bim技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

1、<p>　　BIM技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用</p><p>　　【摘 要】BIM即建筑信息模型，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立。它具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。目前應(yīng)用于建筑幕墻等建筑相關(guān)專業(yè)。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】BIM；建筑信息模型；三維建模，建筑幕墻 </p><p>　　中圖分類號(hào)：

2、K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　一．BIM簡(jiǎn)介 </b></p><p><b>　　1.1BIM簡(jiǎn)介 </b></p><p>　　當(dāng)前，BIM似乎成為了一種設(shè)計(jì)時(shí)尚，凡事都要和BIM掛鉤，其實(shí)，BIM早就已經(jīng)存在了，從我們甩開圖板應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖開始，BIM就一直伴隨著我們，只是

3、我們一直沒(méi)有重視罷了。BIM的實(shí)質(zhì)就是在計(jì)算機(jī)中虛擬建造建筑，計(jì)算機(jī)的架構(gòu)決定了設(shè)計(jì)思維的數(shù)字化過(guò)程，所以在計(jì)算機(jī)中的任何階段進(jìn)行設(shè)計(jì)都是BIM的建構(gòu)過(guò)程，只是每個(gè)階段的側(cè)重點(diǎn)不同而已。BIM架構(gòu)的重點(diǎn)是信息，信息在各個(gè)階段的自由流動(dòng)是BIM的核心。建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立。它具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性

4、五大特點(diǎn)。 BIM 的全拼是 Building Information Modeling，中文翻譯最為貼切的、也被大家所認(rèn)可的名稱為：建筑信息模型。 這些建筑模型的數(shù)據(jù)在建筑信息模型中的存在是以多種數(shù)字技術(shù)為依托，從而以 這個(gè)數(shù)字信息模型作為各個(gè)建筑項(xiàng)目的基礎(chǔ)，去進(jìn)行各個(gè)相關(guān)工作。建筑工程與之相 關(guān)的工作都可以從這個(gè)建筑信息模型中拿出各自需要的信息，即可指導(dǎo)相應(yīng)工作又能 將相應(yīng)工作的信息反饋到模型中。 </p><p

5、>　　1.2BIM模型的特點(diǎn) </p><p>　　1、可視化?？梢暬础八?jiàn)所得”的形式，對(duì)于建筑行業(yè)來(lái)說(shuō)，可視化的真正運(yùn) 用在建筑業(yè)的作用是非常大的，例如經(jīng)常拿到的施工圖紙，只是各個(gè)構(gòu)件的信息在圖 紙上的采用線條繪制表達(dá)，但是其真正的構(gòu)造形式就需要建筑業(yè)參與人員去自行想象 了。 </p><p>　　2、協(xié)調(diào)性。這個(gè)方面是建筑業(yè)中的重點(diǎn)內(nèi)容，不管是施工單位還是業(yè)主及設(shè)計(jì)單位，無(wú)不

6、在做著協(xié)調(diào)及相配合的工作。一旦項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中遇到了問(wèn)題，就要將各有關(guān)人士組織起來(lái)開協(xié)調(diào)會(huì)，找各施工問(wèn)題發(fā)生的原因，及解決辦法，然后出變更，做相應(yīng)補(bǔ)救措施等進(jìn)行問(wèn)題的解決。那么這個(gè)問(wèn)題的協(xié)調(diào)真的就只能出現(xiàn)問(wèn)題后再進(jìn)行協(xié)調(diào)嗎？在設(shè)計(jì)時(shí)，往往由于各專業(yè)設(shè)計(jì)師之間的溝通不到 位，而出現(xiàn)各種專業(yè)之間的碰撞問(wèn)題，例如暖通等專業(yè)中的管道在進(jìn)行布置時(shí)，由于施工圖紙是各自繪制在各自的施工圖紙上的，真正施工過(guò)程中，可能在布置管線時(shí)正 好在此處有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的

