BIM在建筑业的应用(共7页)

精选优质文档-倾情为你奉上 BIM在建筑业的应用 (The application of BIM in construction)专心-专注-专业摘要BIM技术是以“ 信息” 为核心,贯穿于建筑与结构设计、建筑施工及运营管理等建筑全寿命周期的各个阶段。本文主要通过介绍BIM系统的特点阐述了BIM系统在施工领域中的应用, 并对BIM系统的应用前景作了展望。以此希望加强BIM在建筑设计、施工行业的推广, 从而进一步提升我国建筑施工的品质, 给绿色施工提供一个有效地技术化保障。关键词 建筑信息建模 建筑设计 建筑施工Abstract BIM technology take information as 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 the 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 technical support.Keyword Building Information Modeling architectural design 1. BIM的概念的起源 BIM（Building Information Modeling）是“建筑信息建模”的简称，最初发源于世纪年代的美国，由美国乔治亚理工大学建筑与计算机学院（Georgia institute of technology university institute of architecture and computer）的查克伊士曼博士（Chuck Eastman,Ph.D.）提出。其被定义为：“建筑信息建模是将一个建筑建设项目在整个生命周期内的所有几何特性、功能要求与构件的性能信息综合到一个单一的模型中。同时，这个单一模型的信息中还包括了施工进度、建造过程的过程控制信息。”BIM 概念最初是由美国Autodesk 公司在总结归纳匈牙利Graphsoft 公司提出的虚拟建筑（Visual Building）概念和美国Benetly 公司提出的Signal Building Information 概念基础上于2002 年首次提出，并将其应用到Revit 软件中。我国首先通过Revit 软件接触到BIM 技术理念是建筑设计院。BIM的英文全称是Building Information Modeling，国内较为一致的中文翻译为：。 由于国内建筑信息模型应用统一标准还在编制阶段，这里暂时引用美国国家BIM标准(NBIMS)对BIM的定义，定义由三部分组成：1) BIM是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字表达；2) 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生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；3) 在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。 美国M.A.Mortenson Company建设项目管理咨询有限公司对BIM 的定义为“an intelligent simulation of architecture”，即“建筑的智能模拟”，且此模拟必须具备六个特点：）数字化；）空间化；）定量化：可计量化、坐标化、可查询化；）全面化：整合及沟通设计意图、整体建筑性能、可施工性、且包括施工方式方法的顺序性及经济性；）可操作化：对于整个美国工程委员会及业主都可以通过具有互用性和直观性的平台进行操作；）持久化：在项目生命周期的所有阶段都具有可用性。2. BIM的发展应用 BIM是一种全新的理念，它涉及到从规划、设计理论到施工、维护技术的一系列创新和变革，是建筑业信息化的发展趋势。BIM的研究对于实现建筑生命期管理，提高建筑行业设计、施工、运营的科学技术水平，促进建筑业全面信息化和现代化，具有重要的应用价值和广阔的应用前景。2.1 BIM模型维护 根据项目建设进度建立和维护BIM模型，实质是使用BIM平台汇总各项目团队所有的建筑工程信息，消除项目中的信息孤岛，并且将得到的信息结合三维模型进行整理和储存，以备项目全过程中项目各相关利益方随时共享。