基于BIM的国际工程建筑结构物的施工管理优化

大学毕业设计基于BIM的国际工程建筑结构物的施工管理优化Based on BIM international engineering construction management of building structure optimization专 业 土木工程 摘要由于现代三维技术的发展和工程建设行业对于三维技术的需求逐渐的增强，信息建筑模型就此应运而生，也是所说的BIM越来越多出现在大众的视线中。BIM技术起源于美国，经过数年的发展，它的优越性越来越明显。主要表现在可视化、可操作性强、自动统计工程量、全生命周期控制和信息量大以及准确。当前国内的情况是BIM技术主要在大型的设计单位、大型的施工单位和一些BIM咨询公司应用，而且国内尚无权威的技术标准，对于这项技术的推广也带来很大的困难。本文重点是从信息建筑模型技术进行研究，以三维技术为基础，采纳理论和实际工程案例相结合的方法，展现BIM技术带来益处和其发展的一些问题。还有本文以苏州轨道交通1号线土建工程I-TS-05标地铁车站为背景，使用软件Revit进行建模，熟悉建模过程并解决常见的问题。最后，还可以在三维模型基础上加上时间进度进行4D模拟。从本文整体上来看BIM技术将是未来工程建设行业一个大的潮流。关键词：BIM 三维技术 全生命周期控制 可视化AbstractDue to the gradual enhancement of modern three-dimensional technology development and construction industry demand for three-dimensional technology, information architecture model came into being, BIM also said more and more present in the publics sight. BIM technology originated in the United States, after several years of development, its superiority is increasingly apparent. Mainly in the visualization, operability, automatic statistical engineering, life cycle control and informative and accurate. The current domestic situation is BIM technology mainly in large design units, construction units and a number of large consulting firms BIM applications, but there is no national authority of the technical standards, the promotion of the technology has also brought great difficulties.This article focuses on building models were from the information technology research, three-dimensional technology, the adoption of the theory and practical engineering cases a combination of methods, to show the benefits of BIM technology has brought a number of issues and their development. There are paper Suzhou Rail Transit Line 1 Civil I-TS-05 labeled subway station as the background, using Revit modeling software, familiar with the modeling process and resolve common problems. Finally, we