7、梁等構(gòu)件在此妨礙著管線的布置，這種就是施工中常遇到的碰 撞問(wèn)題， 像這樣的碰撞問(wèn)題的協(xié)調(diào)解決就只能在問(wèn)題出現(xiàn)之后再進(jìn)行解決嗎？BIM 的 協(xié)調(diào)性服務(wù)就可以幫助處理這種問(wèn)題，也就是說(shuō) BIM 建筑信息模型可在建筑物建造前期對(duì)各專業(yè)的碰撞問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供出來(lái)。當(dāng)然 BIM 的協(xié)調(diào)作用也并不是只能解決各專業(yè) 間的碰撞問(wèn)題，它還可以解決例如：電梯 井布置與其他設(shè)計(jì)布置及凈空要求之協(xié)調(diào)， 防火分區(qū)與其他設(shè)計(jì)布置之協(xié)調(diào)，地下排水布置

8、與其他設(shè)計(jì)布置之協(xié)調(diào)等。 </p><p>　　3、模擬性。模擬性并不是只能模擬設(shè)計(jì)出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實(shí)世界中進(jìn)行操作的事物。在設(shè)計(jì)階段，BIM可以對(duì)設(shè)計(jì)上需要進(jìn)行模擬的一些東西進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，例如：節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳 導(dǎo)模擬等；在招投標(biāo)和施工階段可以進(jìn)行 4D 模擬（三維模型加項(xiàng)目的發(fā)展時(shí)間）， 也就是根據(jù)施工的組織設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工，從而來(lái)確定合理的施工方案來(lái)指導(dǎo)施工。 同

9、時(shí)還可以進(jìn)行 5D 模擬（基于 3D 模型的造價(jià)控制），從而來(lái)實(shí)現(xiàn)成本控制；后期 運(yùn)營(yíng)階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散 模擬等。 </p><p>　　4、優(yōu)化性。事實(shí)上整個(gè)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的過(guò)程就是一個(gè)不斷優(yōu)化的過(guò)程，當(dāng)然優(yōu)化和 BIM 也不存在實(shí)質(zhì)性的必然聯(lián)系，但在 BIM的基礎(chǔ)上可以做更好的優(yōu)化、更好地做優(yōu)化。優(yōu)化受三樣?xùn)|西的制約：信息、復(fù)雜程度和時(shí)間。沒(méi)有準(zhǔn)確的

10、信息做不出合理的優(yōu)化結(jié)果，BIM 模型提供了建筑物的實(shí)際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息，還提供了建筑物變化以后的實(shí)際存在。復(fù)雜程度高到一定程度，參與人員本身的能力無(wú)法掌握所有的信息，必須借助一定的科學(xué)技術(shù)和設(shè)備的幫助?，F(xiàn)代建筑物的復(fù)雜程度大多超過(guò)參與人員本身的能力極限，BIM及與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化的可能。目前基于BIM的優(yōu)化可以做下面的工作： </p><p>　　（1）、

11、 項(xiàng)目方案優(yōu)化：把項(xiàng)目設(shè)計(jì)和投資回報(bào)分析結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)變化對(duì)投資回報(bào)的影響可以實(shí)時(shí)計(jì)算出來(lái)；這樣業(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)方案的選擇就不會(huì)主要停留在對(duì)形狀的評(píng)價(jià)上，而更多的可以使得業(yè)主知道哪種項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案更有利于自身的需 求。 </p><p>　?。?） 、 特殊項(xiàng)目的設(shè)計(jì)優(yōu)化：例如裙樓、幕墻、屋頂、大空間到處可以看到異型設(shè)計(jì)，這些內(nèi)容看起來(lái)占整個(gè)建筑的比例不大，但是占投資和工作量的比例和前者相比卻往往要大得多，而且通常也是施