2.2 场地分析 通过BIM结合地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS），对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模，通过BIM及GIS软件的强大功能，迅速得出令人信服的分析结果，帮助项目在规划阶段评估场地的使用条件和特点，从而做出新建项目最理想的场地规划、交通流线组织关系、建筑布局等关键决策。2.3 建筑策划BIM能够帮助项目团队在建筑规划阶段，通过对空间进行分析来理解复杂空间的标准和法规，从而节省时间，提供对团队更多增值活动的可能。特别是在客户讨论需求、选择以及分析最佳方案时，能借助BIM及相关分析数据，做出关键性的决定。BIM在建筑策划阶段的应用成果还会帮助建筑师在建筑设计阶段随时查看初步设计是否符合业主的要求，是否满足建筑策划阶段得到的设计依据，通过BIM连贯的信息传递或追溯，大大减少以后详图设计阶段发现不合格需要修改设计的巨大浪费.2.4 方案论证 在方案论证阶段，项目投资方可以使用BIM来评估设计方案的布局、视野、照明、安全、人体工程学、声学、纹理、色彩及规范的遵守情况。BIM甚至可以做到建筑局部的细节推敲，迅速分析设计和施工中可能需要应对的问题。方案论证阶段还可以借助BIM提供方便的、低成本的不同解决方案供项目投资方进行选择，通过数据对比和模拟分析，找出不同解决方案的优缺点，帮助项目投资方迅速评估建筑投资方案的成本和时间2.5 可视化设计3Dmax、Sketchup这些三维可视化设计软件的出现有力地弥补了业主及最终用户因缺乏对传统建筑图纸的理解能力而造成的和设计师之间的交流鸿沟，但由于这些软件设计理念和功能上的局限，使得这样的三维可视化展现不论用于前期方案推敲还是用于阶段性的效果图展现，与真正的设计方案之间都存在相当大的差距。2.6 协同设计 协同设计是一种新兴的建筑设计方式，它可以使分布在不同地理位置的不同专业的设计人员通过网络的协同展开设计工作。协同设计是在建筑业环境发生深刻变化、建筑的传统设计方式必须得到改变的背景下出现的，也是数字化建筑设计技术与快速发展的网络技术相结合的产物。现有的协同设计主要是基于CAD平台，并不能充分实现专业间的信息交流，这是因为CAD的通用文件格式仅仅是对图形的描述，无法加载附加信息，导致专业间的数据不具有关联性。BIM的出现使协同已经不再是简单的文件参照，BIM技术为协同设计提供底层支撑，大幅提升协同设计的技术含量。借助BIM的技术优势，协同的范畴也从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期，需要规划、设计、施工、运营等各方的集体参与，因此具备了更广泛的意义，从而带来综合效益的大幅提升。2.7 性能化分析 利用BIM技术，建筑师在设计过程中创建的虚拟建筑模型已经包含了大量的设计信息（几何信息、材料性能、构件属性等），只要将模型导入相关的性能化分析软件，就可以得到相应的分析结果，原本需要专业人士花费大量时间输入大在发达国家，以Autodesk Revit 为代表的BIM 软件已逐步普及应用，相关调查结果显示：目前北美建筑行业有一半的机构在使用 BIM或与 BIM 相关的工具这一使用率在过去两年里增加了75%。在欧洲、日本及我国香港地区，BIM 技术已广泛应用于房地产开发。BIM 技术将引领建筑信息技术走向更高层次，大大提高建筑工程的集成化程度。我国建筑市场庞大，参与主体和参与潜量巨大，相信在各方的积极努力下，BIM 技术必将为我国建筑业的科技进步发挥重大作用。2.8 工程量统计 BIM是一个富含工程信息的数据库，可以真实地提供造价管理需要的工程量信息，借助这些信息，计算机可以快速对各种构件进行统计分析，大大减少了繁琐的人工操作和潜在错误，非常容易实现工程量信息与设计方案的完全一致。通过BIM获得的准确的工程量统计可以用于前期设计过程中的成本估算、在业主预算范围内不同设计方案的探索或者不同设计方案建造成本的比较，以及施工开始前的工程量预算和施工完成后的工程量决算。2.9 管线综合 利用BIM技术，通过搭建各专业的BIM模型，设计师能够在虚拟的三维环境下方便地发现设计中的碰撞冲突，从而大大提高了管线综合的设计能力和工作效率。