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1、建筑信息模型BIM技术介绍 中建钢构有限公司技术中心2012年2月12日目录1 BIM的概念11.1 BIM概念理解11.2 BUILDING含义12 BIM发展轨迹23 BIM的信息载体24 BIM的实现手段34.1 BIM设计类软件44.2 BIM施工类软件64.3 与BIM核心软件具有互用性的软件85 BIM的分析应用106 BIM的生命力117 BIM的价值优势118 BIM在建设项目各阶段的具体应用128.1可行性研究阶段128.2设计工作阶段138.3 建设实施阶段158.4 运营维护阶段169 REVIT、NAVISWORK及相关软件工程应用实例169.1工程概述169.2 BI
2、M建模179.3编制进度计划189.4 4D建模1810 BIM与云工作台(CLOUD)191 BIM的概念美国国家BIM标准对BIM的定义: “BIM是建设项目兼具物理特性与功能特性的数字化模型，且是从建设项目的最初概念设计开始的整个生命周期里做出任何决策的可靠共享信息资源”。实现BIM的前提是:在建设项目生命周期的各个阶段不同的项目参与方通过在BIM建模过程中插入、提取、更新及修改信息以支持和反应出各参与方的职责。BIM是基于公共标准化协同作业的共享数字化模型。1.1 BIM概念理解BIM的概念分解为两个方面，BIM既是模型结果(Product)更是过程(Processs)。（1）BIM作
3、为模型结果(product)BIM作为模型结果，与传统的3D建筑模型有着本质的区别，其兼具了物理特性与功能特性。其中，物理特性 (Physical Characteristic)，可以理解为几何特性(Geometric Characteristic);而功能特性 (Functional Characteristic)，是指此模型具备了所有一切与该建设项目有关的信息。（2）BIM作为过程(Proeess)BIM是一种过程，其功能在于通过开发、使用和传递建设项目的数字化信息模型以提高项目或组合设施的设计、施工和运营管理。1.2 Building含义Building Information Mode
4、ling中得Building不能被狭义地理解为建筑，而是广义地代表了各类土木工程建设项目。美国国家BIM标准(NBIMS)给出的等级信息关系图 (Hierarchical Information Relationships)，其规定了BIM之Building的适用范围，包含三种设施或建造项目(Facility/Built):（1）Building，建筑物，如一般办公楼房、民用楼房等;（2）Structure，构筑物，如大坝、水电站、厂房等;（3）Linear Structure，线性结构基础设施，如道路、桥梁、铁道、隧道、管道等。2 BIM发展轨迹BIM的发展将经历4个阶段，第一阶段少数技术发
5、烧友的热衷，第二阶段企业决策层从企业发展角度逐步认同，第三阶段行业逐步认同并开始建立相关标准，第四阶段开始进入工程项目的业务流程。现阶段BIM（Building Information Modeling）作为一种全新的工程实施方法的基础正在被其收益者业主所认同。3 BIM的信息载体BIM的信息载体是多维参数模型（nD Parametric models）。用简单的等式来体现BIM参数模型的维度:2D=Length&Width3D=2D+Height4D=3D+Time5D=4D+Cost6D=5D+nD=BIM传统的2D模型是用点、线、多边形、圆等平面元素模拟几何构件，只有长和宽的二维尺度，故
6、等于Length&Width，目前国内各类设计图和施工图的主流形式仍旧是2D模型;传统的3D模型是在2D模型的基础上加了一个维度Height，有利于建设项目的可视化功用，但并不具备信息整合与协调的功能。随着软件的发展，尽管各种几何实体可以被整合在一起代表所需的设计构件，但是最终的整体几何模型依旧难以编辑和修改，且各系统单独的施工图很难与整体模型真正地联系起来，同步化就更能难实现。BIM参数模型的优势就是在于其突破了传统2D及3D模型难以修改和同步的瓶颈，以实时、动态的多维模型(nD)大大方便了工程人员。首先，BIM的3D模型为交流和修改提供了便利。以建筑师为例，其可以运用3D平台直接设计，无需
7、将3D模型翻译成2D平面图以与业主进行沟通交流，业主也无需费时费力去理解繁琐的2D图纸。其次，BIM参数模型的参数信息内容不仅局限于建筑构件的物理属性，而是包含了从建筑概念设计开始到运营维护的整个项目生命周期内的所有该建筑构件的实时、动态信息。再次，BIM参数模型将各个系统紧密地联系到了一起，整体模型真正起到了协调综合的作用，且其同步化的功能更是锦上添花。BIM整体参数模型综合了包括建筑、结构、机械、暖通、电气等各BIM系统模型，其中各系统间的矛盾冲突可以在实际施工开始前的设计阶段得以解决，同时与上述4D，5D模型所涉及的进度及造价控制信息、相关联，整体协调管理项目实施。另外，对于BIM模型的
8、设计变更，BIM的参数规则（Parametric rules）会在全局自动更新信息。故对于设计变更的反应，相比基于图纸费时且易出错的繁琐处理BIM系统表现的更加智能化与灵敏化。最后，BIM参数模型的多维特性(nD)将项目的经济性、舒适性及可持续性发展提高到一个新的层次。例如，运用4D技术可以研究项目的可施工性、项目进度安排、项目进度优化、精益化施工等方面，给项目带来经济性与时效性;5D造价控制手段使预算在整个项目生命周期内实现实时行与可操控性;6D及nD应用将更大化地满足项目对于业主对于社会的需求，如舒适度模拟及分析、耗能模拟、绿色建筑模拟及可持续化分析等方面。4 BIM的实现手段 BIM的实
