value of BIM）的市场调研报告中对BIM的定义比较简练，认为“BIM是利用数字模型对工程进行设计、施工和运营的过程”。美国国家BIM标准对BIM的定义比较完整：BIM是一个设施（工程项目）物理和功能特性的数字表达；BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全寿命周期所有决策提供可靠依据的过程；在项目不同阶段，不同利用相关方通过在BIM中插入、提起、更新
3、和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。BIM是通过现代计算机技术以多种数字技术为依托的。建筑工程与之相关的工作均可从建筑信息模型中获得各自需要的信息，可以指导相应工作又能将相应工作的信息反馈到模型中。BIM不只是简单地将数字信息进行集成，还是一种数字信息的应用，它可以用于设计、建造、管理的数字化应用，这种应用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。BIM可以在建筑工程整个寿命期中实现集成管理，这个模型既包括建筑物的信息模型，同时又包括建筑工程管理行为的模型。将建筑物的信息模型与建筑工程的管理行为模型进行完美组合。可以在一定范围内模拟实际的建筑工程建设行为，例如：建筑物的
4、日照、外部维护结构的传热状态等。三、BIM的特点BIM有以下五个方面的特点：（一）可视化可视化即“所见即所得”。对于建筑行业来说，可视化的作用是非常大的。目前，在工程建设实施中所用的施工图纸，只是将各个构件信息用线条来表达，其真正的构造形式需要工程建设参与人员去自行想象。但对于现代建筑而言，形式各异、造型复杂，光凭人脑去想象就不太现实了。BIM可将以往的线条式构件形成一种三维的立体实物图形展开在人们面前。在BIM中，由于整个过程都是可视化的，不仅可以用来展开效果，还可生成所需要的各种报表。更重要的是，在工程设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策，都可在可视化状态下进行。（二）协调性协调是工程
5、建设实施过程中的重要工作。应由BIM技术，可以事先事先协调。如在工程设计阶段，可应用BIM技术对施工过程中建筑物内设施的碰撞问题进行协调。此外，还可对空间布置、防火分区、管道布置等问题进行协调处理。（三）模拟性在工程设计节点，应由BIM技术可对节能、紧急疏散、日照、热能传导等进行模拟；在工程施工阶段，可根据施工组织设计，将3D模型加施工进度（4D）模拟实际施工，从而通过确定合理的施工方案指导实际施工，还可进行5D模拟，实现造价控制；在运营阶段，可对日常紧急情况的处理进行模拟，如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。（四）优化性工程设计、施工、运营过程均可应用BIM技术进行优化。目前，基于BIM
6、的优化可完成以下工作：（1）设计方案优化。将工程设计与投资回报分析结合起来，可以实时计算设计变化对投资回报的影响。（2）特殊项目的设计优化。有些部位往往存在不规则设计，如裙楼、幕墙、屋顶、大空间等处。这些部位通常也是施工难度较大、施工问题比较多的地方，对这些部位的设计和施工方案进行优化，可以缩短施工工期、降低工程造价。（五）可出图性利用BIM对建筑物进行可视化展示、协调、模拟、优化后，还可帮助输出如下图纸或报告：（1）综合管线图；（2）综合结构留洞图；（3）碰撞检查侦错报告和建议改进方案。四、国内外应用状况（一）国外应用状况（1）美国。BIM的研究和应用起步较早并初具规模。各大设计事务所、承包
7、商和业主纷纷主动在工程项目中应由BIM。政府和行业协会也出台了各种BIM标准。统计数据显示，2009年美国建筑业300强企业中，80%以上都应用了BIM技术。（2）日本。BIM应用已扩展到全国范围，并上升到政府推进层面。（3）韩国。已有多家政府机关致力于BIM应用标准的制定，如韩国公共采购服务重型下属的建设事业局制定了BIM实施指南和路线图：20122015年500亿韩元以上的工程项目全部采用4D设计管理系统；2016年实现全部公共设施项目使用BIM技术。（二）国内应用状况BIM技术在香港地区已广泛应用于各类房地产开发项目中，2009年成立了香港BIM学会。中国大陆地区的现状是：（1）有一定数
8、量的工程项目在不同阶段和不同程度上使用了BIM，其中在建第一高楼的上海中心大厦项目最受关注。（2）建筑业相关企业和BIM咨询顾问以不同形式合作开展BIM的实施。（3）BIM已经逐步渗透到软件公司、咨询顾问、设计单位、科研院校、建筑企业、房地产开发商和行业协会等。（4）中国房地产协会商业地产专业委员会在2010年组织研究并发布了中国商业地产BIM应用研究报告，用于指导和跟踪商业地产领域BIM技术的应用和发展。（5）建筑企业开始对BIM人才有所需求，BIM人才的商业培训已经逐步启动。（6）建筑行业现行法律法规、标准尚未对BIM的应用提出要求。五、BIM的应用前景随着技术的不断发展和BIM应用的不断