12、工難度比較大和施工問(wèn)題比較多的地方，對(duì)這些內(nèi)容的設(shè)計(jì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，可以帶來(lái)顯著的工期和造價(jià)改進(jìn)。 </p><p>　　5、可出圖性。BIM 并不是為了出大家日常多見(jiàn)的建筑設(shè)計(jì)院所出的建筑設(shè)計(jì)圖紙，及一些構(gòu)件加工的圖紙。而是通過(guò)對(duì)建筑物進(jìn)行了可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu) 化以后，可以幫助業(yè)主出如下圖紙： </p><p>　?。╨）、綜合管線圖（經(jīng)過(guò)碰撞檢查和設(shè)計(jì)修改， 消除了相應(yīng)錯(cuò)誤以

13、后）； </p><p>　?。?）、綜合結(jié)構(gòu)留洞圖（預(yù)埋套管圖）； </p><p>　　（3）、碰撞檢查 偵錯(cuò)報(bào)告和建議改進(jìn)方案。 </p><p>　　1.3BIM應(yīng)用的目的 </p><p>　　BIM應(yīng)用的目的：把隱含的的建筑信息（設(shè)計(jì)等方面）顯式化，把以2D圖紙為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)成果交付手段轉(zhuǎn)變?yōu)?D模型為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)成果交付手段。BIM

14、除了定義純數(shù)據(jù)方面的一些內(nèi)容外，更加重要的是重新制定了建筑業(yè)工作流程、協(xié)同工作的數(shù)據(jù)模型，定義了建筑從業(yè)人員在同一數(shù)據(jù)模型下的協(xié)同工作的規(guī)則。 </p><p>　　BIM施工協(xié)同模型是建筑工業(yè)新的發(fā)展方向，在這個(gè)概念的指導(dǎo)下，對(duì)三維空間的BIM模型附加時(shí)間和成本信息，可以使工程施工企業(yè)更好安排和管理工程的造價(jià)和資源，直接與進(jìn)度和估價(jià)清單鏈接。3D模型的主要用途就是統(tǒng)計(jì)材料的準(zhǔn)確數(shù)量，識(shí)別施工沖突。 </p

15、><p>　　1.4 BIM在中國(guó)的應(yīng)用 </p><p>　　BIM在國(guó)外的應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟，歐美、日本、新加坡等發(fā)達(dá)國(guó)家均開始廣泛使用。應(yīng)用領(lǐng)域貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)階段、施工階段以及建成后的維護(hù)和管理階段。大企業(yè)已經(jīng)具備BIM技術(shù)能力，同時(shí)BIM專業(yè)咨詢公司已經(jīng)出現(xiàn)，為中小企業(yè)應(yīng)用BIM提供有力支持。 </p><p>　　BIM在國(guó)內(nèi)也開始廣泛受到重視，國(guó)家已經(jīng)將BIM建

16、筑信息模型系統(tǒng)作為國(guó)家科技部"十二五"的重點(diǎn)研究項(xiàng)目《建筑業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》，并被住建部認(rèn)可為"建筑信息化的最佳解決方案"。 </p><p>　　BIM對(duì)中國(guó)工程建設(shè)行業(yè)舉足輕重的作用。不可忽視的就是中國(guó)巨大的建設(shè)量，在這樣的背景下，我們看到了中國(guó)和BIM結(jié)緣的必然性。巨大的建設(shè)量帶來(lái)大量溝通和實(shí)施環(huán)節(jié)的信息流失造成了眾多損失，BIM所帶來(lái)的信息整合，重新定義了

17、設(shè)計(jì)流程，能夠很大程度上改善這一狀況。此外，建筑生命周期管理和節(jié)能分析，也在很大程度上滿足了可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家資源規(guī)劃管理信息化的需求。 </p><p>　　BIM在國(guó)內(nèi)的成功應(yīng)用有、上海中心大廈、南水北調(diào)工程、香港地鐵項(xiàng)目等。 </p><p>　　二．建筑信息模型（BIM）設(shè)計(jì)的核心理念 </p><p>　　2.1.參數(shù)化設(shè)計(jì) </p><