can also add the schedule 4D simulation conducted on the basis of the three-dimensional model. On the whole article from BIM technology will be the future of the construction industry, a big trend.Keywords: BIM 3D technology lifecycle control visualization目录第1章 绪论11.1 国外的发展状况11.1.1 BIM在美国的发展现状11.1.2 BIM在英国的发展现状21.2 国内的发展现状31.3 BIM的发展前景31.4 论文计划5第2章 BIM与BIM软件介绍62.1概念和特征62.1.1概念62.1.2特征72.2.1 BIM 模型应用82.3 BIM的相关软件102.3.1 BIM建模核心软件102.3.2 BIM方案设计软件112.3.3 和BIM接口的几何造型软件112.3.4 BIM可持续分析软件122.3.7 BIM模型碰撞检查软件122.3.8 BIM运行维护软件132.3.9 BIM发布审查软件13第3章 某国际工程地铁车站施工方法和应用BIM技术建模143.1 工程概况及特点143.2车站施工方法143.3 设计建模过程143.3.1创建车站标高153.3.2创建车站轴网173.3.3添加地下连续墙183.3.4添加基坑支撑213.3.5添加柱子273.3.7创建梁族34第4章 地铁车站的4D施工模拟过程374.1 Nvaisworks软件374.1.1地铁车站施工模拟展示法384.1.2 手动创建任务394.1.3设定任务开始和结束时间404.1.4选择任务类型和利用滑动条修改进度414.1.5 4D模拟施工过程424.2 4D施工模拟结语44第5章 总结与展望455.1 总结455.2 展望45参考文献46致谢49附 录50大学毕业论文第1章 绪论1.1 国外的发展状况自从2002年建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）进入工程建设业，到今天已有十多年的历史，目前在全球范围内被誉为建设业改革的革命力量，并得到广泛的认可。但是早在30年前BIM的概念已经被提出，所以也可以看出其发展也是较漫长的1。BIM起源于美国，美国国家的BIM标准必然会对BIM推广有一定程度的影响。查询维基百科给出BIM的定义可以发现参考了美国BIM的标准。随着全世界经济、技术不断得发展，在英国、德国、日本等国家和地区BIM技术进行推广和应用。在国外的发展状况中，我只选择美国和英国作为BIM技术国家发展的典型。首先，在美国很早就研究BIM技术并进行后来的推广，BIM在其发展水平状况代表世界先进的水平，把它作为代表无可厚非。其次，英国虽然比美国研究BIM技术较晚，但是其研究的成果很先进甚至在某些方面超过了美国，其强大的研究能力不容小觑。从以上两点基本可以说明外国BIM技术的发展现状。1.1.1BIM在美国的发展现状对于美国而言，拥有强大的科研力量，开启工程建设行业研究也是在早期，无论是建筑信息模型技术的应用还是科研都处于全球领先地位。在美国的工程建设行业应用BIM技术的工程已占多数，而且国家和行业协会都出具各类BIM标准，为BIM的规范化发展打下坚实的基础。在2007年工程建设行业使用BIM技术占28%，经过几年的发展到2009年度占49%，最终至2012年已是71%。在这些BIM项目中，74%的房地产商使用BIM，高于70%建筑设计师的使用比例以及67%机电注册师。由此可见，BIM的价值已经得到多数人的肯定，对此作出很大贡献的机构很有必要提出。负责美国境内所有设施的建造和运维的机构是美国总管理局，早在 2003 年，GSA 机构之下的基础建筑设施服务（PublicBuildingService）部门的首席权威设计师办公室，为了增强建筑及其相关专业领域的生产能力、改善建筑业数字化现状，推出了国内3D4DBIM计划。3D-4D-BIM推出的目的是帮助那些对3D-4D-BIM技术感兴趣的团队在技术方面和发展，提供“一条龙服务模式”，依据项目不同、特点的不同，提供人性化策略和技术支持，当前在OCA帮助下项目应经超过100多个。