9、实践，BIM技术的应用已经朝着更多的发展方向展开。（1）多维度的应用，应结合施工管理、协调等有关内容：进度管理、质量管理、成本管理、安全管理、采购、运输、招标、总包管理与分包管理、平面布置和数码测量定位等。（2）在BIM以建筑物信息为主的信息系统中还可以补充合同管理、文档管理，或将工程监理的标准文档纳入BIM和P6应用中。（3）只停留在BIM的模型是不够的，应结合三维扫描、云技术、移动、平板电脑、三维地图、GPS定位、三维打印、三维的逆向工程、RFID的材料取样的二维码扫描以及电子芯片等拓展其使用范围。第二节 BIM的应用一、城市规划BIM在城市规划的三维平台中，可以完全实现目前三维仿真系统无
10、法实现的多维应用。特别是城市规划方案的性能分析，可以解决传统城市规划编制和管理方法无法量化的问题，诸如舒适度、空气流动性、噪声云图等指标。BIM的性能分析通过与传统规划方案的设计、评审结合起来，将会对城市规划多指标量化、编制科学化和城市规划可持续发展产生积极的影响。城市规划微环境模拟是建立在城市规划是三维信息模型的基础上，通过微环境模拟平台，对城市规划控制性详细规划和修建性详细规划进行微环境指标模拟评估，并以此评估结果来对控制性规划用地指标进行修正和对修建性详细规划的建筑空间布局进行调控，辅助城市规划管理和城市规划设计。（一）日照采光分析建筑物日照间距是城市规划管理部门审核建设工程的重要指标，
11、也是规划设计的主要参考标准。它直接关系到城镇居民的生活环境质量，也是控制建筑密度的有效途径之一。利用BIM相应建模和分析软件，可以对模拟区域建立3D模型，然后通过输入模拟区域的气象数据等信息资料，对该模拟区域内建筑的日照进行模拟和分析，从而为规划设计提供参考依据。（二）建筑微环境的空气流动分析通过BIM技术与CFD技术的结合运用，可以方便、快捷地对建筑内、外环境的气流流场进行仿真模拟，可以形象直观地对建筑内外环境的气流流动形成的流体环境做出分析和评价，并及时地调整方案。这样，有利于规划师、建筑师在方案设计时全面、直观地对环境影响的因素进行把握。同时，利用不同技术的综合运用来使规划设计更加科学、
12、合理。（三）城市规划可视度分析通过BIM技术，可以对取样内地标建筑进行可视度分析模拟，从分析结果可以清晰地看到城市道路上对该地标建筑的可视度分布。软件会统计不同可视程度类型的面积，而道路上网格的颜色区域变化则显示了能看到的景观建筑的区域变化。（四）城市建筑群热工分析主要是分析规划建筑空间形成后，在自然状态下得到太阳热量的自然分布，通过这种热量分布计算，可以很清楚地看到建筑群内部热量集中的地方。得到该结果后，在深化规划方案设计过程中，可通过各种措施调整，如增加绿地、水系或者引入自然通风廊道等方法减少高温区域。二、工程造价管理BIM在工程造价管理信息化方面具有不可比拟的优势，对于提升工程造价管理信
13、息化水平、改进工程造价管理流程、提高工程造价管理效率，都具有积极意义。（一）提高工程量计算的准确性BIM的自动化算量方法比传统的计算方法更加准确。工程量计算是编制工程预算的基础，但计算过程非常繁琐和枯燥，容易因人为原因造成计算错误，影响后续计算的准确性。此外，由于各地定额计算规则不同，也是阻碍手工计算准确性的重要因素。每计算一个构件要考虑哪些相关部分要扣减，需要具有极大的耐心和细心。BIM的自动化算量功能可使工程量计算工作摆脱人为因素的影响，得到更加客观的数据。无论是规则或者不规则构件，均可利用所建立的三维模型进行实体扣减计算。（二）合理安排资源计划工程建设周期长，涉及人员多，管理复杂，没有充
14、分合理的计划，容易导致工期延误，甚至发生工程质量和安全事故。利用BIM模型提供的基础数据可以合理安排资金计划、人工计划、材料计划和机械计划。在BIM模型所获得的工程量上赋予时间信息，可以知道任意时间段的工作量，进而可以知道任意时间段的工程造价，据此来制定资金使用计划。此外，还可根据任意时间段的工程量，分析出所需要的人、材、机数量，合理安排工作。（三）控制工程设计变更对于工程设计变更，传统的方法是靠手工先在图纸上确认位置，然后计算工程设计变更引起的量的增减。同时，还要调整与之相关联的构件。这样的过程不仅缓慢，耗费时间长，而且难以保证可靠性。加之工程设计变更的内容没有位置信息和历史数据，查询也非常
15、麻烦。利用BIM模型，可以将工程设计变更内容关联到模型中，只需将模型稍加调整，就会自动反映出相关的工程量变化。甚至可以将工程设计变更引起的造价变化直接反馈给设计人员，使其能清楚地了解工程设计方案的变化对工程造价的影响。（四）对工程项目多算对比进行有效支持利用BIM模型数据库的特性，可以赋予模型内的构件各种参数信息。例如，试件信息、材质信息、施工班组信息、位置信息、工序信息等。利用这些信息，可以将模型中的构件进行任意的组合和汇总，从而可以快速地进行统计，对未施工项目进行多算对比提供有效支撑。（五）历史数据积累和共享以往工程的造价指标、含量指标等数据，对今后类似工程的投资估算和审核具有非常重要的价
16、值，工程造价咨询单位视这些数据为企业核心竞争力。利用BIM模型可以对相关指标进行详细、准确的分析和抽取，并且形成电子资料，方便存储和共享。三、施工进度管理好的施工进度计划可以使工程项目各参建方达到“协调一致”。因此，不管是业主方还是施工方，做好施工进度计划的编制与管理工作非常重要。BIM从3D模型发展到4D建造模拟功能，使工程项目相关人员都能够更加轻松地预见到施工进度。由此方式产生的相关任务可以自动地关联到BIM软件上，调整施工进度图后，进度安排也会自动变化，并在4D施工模拟时体现。BIM可以在工程建设前期形成可视化的进度信息、可视化的施工组织方案以及可视化的施工过程模拟，在建设过程中可对工程变更结果及风险事件结果进行模拟。在工程施工中，利用4D模型可以