18、p>　　參數(shù)化設(shè)計(jì)從實(shí)質(zhì)上講是一個(gè)構(gòu)件組合設(shè)計(jì)，建筑信息模型是由無(wú)數(shù)個(gè)虛擬構(gòu)件拼裝而成，其構(gòu)件設(shè)計(jì)并不需要采用過(guò)多的傳統(tǒng)建模語(yǔ)言，如拉伸、旋轉(zhuǎn)等，而是對(duì)已經(jīng)建立好的構(gòu)件（稱為族）設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，并使參數(shù)可以調(diào)節(jié)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)構(gòu)件形體發(fā)生改變，滿足設(shè)計(jì)的要求。而參數(shù)化設(shè)計(jì)更為重要的是將建筑構(gòu)件的各種真實(shí)屬性通過(guò)參數(shù)的形式進(jìn)行模擬，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。在建筑信息模型中，建筑構(gòu)件并不只是一個(gè)虛擬的視覺(jué)構(gòu)件，而是可以模擬除幾何形狀以外的

19、一些非幾何屬性，如材料的耐火等級(jí)、材料的傳熱系數(shù)、構(gòu)件的造價(jià)、采購(gòu)信息、重量、受力狀況等等。 對(duì)參數(shù)定義屬性的意義在于可以進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)和分析，例如我們常見(jiàn)的門窗表統(tǒng)計(jì)，在建筑信息模型中是完全自動(dòng)化的，而參數(shù)化更為強(qiáng)大的功能是可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、疏散等方面的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，甚至可以進(jìn)行建造過(guò)程的模擬，最終實(shí)現(xiàn)虛擬建造。這與犀牛、3D Max 等軟件中的三維模型是完全不同的概念，用3D Max 建立的模型，墻與梁并沒(méi)有屬性的差別，它們只是

20、建筑師在視覺(jué)上假設(shè)的墻與梁，這些構(gòu)件將無(wú)法參與到數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，也就不具備利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種信息處理的可能性。 </p><p>　　2.2.構(gòu)件關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì) </p><p>　　構(gòu)件關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)是參數(shù)化設(shè)計(jì)的衍生。當(dāng)建筑模型中所有構(gòu)件都是由參數(shù)加以控制時(shí)，如果我們將這些參數(shù)相互關(guān)聯(lián)起來(lái)，那么我們就實(shí)現(xiàn)了關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)。換言之，當(dāng)建筑師修改某個(gè)構(gòu)件，建筑模型將進(jìn)行自動(dòng)更新，而且這種更新是相互關(guān)聯(lián)的。例

21、如，我們?cè)趯?shí)際工程中經(jīng)常會(huì)遇到修改層高的情況，在建筑信息模型中，我們只要修改每層標(biāo)高的數(shù)值，那么所有的墻、柱、窗、門都會(huì)自動(dòng)發(fā)生改變，因?yàn)檫@些構(gòu)件的參數(shù)都與標(biāo)高相關(guān)聯(lián)，而且這種改變是三維的，并且是準(zhǔn)確和同步的。我們不再需要去分別修改平立剖。關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)它不僅提高了建筑師的工作效率，而且解決了長(zhǎng)期以來(lái)圖紙之間的錯(cuò)、漏、缺問(wèn)題，其意義是顯而易見(jiàn)的。 </p><p>　　2.3.參數(shù)驅(qū)動(dòng)建筑形體設(shè)計(jì) </p>