从2007年开始，GSA要求需要招投标级别的大企业都需要应用BIM，最终成果展示以及空间组织规划都需提交BIM模型，这是最低要求。只要是GSA的项目都应采用3D-4D-BIM技术，当然根据项目的难易复杂程度以及施工程序的不同，会给予相应资金的帮助。当前GSA不断得公布各行业的BIM技术指导书，而且正在致力于研发应用于项目生命周期管理BIM技术，主要有4D施工模拟、空间组织验证，激光扫描、安全保护等，BIM技术指导书可在官网下载，对于实际项目有很大的指导意义。1.1.2 BIM在英国的发展现状2010年、2011年英国NBS组织，进行全国网上调研并从1000份调研报告统计出当前BIM在英国的应用情况。从调研报告中可以得知，在2010年，根本没有BIM概念的人有43%，只有13%使用BIM。而在2011年，听说过BIM得人有48%，不仅听说过还在使用的占31%，对BIM闻所未闻的人占到21%，相较于2010年有了较大的进步。受访的人中占94%会在5年之内使用BIM，表示赞同BIM是未来潮流的占78%。通过定出一些标准，如怎么进行模型命名、自定义族建立、怎么定义对象、与其他有关专业或者程序交换信息等，优良的标准可以保证英国设计企业转变以CAD为主的重心，适应BIM的发展潮流。BIM技术的标准是为了解释和拓展其相关的概念。标准委员会成员来自从事BIM工作的专业人员，标准委员会编写这些标准不光停留在概念上，更广泛应用与实际。伦敦拥有许多全球设计企业的总部，例如BDP、 Zaha Hadid Architects、Foster and Partners等，其在BIM不管是设计方面还是实施方面遥遥领先无可争辩，也有像Gensler、SOM和HOK这样先进欧洲企业的总部。英国政府的支持，强制性使用BIM技术使得其有效执行，由此看出，英国的设计企业要比其他的地方发展更快和更有效率。1.2 国内的发展现状近些年来经过软件生产商的努力推广，BIM在国内工程建设业逐渐形成一股潮流，在此推动下政府有关部门、高等院校、研究机构等也加入应用并且宣传BIM的行列。在生产行业中，开始只有一些大型设计院、施工企业、咨询公司进行研发、使用和推广。目前，经过多年的发展，业主对BIM这项技术逐渐认可。大型房地产商万达、龙湖等探索并应用BIM技术；潘石屹是SOHO公司的董事长，他把BIM作为一种策略，作为其产业未来核心竞争力；大型项目如上海迪士尼、上海中心要求施工单位使用BIM把控建筑的全生命周期。许多建设方招投标时要求施工企业用BIM做标书，这俨然成为一道门槛，也会有更多的项目将会写入招标合同中。国内的现状，拥有BIM专业素质较强的还是当属大型设计单位和一些为数不多的施工企业，不过不少大型施工企业也开始了对 BIM 的实施与探索，也有一些成功案例；运维阶段目前的 BIM还处于探索研究阶段。BIM咨询公司也是发展较早，其所拥有的BIM技术在国内也是领先的。因此，无论是设计、施工单位还是咨询公司都对BIM的发展起到很大作用，BIM在工程建设业将会成为主流。1.3 BIM的发展前景在全球范围内BIM技术已经的到业界的认可。国内的一些研究所，以设计公司为主、培训机构、BIM咨询公司锋芒逐现，BIM理念也逐渐得加深认识。政府为帮助建筑行业于2016年完成第二阶段的有关目标，创造非常有利的条件。第二阶段任务繁重不但要整合一条龙流程的工作模式还要避免不得不实现而又异常困难的改变，同时进行宣传和推广人们使用。业内的资深人士已经跨越BIM发展的第二阶段，向着更深层次发展，早期在实践中的BIM项目向人们证实：跨越BIM的第二阶段会有很大益处。对于跨越之后出现的新事物我们需要保持清醒的头脑，做出简单的了解，在这种情况下才可以不断完善现有的方法论。当然，在所有位置问题明确之前，对于第三阶段保持开放心态还是不可或缺的。第三阶段是一个全面综合的模型，内部之间的个体相对独立，并不是简单松散的联合体，设定为iBIM。这充分体现每个单一做出贡献的人员都会按照一定的规则相互结合起来，形成连续一致的信息模型，最终会发布到云端上。当然，所有的贡献模型都必须经过严格的审查和登记后，才能被推广。在这个模型之中，拥有可以是任何上传成果的人员得到授权的情况下，查看和修改工作情况的系统。这种模型包含设计功能，施工或者统计工程量，施工模拟。其应用从已建成建筑物的管理到建筑工地的实时应用，足以证明它给各方提供很大的便利。与此同时，iBIM为了用户使用方便，iBIM设置了一些专用的编码与标准。设计和应用包含专业用语的标准词典，以便减少操作中的歧义。