BIM技术

BIM技术及其在建筑施工中的应用建筑信息模型(BuildingInformationModeling，简称BIM)，是通过创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理的过程。它实现了从传统二维绘图向三维绘图的转变，它使建筑信息更加全面，直观的展现出来。建筑设备信息模型BIM1、BIM发展及概念一、BIM的基本概念建筑信息模型（BIM）的概念最早可以追溯到1970年代，时任卡内基梅隆大学建筑和计算机科学专业教授ChuckEastman于1975年提出了“BuildingDescriptionSystem（BDS）”的概念，可以被视为最早提出的与之相关的概念。建筑信息模型的概念是伴随着信息技术在建筑业的深入运用而产生和发展的，且概念的提出者往往又从多个方面来理解与之相关的问题，因此，其又常以不同的名称出现，如单一建筑模型（SingleBuildingModel/SBM）、集成建筑模型（IntegratedBuildingModel/IBM）、通用建筑模型（GenericBuildingModel/GBM）及虚拟建筑模型（VirtualBuildingModel/VBM，Graphisoft）等。近年来，随着各方的看法逐渐趋于一致，建筑信息模型（BIM）的说法得到了广泛的认同。1、BIM发展及概念一、BIM的基本概念BIM思想的由来：•1975年，ChuckEastman，“BIM之父”，“BuildingDescriptionSystem”系统；•20世纪80年代后，芬兰学者，“ProductInformationModel”系统；•1986年，美国学者RobertAish，“BuildingModeling”；•2002年由Autodesk公司提出建筑信息模型(BuildingInformationModeling，BIM),是对建筑设计的创新。•“BuildingInformationModeling”，学术研究，无法实践应用；•进入21世纪，BIM研究和应用得到突破性进展；随着计算机软硬件水平的迅速发展，全球三大建筑软件开发商，都推出了自己的BIM软件。1、BIM发展及概念一、BIM的基本概念Visualization（可视化）1Coordination（协调）2Simulation（模拟）3Optimization（优化）4Documentation（出图）52、BIM技术的特征一、BIM的基本概念Visualization（可视化）1可视化的本意是形象化地看待某件事物，直观、易看明白，即“所见即所得”。对于建筑行业来说，可视化的的作用是非常巨大和显著的。例如常见的施工图纸，是通过线条的绘制来表达各类构件的信息，但毕竟不是所有人都是能够将抽象的线条在头脑中转换成实体建筑的专业人才，其真正的构造形式只能通过建筑从业人员的知识和经验去理解。对于简单的构造来说，这种想象未尝不可，但是随着建筑形式不断的发展，风格迥异、造型复杂的设计不断出现，光靠人脑去想象其精确和准确程度可想而知。因此BIM提供了可视化的思路，将以往用线条勾勒出的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前；如果用百分制来表示可视化程度的话，CAD、BIM（建筑信息模型）和可视化三者的关系可以表达如下图：2、BIM技术的特征一、BIM的基本概念Coordination（协调）2这个方面是建筑业中的重点内容，不管是施工单位还是业主及设计单位，无不在做着协调及相配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各施工问题发生的原因，及解决办法，然后出变更，做相应补救措施等进行问题的解决。那么这个问题的协调真的就只能出现问题后再进行协调吗？在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，而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，由于施工图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，真正施工过程中，可能在布置管线时正好在此处有结构设计的梁等构件在此妨碍着管线的布置，这种就是施工中常遇到的碰撞问题，像这样的碰撞问题的协调解决就只能在问题出现之后再进行解决吗？BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如：电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。2、BIM技术的特征一、BIM的基本概念Simulation（模拟）3模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。2、BIM技术的特征一、BIM的基本概念Optimization（优化）4事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。优化受三样东西的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息做不出合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在。复杂程度高到一定程度，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。