22、;<p>　　參數(shù)驅(qū)動(dòng)建筑形體設(shè)計(jì)是指通過(guò)定義參數(shù)來(lái)生成建筑形體的方法，當(dāng)建筑師改變一個(gè)參數(shù)，形體可以進(jìn)行自動(dòng)更新，從而幫助建筑師進(jìn)行形體研究。參數(shù)驅(qū)動(dòng)建筑形體設(shè)計(jì)仍然可以采用定義構(gòu)件的方法實(shí)現(xiàn)。如果我們要設(shè)計(jì)一個(gè)形體復(fù)雜的高層建筑，我們可以將高層建筑的每一層作為一個(gè)構(gòu)件，然后用參數(shù)（包含一些簡(jiǎn)單的函數(shù)）對(duì)這一層的幾何形狀進(jìn)行定義和描述，最后將上下兩層之間再用參數(shù)關(guān)聯(lián)起來(lái)，例如設(shè)定上下兩層之間的扭轉(zhuǎn)角度，這樣就可以通過(guò)修改

23、所定義的角度來(lái)驅(qū)動(dòng)模型，生成一系列建筑形體。這種模式對(duì)于生成一些有規(guī)律的，但卻很復(fù)雜的建筑形體是十分有用的。 </p><p>　　在Revit 中，還有另外一種方便的工具——體量。體量設(shè)計(jì)更加接近建筑師的工作模式，建筑師可以從體量推敲做起，而不必關(guān)心體量與尺寸參數(shù)的關(guān)系，當(dāng)體量推敲滿意后，再為體量附著上具有真實(shí)屬性的建筑構(gòu)件，例如給形態(tài)附著幕墻、墻、樓板等。體量模式較為強(qiáng)大的功能還在于，當(dāng)我們?cè)俅涡薷捏w量時(shí)，原

24、先附著的建筑構(gòu)件可以相應(yīng)更新。這實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了“先形狀后尺寸”的設(shè)計(jì)方式，其技術(shù)思想與“變量化實(shí)體造型技術(shù)”較為接近。 </p><p><b>　　2.4.協(xié)作設(shè)計(jì) </b></p><p>　　在以往，我們理解的協(xié)作設(shè)計(jì)通常是建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)水暖電的專業(yè)協(xié)作。而今天，隨著建筑工程復(fù)雜性的增加，跨學(xué)科的合作成為建筑設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。在二維CAD 時(shí)代，協(xié)作設(shè)計(jì)缺少一個(gè)統(tǒng)一的技

25、術(shù)平臺(tái)，但建筑信息模型為傳統(tǒng)建筑工種提供了一個(gè)良好的技術(shù)協(xié)作平臺(tái)，例如，結(jié)構(gòu)工程師改變其柱子的尺寸時(shí)，建筑模型中的柱子也會(huì)立即更新，而且建筑信息模型還為不同的生產(chǎn)部門，甚至管理部門提供了一個(gè)良好的協(xié)作平臺(tái)，例如施工企業(yè)可以在建筑信息模型基礎(chǔ)上添加時(shí)間參數(shù)進(jìn)行施工虛擬，控制施工進(jìn)度，政務(wù)部門可以進(jìn)行電子審圖等等。這不僅改變了建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師傳統(tǒng)的工作協(xié)調(diào)模式，而且業(yè)主、政府政務(wù)部門、制造商、施工企業(yè)都可以基于同一個(gè)帶有三維參

26、數(shù)的建筑模型協(xié)同工作。 </p><p>　　2.5.Autodesk Revit 軟件的工程應(yīng)用 </p><p>　　Autodesk Revit軟件專為建筑信息模型而構(gòu)建(BIM)。BIM是以從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營(yíng)的協(xié)調(diào)、可靠的項(xiàng)目信息為基礎(chǔ)而構(gòu)建的集成流程。通過(guò)采用BIM，建筑公司可以在整個(gè)流程中使用一致的信息來(lái)設(shè)計(jì)和繪制創(chuàng)新項(xiàng)目，并且還可以通過(guò)精確實(shí)現(xiàn)建筑外觀的可視化來(lái)支持更好的溝通

27、，模擬真實(shí)性能以便讓項(xiàng)目各方了解成本、工期與環(huán)境影響。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　《建筑幕墻》 （GBT 21086-2007） </p><p>　　《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 （GB 50009-2012） </p><p>　　《Autodesk Revit基礎(chǔ)教程》 <