云服务的其中的一种方式，可能是促使用户使用相关的软件，第三阶段的前途也可能会取决于云技术。对生命周期短，工作室高端的要求都将会得到消除，解决以年度计费软件的成本问题：用户需要付费在使用软件之后。为了保证管理上的安全性，云技术工作模式的相关协议制定并出台。智能化代理应用，满足设计方面的要求，可以查询资料通过查询网站。提前为第三阶段打下坚实的基础，改善合同的形式，保证一条龙服务团队的合法权益。当前合同中的内容包括BIM协定，需要更深层次的发展，可以解决管理争端的模式，还可以实现责任共同分担。合作模式要想在许多客户和供应商适用的关键因素是综合体保险，但当前还处于研发阶段。在以后大量项目中，保险的重要性显而易见，保护客户的权益，从前期的设计阶段到最后运营阶段全生命周期提供强有力的保障，建立一个对BIM行业进行维护的商业模型，此模型必须支持国际BIM特点的开发和维护。此模型必须独立于建筑环境之外，以便作为评估标准的工作方法。资金的来源政府，用户和商户，以此支持基础设备的投入，若紧靠个人投入是不太现实而且将会阻碍BIM的发展。英国作为未来BIM研发程度的引导和掌控者。表面上美国主导生产和使用的市场，但是BIM发展的背后却是英国提供动力和智力的支持，还有英国的政策和数字化概念以及它所公开的资料都处于世界顶尖水平。相关的研究报告，BIM在欧、亚等地区虽然刚刚兴起，但是其未来的三维信息技术必然是一道光景。中国的建筑业会在其推进大规模乡镇过渡到城市的过程，迎接前所未有的机遇和发展。由于BIM技术在可持续设计、协调设计、住宅商业化、成本管理、实现数字信息城市有着天然的优势，因此未来对建筑环境、质量和舒适度有着高层次的要求，这些BIM技术的应用都有光明的发展前景。1.4 论文计划本论文以苏州轨道交通一号线土建工程I-TS-05土建工程的设计及施工作为工程背景。通过苏州地铁CAD三维主体视图和施工组织设计中的参数，运用Revit软件建立地铁车站的建筑信息模型。论文计划简析：第一章：介绍信息建模技术在国内外的研究现状，在当前信息技术迅速发展的时代，BIM技术发展的前景无疑是一片光明，同时也伴随问题出现，对企业提出更高的要求。最后，列出本论文的计划。第二章：提出BIM技术的概念和特征，简介各种相关实现的软件，并着重讲述Revit软件。第三章：本章主要讲解BIM在地铁车站建设中的应用作用，介绍地铁车站常见的施工方法。第四章：本章结合苏州地铁一号线车站工程实例进行建模、模拟、得出结果。第五章：对论文进行总结，提出自己的建议。第2章 BIM与BIM软件介绍2.1概念和特征2.1.1概念BIM作为新兴事物经过多年的发展和完善，在美国国家建筑科学会(NationalInstitute of Building Sciences，简称“NIBS)制订美国国家BIM标准的过程中，对BIM的工作定义(working definition)持续不断给出，并利用网络寻求建议。通过行业中大量人员的反复讨论，最终达成共识，给出的定义可以算是业内比较权威的。该标准对“BuildingInformationModel(BIM)”和“Building Information Modeling（BIM）”都给出了精确定义。“BuildingInformationModel(BIM)”的定义是利用数字信息虚拟出项目实体的功能和物理特性。因此，它可以作为其形成安全可靠的决定基本信息的共享知识资源从项目实体的生命周期开始。而对“Building Information Modeling(BIM)”的定义是建立项目实体电子信息的过程。其目标为碰撞分析、工程分析、可视化、规范标准检查、竣工验收的产品、工程造价、编制预算和其他用途。“BuildingInformationModel(BIM)”和“Building Information Modeling(BIM)”的主要区别是前者侧重于数字建模的结果，而后者侧重于利用数字模型进行建设项目设计、施工、运营管理的过程，我们要生产最终的建筑物（产品）的数字模型只是完成项目的其中之一。其实，这两种定义都传达了BIM核心的信息，一个建立、应用、管理、搜集信息的过程。综合以上的定义可以得知BIM既是也是过程，模型，也是最根本的是信息。用来存储信息的载体，重新建立、管理和使用信息的过程。