这不仅能及时排除项目施工环节中可以遇到的碰撞冲突，显著减少由此产生的变更申请单，更大大提高了施工现场的生产效率，降低了由于施工协调造成的成本增长和工期延误。2.10 施工进度模拟 通过将BIM与施工进度计划相链接，将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D（3D+Time）模型中，可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程（图10）。4D施工模拟技术可以在项目建造过程中合理制定施工计划、精确掌握施工进度，优化使用施工资源以及科学地进行场地布置，对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制，以缩短工期、降低成本、提高质量。此外借助4D模型，施工企业在工程项目投标中将获得竞标优势，BIM可以协助评标专家从4D模型中很快了解投标单位对投标项目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、总体计划是否基本合理等，从而对投标单位的施工经验和实力作出有效评估。2.11 施工组织模拟 通过BIM可以对项目的重点或难点部分进行可建性模拟，按月、日、时进行施工安装方案的分析优化。对于一些重要的施工环节或采用新施工工艺的关键部位、施工现场平面布置等施工指导措施进行模拟和分析，以提高计划的可行性；也可以利用BIM技术结合施工组织计划进行预演以提高复杂建筑体系的可造性（例如：施工模板、玻璃装配、锚固等）。借助BIM对施工组织的模拟，项目管理方能够非常直观地了解整个施工安装环节的时间节点和安装工序，并清晰把握在安装过程中的难点和要点，施工方也可以进一步对原有安装方案进行优化和改善，以提高施工效率和施工方案的安全性。2.12 数字化建造制造行业目前的生产效率极高，其中部分原因是利用数字化数据模型实现了制造方法的自动化。同样，BIM结合数字化制造也能够提高建筑行业的生产效率。通过BIM模型与数字化建造系统的结合，建筑行业也可以采用类似的方法来实现建筑施工流程的自动化。建筑中的许多构件可以异地加工，然后运到建筑施工现场，装配到建筑中（例如门窗、预制混凝土结构和钢结构等构件）。通过数字化建造，可以自动完成建筑物构件的预制，这些通过工厂精密机械技术制造出来的构件不仅降低了建造误差，并且大幅度提高构件制造的生产率，使得整个建筑建造的工期缩短并且容易掌控。2.13 物料跟踪BIM模型恰好详细记录了建筑物及构件和设备的所有信息。此外BIM模型作为一个建筑物的多维度数据库，并不擅长记录各种构件的状态信息，而基于RFID技术的物流管理信息系统对物体的过程信息都有非常好的数据库记录和管理功能，这样BIM与RFID正好互补，从而可以解决建筑行业对日益增长的物料跟踪带来的管理压力。2.14 施工现场配合协调造成的成本增加，提高施工现场生产效率。BIM不仅集成了建筑物的完整信息，同时还提供了一个三维的交流环境。与传统模式下项目各方人员在现场从图纸堆中找到有效信息后再进行交流相比，效率大大提高.2.15 竣工模型交付 BIM能将建筑物空间信息和设备参数信息有机地整合起来，从而为业主获取完整的建筑物全局信息提供途径。通过BIM与施工过程记录信息的关联，甚至能够实现包括隐蔽工程资料在内的竣工信息集成，不仅为后续的物业管理带来便利，并且可以在未来进行的翻新、改造、扩建过程中为业主及项目团队提供有效的历史信息。2.16 维护计划 BIM模型结合运营维护管理系统可以充分发挥空间定位和数据记录的优势，合理制定维护计划，分配专人专项维护工作，以降低建筑物在使用过程中出现突发状况的概率。对一些重要设备还可以跟踪维护工作的历史记录，以便对设备的适用状态提前作出判断。2.17 资产管理BIM中包含的大量建筑信息能够顺利导入资产管理系统，大大减少了系统初始化在数据准备方面的时间及人力投入。此外由于传统的资产管理系统本身无法准确定位资产位置，通过BIM结合RFID的资产标签芯片还可以使资产在建筑物中的定位及相关参数信息一目了然，快速查询。2.18 空间管理 BIM不仅可以用于有效管理建筑设施及资产等资源，也可以帮助管理团队记录空间的使用情况，处理最终用户要求空间变更的请求，分析现有空间的使用情况，合理分配建筑物空间，确保空间资源的最大利用率。