2、BIM技术的特征一、BIM的基本概念Documentation（出图）5BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出如下图纸：综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）；综合结构留洞图（预埋套管图）碰撞检查侦错报告和建议改进方案。2、BIM技术的特征一、BIM的基本概念美国AGC（AssociatedGeneralContractorsofAmerican-美国总承包商协会）将BIM相关软件分为八个类型：第一类：概念设计和可行性研究（PreliminaryDesignandFeasibilityTools）第二类：BIM核心建模软件（BIMAuthoringTools）第三类：BIM分析软件（BIMAnalysisTools）第四类：加工图和预制加工软件（ShopDrawingandFabricationTools）第五类：施工管理软件（ConstructionManagementTools）第六类：算量和预算软件（QuantityTakeoffandEstimatingTools）第七类：计划软件（SchedulingTools）第八类：文件共享和协同软件（FileSharingandCollaborationTools）3、BIM软件介绍一、BIM的基本概念BIM核心建模软件通常叫“BIMAuthoringSoftware”，是BIM之所以成为BIM的基础，换句话说，正是因为有了这些软件才有了BIM，也是从事BIM的同行第一类要碰到的BIM软件。因此我们称它们为“BIM核心建模软件”，简称“BIM建模软件”。常用的BIM建模软件如下图所示：3、BIM软件介绍一、BIM的基本概念（1）核心建模软件从图中可以了解到，BIM核心建模软件主要有以下四个门派：1）Autodesk公司的Revit建筑、结构和机电系列，在民用建筑市场借助AutoCAD的天然优势，有相当不错的市场表现；2）Bentley建筑、结构和设备系列，Bentley产品在工厂设计（石油、化工、电力、医药等）和基础设施（道路、桥梁、市政、水利等）领域有无可争辩的优势；3）2007年Nemetschek收购Graphisoft以后，ArchiCAD/AllPLAN/VectorWorks三个产品就被归到同一个门派里面了，其中国内同行最熟悉的是ArchiCAD，属于一个面向全球市场的产品，应该可以说是最早的一个具有市场影响力的BIM核心建模软件，但是在中国由于其专业配套的功能（仅限于建筑专业）与多专业一体的设计院体制不匹配，很难实现业务突破。Nemetschek的另外两个产品，AllPLAN主要市场在德语区，VectorWorks则是其在美国市场使用的产品名称。4）Dassault公司的CATIA是全球最高端的机械设计制造软件，在航空、航天、汽车等领域具有接近垄断的市场地位，应用到工程建设行业无论是对复杂形体还是超大规模建筑其建模能力、表现能力和信息管理能力都比传统的建筑类软件有明显优势，而与工程建设行业的项目特点和人员特点的对接问题则是其不足之处。DigitalProject是GeryTechnology公司在CATIA基础上开发的一个面向工程建设行业的应用软件（二次开发软件），其本质还是CATIA，就跟天正的本质是AutoCAD一样。3、BIM软件介绍一、BIM的基本概念（1）核心建模软件3、BIM软件介绍一、BIM的基本概念（2）BIM分析软件可持续或者绿色分析软件可以使用BIM模型的信息对项目进行日照、风环境、热工、景观可视度、噪音等方面的分析，主要软件有国外的Echotect、IES、GreenBuildingStudio以及国内的PKPM等。水暖电等设备和电气分析软件国内产品有鸿业、博超等，国外产品有Designmaster、IESVirtualEnvironment、TraneTrace等。结构分析软件是目前和BIM核心建模软件集成度比较高的产品，基本上两者之间可以实现双向信息交换，即结构分析软件可以使用BIM核心建模软件的信息进行结构分析，分析结果对结构的调整又可以反馈回到BIM核心建模软件中去，自动更新BIM模型。ETABS、STAAD、Robot等国外软件以及PKPM等国内软件都可以跟BIM核心建模软件配合使用。3、BIM软件介绍一、BIM的基本概念（2）BIM分析软件BIM分析软件与核心建模软件之间的关系3、BIM软件介绍一、BIM的基本概念（3）BIM模型检查软件BIM模型检查软件既可以用来检查模型本身的质量和完整性，例如空间之间有没有重叠？空间有没有被适当的构件围闭？构件之间有没有冲突等；也可以用来检查设计是不是符合业主的要求，是否符合规范的要求等。目前具有市场影响的BIM模型检查软件是SolibriModelChecker。Xsteel是目前最有影响的基于BIM技术的钢结构深化设计软件，该软件可以使用BIM核心建模软件的数据，对钢结构进行面向加工、安装的详细设计，生成钢结构施工图（加工图、深化图、详图）、材料表、数控机床加工代码等。（4）BIM深化设计软件3、BIM软件介绍一、BIM的基本概念模型综合碰撞检查软件的基本功能包括集成各种三维软件（包括BIM软件、三维工厂设计软件、三维机械设计软件等）创建的模型，进行3D协调、4D计划、可视化、动态模拟等，属于项目评估、审核软件的一种。常见的模型综合碰撞检查软件有AutodeskNavisworks、BentleyProjectwiseNavigator和SolibriModelChecker等。（5）BIM模型综合碰撞检查软件有两个根本原因直接导致了模型综合碰撞检查软件的出现：1）不同专业人员使用各自的BIM核心建模软件建立自己专业相关的BIM模型，这些模型需要在一个环境里面集成起来才能完成整个项目的设计、分析、模拟，而这些不同的BIM核心建模软件无法实现这一点；2）对于大型项目来说，硬件条件的限制使得BIM核