经过仔细分析后，我认为BIM有如下含义：(1) BIM以项目中所有信息为主体用数字为载体表达出来，构建虚拟电子信息模型代替现实项目，具有很高的开放性和互操作性，能够将大量的信息资源进行共享也是其设计初衷;(2) BIM的主要行为是建成和完善项目信息模型，为了满足项目的不同需要，根据职责岗位要求项目的所有参与方对模型信息修改、添加、导出和更新;(3) BIM的工作环境是以一个可复制的、无障碍的、可持续的、可审查的状态呈现，在这种环境下，参与在施工项目全生命周期中的各方都需要及时进行交流、沟通，经过分析项目的信息并共享项目信息，做出最终决定和完善工程项目的交付过程，可以使得项目高效、运行。2.1.2特征2.1.2.1协调性由于实际项目的庞大复杂性，传统的交底方法无法及时发现各个专业的问题，出现问题后不但影响工程的进度还造成人力、财力巨大浪费。BIM技术恰恰能够在施工前解决这些问题，不仅可以解决建筑物前期施工各专业交叉碰撞问题给出最合适的解决方案，同时还生成协调数据用以检测具体的问题位置，还可以解决：协调电缆井与其他设计的布置以及净高的要求，协调污水排水系统的布置和其他设计的布置，协调消防楼梯与其他设计的布置。2.1.2.2可视化从字面意思可知，在BIM项目信息模型中，整个的建模过程都是可视化的，则可视化的结果不仅仅是用来展示效果图和生成相关的报表，更重要的是，项目的全生命周期包括项目设计、施工、管理运营的过程，还有在可视化的状态下进行交流、讨论和决策。项目的实体信息模型中的构件之间形成的连接性、反馈性和互动性的可视。2.1.2.3优化性从普遍适用的角度考虑，有三个因素控制优化：时间、复杂程度和信息。在BIM模型中，包含了许多实际建筑物包含的信息，如物理信息、几何信息、规则信息，当建筑物变化后相应的信息也会变化。有两项工作可以优化BIM：（1）优化项目施工方案（2）优化特殊的施工项目设计2.1.2.4模拟性BIM与以往传统所用软件的方法中最大的区别就是在施工前，也就是设计阶段，BIM可以对设计中的一些需要模拟的细节进行试验，如：模拟紧急疏散情况、模拟节能情况、模拟热量传导情况、模拟日照情况、模拟地基沉降情况等等。运用4D模拟技术（添加时间进度的三维项目模型）展示项目为招投标赢得先天的优势，利用编制出的施工组织设计模拟真正的施工，以便选择合适的施工方案。还可以运用5D技术（除了添加时间进度外，还可以对三维模型添加造价控制因素），最终实现项目的成本控制：可以在后期运营阶段模拟一些紧急情况处理细节，如失火时模拟人员消防疏散情况和地震时模拟人员逃生情况等等。2.1.2.5可出图性这里所说的图纸并非是传统的建筑设计图纸，还有加工一些构件所需的图纸。而是通过用BIM技术对建筑物进行全方面的可视化展示、模拟、优化、协调后，出对业主有很大帮助的图纸：（1）管线综合图（通过严格的碰撞检测和设计改正，符合合理的要求后）（2）预留洞口综合结构图（预留套管图）（3）修改建议方案和碰撞检测核错报告2.2.1 BIM 模型应用2.2.1.1可视化设计以BIM为基础的可视化设计与汽车拼装相似，操作人员可以通过已经定好位置的轴网和标高将构件载入到模型中，然后修改已载入构件的模型参数形成设计尺寸。可视化设计由于特定的族之间能够相互适应，因此不光可以设计三维，还可以设计生成各专业图纸，保证二维图纸和三维模型实时联系。简单来说就是，无论是修改二维图纸还是修改三维图纸，相互之间都会有联动修改。可视化模型的优势发挥的淋漓尽致，使得协作有效简便。2.2.1.2 协同设计一个实际项目的设计会涉及到多个专业，因此一个不可避免的问题出现了，就是协同设计。Revit平台允许相关的多个专业在其同一平台下同时工作，及时发现问题并改正。“中心模型”提前定好统一坐标和使用规则的系统模型，上传到服务端，取得授权的操作人员都可以将其下载到电脑中，以此为模板建立自己的模型。在没有版权人授权的情况下只可以引入但不可以修改，使用同步功能实时与“中心模型”保持一致。软件提供此功能无疑会专业较多的地铁项目设计起来更有效率，大大降低错误的工作模式。2.2.1.3 管线综合设计地铁管线无疑是地铁项目中一项非常复杂的工作。以土建模型为基础，然后在其上面进行给排水、环控、电器设备管线的设计。各专业系统可以通过设置不同颜色加以区分，管线按照系统不同进行建模。由于地铁管线设置复杂程度难以想象，相对于传统单项专业会审很难发现问题，而BIM模型却可以再三维状态下对整个设计进行全面检查，发现问题及时并改正。2.2.1.4虚拟现实虚拟现实可以使建筑信息模型在仿真环境中实现漫游，在没有BIM时要想展现项目建成之后的效果必须去专业的动画公司做三维展示过程。