2.19 建筑系统分析 BIM结合专业的建筑物系统分析软件避免了重复建立模型和采集系统参数。通过BIM可以验证建筑物是否按照特定的设计规定和可持续标准建造，通过这些分析模拟，最终确定、修改系统参数甚至系统改造计划，以提高整个建筑的性能。2.20 灾害应急模拟 利用BIM及相应灾害分析模拟软件，可以在灾害发生前，模拟灾害发生的过程，分析灾害发生的原因，制定避免灾害发生的措施，以及发生灾害后人员疏散、救援支持的应急预案。当灾害发生后，BIM模型可以提供救援人员紧急状况点的完整信息，这将有效提高突发状况应对措施。此外楼宇自动化系统能及时获取建筑物及设备的状态信息，通过BIM和楼宇自动化系统的结合，使得BIM模型能清晰地呈现出建筑物内部紧急状况的位置，甚至到紧急状况点最合适的路线，救援人员可以由此做出正确的现场处置，提高应急行动的成效。的建筑设计机构和地产公司纷纷成立BIM 技术小组，如清华大学建筑设计研究院、中国建筑设计研究院、中国建筑科学研究院、中建国际建设有限公司、上海现代设计集团等。3. 实施BIM的不同设计阶段 在建筑设计阶段实施BIM的最终结果一定是所有设计师将其应用到设计全程。但在目前尚不具备全程应用条件的情况下，局部项目、局部专业、局部过程的应用将成为未来过渡期内的一种常态。因此，根据具体项目设计需求、BIM团队情况、设计周期等条件，可以选择在以下不同的设计阶段中实施BIM。（1）概念设计阶段：在前期概念设计中使用BIM，在完美表现设计创意的同时还可以进行各种面积分析、体形系数分析、商业地产收益分析、可视度分析、日照轨迹分析等。（2）方案设计阶段：此阶段使用BIM，特别是对复杂造型设计项目将起到重要的设计优化、方案对比（例如曲面有理化设计）和方案可行性分析作用。同时建筑性能分析、能耗分析、采光分析、日照分析、疏散分析等都将对建筑设计起到重要的设计优化作用。（3）施工图设计阶段：对复杂造型设计等用二维设计手段施工图无法表达的项目，BIM则是最佳的解决方案。当然在目前BIM人才紧缺、施工图设计任务重、时间紧的情况下，不妨采用BIM +AutoCAD的模式，前提是基于BIM 成果用AutoCAD深化设计，以尽可能保证设计质量。（4）专业管线综合：对大型工厂设计、机场与地铁等交通枢纽、医疗体育剧院等公共项目的复杂专业管线设计，BIM是彻底、高效解决这一难题的唯一途径。（5）可视化设计：效果图、动画、实时漫游、虚拟现实系统等项目展示手段也是BIM应用的一部分。4.施工阶段BIM的应用 4.1 BIM 技术在招投标中的应用 现阶段招投标文件的制作主要以纸质和电子文档为主, 中标候选人的挑选是招标人及评标专家在这些浩瀚的纸质投标文件中, 凭借自身多年经验挑选出来的。而采用BI M 技术建模的3 D 投标文件, 建设工程的各类工序可进行虚拟建造, 施工方案可具体演示。投标单位可通过BI M 技术, 具体、形象、生动地展示自身实力。以此提高招标人和评标专家对投标文件的接受程度。参加竞标的单位根据招标单位提供的工程量清单, 完善拟建建设工程的建筑信息模型, 直观、动态地把握拟建造工程的情况。注重策略性和科学性, 根据精细化分析的数据, 调整投标报价, 不再靠经验、拍脑袋, 从而提高了标书编制的效率。4.2 BIM技术的碰撞检查在施工中的应用: 减少返工、节约工期、减低建造成本 BIM技术的三维可视化最为直观, 利用BI M的三维技术进行碰撞检查, 可以优化项目设计, 减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和避免返工, 又可加快施工进度, 为业主降低建造成本。通过碰撞检查解决建筑图纸与结构图纸的冲突, 将结构设计与建筑设计的二维图纸进行BI M (建筑信息模型) 软件模型的建立, 施工单位运用Aotodesk Revit Arehitecture 软件对施工项目进行“ 三维施工实际数据” 建模, 然后将结构模型与建筑模型进行三维空间的“ 错漏碰撞” , 计算机能够智能的计算出“ 冲突” 构件的位置及编号, 得出文档数据, 从而避免建筑图纸与结构图纸的冲突。