9、现手段是软件，与CAD技术只需一个或几个软件不同的是，BIM需要一系列软件来支撑。图1 BIM软件图1是对于BIM软件各个类型的罗列图，除BIM核心建模软件之外，BIM的实现需要大量其他软件的协调与帮助。一般可以将BIM软件分成以下两大类型:类型一:BIM核心建模软件，包括建筑与结构设计软件(如 AutodeskRevit系列、Graphisoft ArchiCAD等)、机电与其他各系统的设计软件(如 AutodeskRevit系列、DesignMaster等)等等;类型二:基于BIM模型的分析软件，包括结构分析软件(如PKPM、SAP2000等)、施工进度管理软件(如 MSProject、N
10、avisworks等)、制作加工图 Shop Drawing的深化设计软件(如Xsteel等)、概预算软件、设备管理软件、可视化软件等等。4.1 BIM设计类软件BIM设计类软件在市场上主要有五家主流公司，分别是Autodesk、Bentley、Graphisoft/Nemetschek AG、Gery Technology以及Tekla公司。各自旗下开发的系列软件如下：（1）Autodest-Revit Architecture等Autodesk公司的Revit系列占据了最大的市场份额且是行业领跑者，包括： Revit Architecture(建筑); Revit Structure(结构
11、); Revit MEP(机电管道)。 （2）Bentley-Bentley Architecture等Bentley公司继开发出MicroStation TriForma这一专业的3D建筑模型制作软件(由所建模型可以自动生成平面图、剖面图、立面图、透视图及各式的量化报告，如数量计算、规格与成本估计)后，于2004年推出了其革命性的继承者:Bentley/Architecture(建筑);Bentley Structural(结构);Bentley Building Mechanical Systems(机械:通风、空调、水道):Bentley Building Electrical Syst
12、ems(电气);Bentley Facilities(设备);Bentley PowerCivil(场地建模):Bentley Generative Components(设计复杂几何造型);Bentley Interference Manager(碰撞检查)等系列软件，Bentley公司还提供了支持多用户(multi-user)多项目(multi-project)的管理平台Bentley ProjectWise。（3）Graphisoft/Nemetscheck AG-ArchiCAD ArchiCAD是历史最悠久的且至今仍被应用的BIM建模软件，ArchiCAD与一系列软件均具有互用性，包
13、括利用Maxon创建曲面和制作动画模拟、利用ArchiFM进行设备管理、利用Sketchup创建模型等。除此，ArchiCAD与一系列能耗与可持续发展软件都有互用接口，如Ecotect、Energy+、ARCHIPHISIK及RIUSKA等。且ArchicAD包含了广泛的对象库(Object libraries)供用户使用。 （4）Gery Technology-Digital Project Dassault公司开发的CATIA软件是全球被广泛应用的针对航空航天、汽车等大型机械设计制造领域的建模平台，而 Digital Projeet是Gery Technology公司基于CATIA软件为工
14、程建设项目定做开发的应用软件(二次开发软件)，其本质还是CATIA。 （5）TeklaCorp.Tekla Structure, Xsteel Xsteel是Tekla公司最早开发的基于BIM技术的施工软件，于上世纪90年代面世并迅速成长为世界范围内被广泛应用的钢结构深化设计软件.4.2 BIM施工类软件 BIM参数模型具有多维属性，对于施工阶段， 4D(3D+time)模型的施工建造模拟与 5D(4D+cost)模型的造价功能使建设项目各参与方更清晰地预见和控制管理施工进度与工程造价。常见的4D应用软件和5D应用软件如下:1、4D应用软件（1）AutodeskNavisworks Autod
15、esk Navisworks Manage软件是Autodesk公司开发的用于施工模拟、工程项目整体分析以及信息交流的智能软件。其具体的功能包括模拟与优化施工进度、识别与协调冲突与碰撞、使项目参与方有效沟通与协作以及在施工前发现潜在问题。且Navisworks Manage软件与 Microsoft Projeet具有互用性，在Microsoft Project软件环境下创建的施工进度计划可以被导入 Navisworks Manage软件，再将每项计划工序与3D模型的每一个构件一一关联，即可轻松地制作施工模拟过程。（2）Bentley-ProjectWise Navigator ProjectWise Navigator软件是Bentley公司于2007年发布的施工类BIM软件，其以动态协作的平台使项目各参与方容易快速看到设计人员提供的包含设备布置、维修通道和其他关键设计数据的最初设计模型，并做出评估、分析及改进，以避免在施工阶段出现代价高昂的错误与漏洞。（3）Innovaya-Visual Simulation Visua