出现BIM之后，利用其自带的漫游技术可以随时随地的进行漫游。BIM技术在此的强大之处，是在于可以提供与实际项目完全一致精确的信息，将制作好的动画上传到云端亦可以通过手机、平板等移动设备进行可视化项目沟通。2.2.1.5工程量统计软件Revit带有明细表统计功能，软件可以以族的种类或者族式样自动进行统计工程量。只要修改参数都会触发修改引擎自动修整相关的工程量明细表，无论是在三维还是二维视图中。2.2.1.6运维管理运维管理顾名思义就是对BIM模型整合以及应用。在BIM的数据库中，包含信息有设计、施工、后期运行阶段，为管理运维阶段提供实际性帮助。当工程出现问题时，提前利用管理系统进行定位然后在维修、检测故障，及时解决问题。在运维现场快速定位，通过手提设备进行查找电器、环控、给排水等设备和设施的位置。可以将运维管理信心上传到云端实现信息共享，在发生火灾时救援人员可以访问BIM数据库提前确定出事位置，协助救援人员快速准确救急。2.3 BIM的相关软件2.3.1 BIM建模核心软件BIM的核心其实就是信息，而信息的表达是需要通过建模来表达。所以说，BIM便应运而生一种核心建模软件。相反由于BIM软件的出现也促进了BIM技术快速的发展，从事BIM这个行业首先碰到的软件。这类软件称之为“BIM核心建模软件”，简称为“BIM建模软件。 Autodesk公司在建筑民用市场中依靠CAD打下坚实的基础，研发Revit软件用于建筑、机电和结构，展现出其强大之处。Revit软件是一种技术成熟的“建模软件”，基于CAD对象系统以三维、智能化、参数化为特点。Revit软件的特点：1.多向联系Revit建筑信息模型所有的信息都存放在相应的位置，任何位置的修改，随之所有的位置都会发生变化。所以，在整个信息模型中信息的更改都会明显的展现，以便更好得控制整个信息库。2.明细表明细表可以在任何建筑视图应用，也是Revit建筑信息模型的一种视图。在其他所有的视图中，自动随明细表的更改变化而变化，相反也适用。明细表的作用可以统计过滤 视图的一些信息，如门窗族的编号、尺寸、名称等等3族族是一种参数化构件，简单来说就是通过用户自己添加或者修改一些参数，构建出想要得到的构件。Revit建筑信息模型的构件就是以族为基础，族的出现大大简化了构建模型的难度；还有族最强的地方不需要任何编码和编程，降低门槛。4.个性化研究Revit软件提供多方向开发和研究设计方案，允许研发者有很大的自由度，以便于可以向客户提供优良的设计方案。通过可视化、统计工程量以及分析其他的有效数据，保证从多个方案中做出最合适的选择。5.数据的导入和导出功能Revit软件兼容性很强，并且容纳多种文件格式和行业标准，包含CAD中常见的DWG、RFT、DGN、DXF、AVI、SAT、SKP、IFC、gbXML、JPG、TIF、ODBC和TGA。通过导入复杂的几何三维模拟图形，在Autodesk 3ds Max或者Autodesk VIZ这些软件中实现具有内部和外部渲染照片级真实感。还可以利用Revit软件自身漫游动画功能，指定具体的漫游路线，将建筑中的一部分更形象的展现出来，最终导出AVI格式的动画。除了Revit之外还有研发用于建筑、设备和结构的Bentley，Bentley产品的先进之处，在基础设施（桥梁、市政、公路、水利等）和工厂设计（发电、药厂、化工、核能等）方面的能力无可厚非。Gery Technology公司研发一款用于工程建设业的软件Digital Project，是以为基础进行研发的，属于二次开发软件但其本质不变。相当于将CATIA进行某些方面的升级，类似于天正与AutoCAD的关系。当前在中国BIM核心建模软件，应该可以说AutoCAD使用最多也是最熟悉的，同时CAD也是被打造成一款全球应用的产品，拥有强大的市场影响力。但是中国没有统一的BIM标准，因此要想扩展业务成为一个难题。选择建模软件时，除了考虑软件本身对专业的适用性还要考虑建设方与其他成员的要求作为确定BIM技术路线的重要因素。2.3.2 BIM方案设计软件BIM方案设计软件用在设计初期，其主要功能是把业主设计任务书里面基于数字的项目要求转化成基于几何形体的建筑方案，此方案用于业主和设计师之间的沟通和方案研究论证。目前主要的BIM方案软件有Onuma PlanningSystem和Affinity等。