通过碰撞检查还可解决建筑和结构与设备的冲突, 在设计时往往会出现各专业设计师之间的沟通不到位, 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, 有时会出现布置管线处有结构设计的梁等构件妨碍着管线的布置, BI M (建筑信息模型) 软件模型的建立, 施工单位可以将水电模型与结构模型进行“ 三维虚拟碰撞” , 从而检查结构梁、柱是否与空间布置的空调水管相冲突, 设备尺寸是否在结构空间的位置合适等等。4.3 BI M 技术的虚拟施工技术在施工中的应用:通过模型提前预知施工难点, 提出切实可行施工方案通过运用BI M技术, 将图纸转变成三维图形, 在模型中对施工方案提前确定。根据图纸的调整, 快速调整BI M模型, 在虚拟中将方案确定到满意为止,从而代替了传统的施工程序, 达到省工、省料、省时的目的。施工方案的优化有助于提升施工质量和减少施工返工。施工过程中的交流是通过三维可视化的BI M模型进行的, 取代了传统的图纸, 大大提高了沟通的效率, 提升了施工方案优化的质量。具体来讲, 就是用三维建模软件Revit 创建一个BI M 模型, 之后用专业性分析软件对该模型进行综合性能评估, 然后建立对应的三维施工模型, 再对该模型进行施工组织设计, 构件合理的施工工序和构件运动关系进行优化, 进而编制详细的施工进度计划,制定出施工方案, 按照已制定的施工进度计划, 再结合Aot odesk NavisworkS 仿真优化工具来实现施工过程三维模拟。4.4 利用BIM 技术做到分区域统计材料用量, 材料运输一次到位, 加快施工进度 在传统施工管理施工中材料领取经验主义盛行; 在施工过程中无法及时、准确获取拆分工程实物量, 无法实现过程管控; 往往是根据班组计算得到的过程中计划工程量制定采购计划, 出现责权颠倒的现象。基于BI M 技术的关联数据库, 可以准确进行比较选出最佳的施工方案。同时可以通过一些施工技术(如配筋、增加拉梁的高度或承台的高度)来解决实际施工过程中产生的桩容易偏心的问题。 5.前景展望 BIM 技术与各参与方相互作用，构成了BIM 技术系统。系统内各参与方与BIM 技术互为促进，共同发展。即各参与方的相互作用会促使BIM 技术在内容上更加丰富、功能上不断完善，通过系统的开放性与交互性不断提升BIM 技术的运用范围和应用领域。软件公司、设计院、科研院校以及业主承包商相互沟通，相互了解需求，实现彼此所需要的功能，最终不断推动BIM 技术的发展。其各参与方的角色与作用为： 设计方：BIM 技术一开始是指一种设计理念和工作模式。因此BIM 技术使用的主力是设计机构，其社会认同度和发展生命力，来自设计领域的普遍应用，并不断在使用中促进其功能完善、技术更新。 政府：政府在BIM 技术发展中起着不可忽视的作用。我国政府从“十一五”就开始大力支持建筑信息化发展，从“863”项目到国家自然科学基金项目，无不体现着政府对该类技术的重视。BIM 技术的发展最终必将导致建筑电子政务的使用，从而将政府和建筑业以一种高效的方式联系起来。因此，政府对BIM 技术发展存在支持、重视和使用的基础。 科研院校承担BIM 技术基础理论研究的任务，推动BIM 技术取得实质性进展。同时，高等院校将BIM 技术教育纳入课程体系，能有效促进BIM 技术在建筑行业的推广和普及。其余各方与BIM 技术之间的互动关系在各类文章中已多有提及，在此不再赘述。6.结语 在发达国家，以Autodesk Revit 为代表的BIM 软件已逐步普及应用，相关调查结果显示：目前北美建筑行业有一半的机构在使用 BIM或与 BIM 相关的工具这一使用率在过去两年里增加了75%。在欧洲、日本及我国香港地区，BIM 技术已广泛应用于房地产开发。BIM 技术将引领建筑信息技术走向更高层次，大大提高建筑工程的集成化程度。我国建筑市场庞大，参与主体和参与潜量巨大，相信在各方的积极努力下，BIM 技术必将为我国建筑业的科技进步发挥重大作用。参考文献:1张人友王珺. 的内涵J.工业建筑,422张春霞.BIM 技术在我国建筑行业的应用现状及发展障碍研究J.建筑经济，2011,（9）.3过俊 .BIM在国内建筑全生命周期的典型应用J.CCDI中建国际设计4钱苏.BIM 技术在施工中的应用J.城市建筑.5陈花军.BIM 在我国建筑行业的应用现状及发展对策研究J.工程科技.