2.3.3 和BIM接口的几何造型软件在初期设计阶段，对于模型的形体或者很繁杂的建筑造型，使用几何造型软件比建模软件更专业、有效率还有可能在某些方面超越它达到意想不到的效果。几何造型软件导出的结果可以作为外部数据导入到建模软件中。在市场中，常用到的造型软件主要有Rhin ，Sketchup和FormZ4。2.3.4 BIM可持续分析软件目前BIM可持续分析软件国内有PKPM和国外的Echo-tect,Green Building Studio,IES。其主要作用是通过模型包含的实际信息对项目的日照情况、热量传递情况、通风情况、外围生态环境等分析。2.3.5 BIM模型框架分析软件作为一个与BIM建模软件集成度很高的软件，BIM模型框架分析软件可以通过建模软件中附加的信息进行模型框架分析，当然从这可以看出，BIM模型框架分析软件与建模软件之间可以进行信息相互交换，分析的结果同时反馈到建模软件中，及时更新建模模型。国外框架分析软件ETABS , Robot，STAAD等 和国内软件PKPM等可以与BIM建模软件交互使用，效果比较理想。2.3.6 BIM模型检查软件要检查模型自身的完整性和质量，则需用到BIM模型检查软件，可以用来检测如空间有没有交叉重叠、构件之间有没有相互冲突、空间有没有封闭等等。当然，也可以检测是否符合业主的要求 以及相关的规范要求等。当前Solibri Model Checker霸占了检测软件市场。2.3.7 BIM模型碰撞检查软件BIM模型碰撞检查软件能够出现的根本原因有下面两个：(1) 由于实际项目和很多专业有关，创建模型时也会涉及分专业问题，不同专业人员都要建立与自己专业有关的模型。当所有专业的模型建立完后，需要将所有的模型放在同一个平台下进行分析、模拟，只用BIM建模软件是无法完成的。(2) 在一个文件下，当前技术条件还无法将大型项目用BIM核心建模软件打开，还必须分开创建局部模型最后组合研究整体的设计、施工、运维管理。通过三维软件创建模型后，使用模型碰撞检测软件进行三维检测并改进，加入时间刻度进行4D动态模拟。目前常用的模型综合碰撞检测软件主要有Autodesk Navisworks 、Solibri Model Checker等。2.3.8 BIM运行维护软件假如把BIM视为建设工程的DNA，根据相关资料，运营阶段占整个建筑物生命周期的75%,占整个生命周期25%成本却只是建设阶段。在BIM为建筑物运营服务所建设的模型中，美国的运营管理软件ArchiBUS是最具权威的软件之一，运营服务也是BIM发展的动力和目标。2.3.9 BIM发布审查软件AutodeskDesign Review,Adobe PDF和Adobe 3D PDF这几个软件的作用是把BIM最终成果转化成特定的格式，这种格式的特点是静态的、含有大量模型智能信息、压缩度较高、未授权无法进行修改但可以标注审查意见、供更多人访问，这种格式有PDF/DWF/3D PDF等，项目参与方可以对其进行访问和审查。成果发布时，用户可以根据自己的意愿，对成果进行加密以保护自己劳动成果。第3章 某国际工程地铁车站施工方法和应用BIM技术建模3.1 工程概况及特点建模所采用的地铁车站是属于某国际工程交通二号线II-TS-06标段，本标段车站采用明挖法施工（部分结合盖挖）。车站的尺寸，长度是122.65m，标准段长度为19.9m，是以地下两层10m宽岛式站台车站。3.2车站施工方法苏州地铁车站根据施工组织可知施工采用明挖结合部分盖挖，明挖法适用于地面交通和环境允许的情况，也是各个施工单位首选的方法。一般情况下地铁车站会建在人口密集地区，地铁车站的基坑属于深基坑。明挖法包含顶管法、板桩法、泥浆隔墙法；盖挖法有盖挖顺做法和盖挖逆作法。3.3 设计建模过程利用软件Revit 2014自身所带的公制建模模板，作为对建设地铁车站建模的基本环境。由于地铁的施工过程大体与建筑房屋相似，因此，建设地铁车站的过程便可以遵循房屋建设中的思路。建设地铁车站模型所需的几大模块有：地下连续墙、柱子、内墙、顶板、中板、底板，除了地铁车站所需的基本构件之外，还得运用相关的软件进行4D施工过程模拟，则施工过程不可或缺的构件是支撑。建模软件Revit 2014的演示页面如图3-1所示：图3-1 Revit2014演示页面在本建模模型中，可以分为两种：一种是钢筋混凝土梁支撑、另一种是钢管支撑。钢筋混凝土梁不必创建新的族，在软件操作工具中有；而钢管支撑在软件所带的工具中并没有，所以必须有我们自己创建新的钢管族后，利用软件的导入功能，才能正常使用。在建模完成之后，会发现有一个问题就是在支撑层平面图中钢管无法显示，这主要是和载入模型中的钢管族本身的属性有关。要想修改其相关属性参数可以在三维模型状态下，在操作中支撑所遇到的主要问题是支撑的两端标高。此时可以选中所要修改的支撑，在属性中找到起始标高和终点标高修改参数。当有两个或以上支撑相交时，必须将其分别独立然后单个修改才能达到预期效果。3.3.1创建车站标高在实际施工中要想精准定位，必须在进行主体施工前放出轴线的位置。同样的道理，利用软件Revit创建实际模型，也需要画出轴网，但与实际情况不同的是一般情况下定出模型的控制标高。图3-2标高工具栏首先，在南立面视图中定出地表标高F1（0.000处）使用建筑面板中的轴网功能并且锁定标高的位置，如图3-3所示。图3-3 标高F1然后使用轴网功能分别在距离地表地下5m处定出标高F2（中板的位置）图3-4标高F2修改视图的操作，右键点击弹出对话框图3-5，选中重命名,距离地表以下10m处定出标高F3（底板的位置），距离地表一下16.2m处定出标高F4（基坑挖至深度），最终，距离地表33m处定出标高F5（地下连续墙的深度）。完成以上的部分，模型的立面轮廓已基本成型图3-5重命名楼层平面视图图3-6 立面轮廓图3.3.2创建车站轴网地铁车站的大体形式是矩形，所以要画出4条定位主轴线（横轴1、17，纵轴A、C），定出车站的轮廓。根据工程概况情况可知，横向轴线之间的长度是122m，纵向定位轴线之间的距离是35.7m，轴线位于墙的中心线。定完4条主轴线后，开始图3-7 主轴网平面图依据工程的CAD模型中的数据定出横向轴线-以及纵向轴线B。车站偏离轴线的各条边可以利用软件Revit自带的参照平面功能，计算出需要偏离轴线具体长 度 。 图3-8 最终轴网平面视图3.3.3添加地下连续墙定出各边具体的位置后，接下来就要添加地连墙。点击建筑面板中的墙工具选择结构墙，地连墙总深度是33m（西端头井和东端头深度33m，标准段31m），可以在图3-9结构墙操作工具栏标高F5处添加墙体，添加完所有墙体后并选中，在属性中找到顶部约束选择直到标高F1选项，完成地下连续墙的操作。图3-10地连墙最底部修改完标准段墙体的平面图添加内墙也是利用软件Revit建筑中的墙体，并编辑其属性中相关参数。图3-11内墙参数编辑对话框先选中任意内墙，然后利用Tab快捷键和鼠标选中所有内墙，如下图3-12。图3-12 选中内墙平面视图使用参照平面功能，定出内墙的位置并添加内墙。在楼层平面F3添加内墙，修改属性顶部约束直到标高F2。然后选中所有已添加的内墙，使用复制功能复制到楼层F2完成添加内墙的操作图3-13修改内墙标高属性对话框图3-14将负二层墙复制到一层，这样做的好处是在施工模拟时可以进行两层墙体分别选择。图3-15负一层墙体绘制完成平面视图3.3.4添加基坑支撑在施工过程中，挖基坑时需要加设支撑，所以模型也必须画出支撑。标准段3-15轴采用四道支撑，端头井1-3轴及15-17轴采用5道支撑，西端头井第一到第五道支撑采用钢筋混凝土支撑，其他采用609*16钢筋支撑。复制两次F2楼层平面，分别重命名为第一层支撑和第二层支撑图3-16 添加第一层支撑平面视图图3-17添加第二层支撑平面视图；复制F3楼层平面，重命名为第三层支撑；复制F4楼层平面，重命名第四层支撑。图3-18添加第三层支撑平面视图图3-19添加第四层支撑平面视图在结构选项卡中，有支撑选项。选择钢筋混凝土梁支撑，修改参数并进行添加。钢管支撑需要在软件自带族里，选择结构-框架-钢-圆钢管，载入模型中，修改图3-20添加第四层支撑平面视图参数并进行添加。选中所有支撑粘贴复制到其他支撑层，并在其他支撑层修改支撑起点附着标高和终点附着标高。修改钢管的参数，具体操作如图3-21图3-21修改钢管类型参数对话框图3-22支撑层修改支撑起点附着标高和终点附着标高对话框图3-23添加完第一层支撑平面图图3-24添加完支撑最终第二层支撑平面图图3-25添加完支撑最终第三层支撑平面图图3-26添加完支撑最终第四层支撑平面图3.3.5添加柱子 在建筑选项卡中有柱子选项，选择结构柱并在图3-27结构柱工具栏柱子的属性中修改尺寸和材质，纵轴线B与横向轴线2-16轴线交点处添加柱子。选中所有柱复制粘贴到第一层，完成添加柱子的操作。图3-28结构柱参数修改对话框根据施工组织可知车站柱子是承重柱，还有扩大空间的作用，因此柱子必然是垂直放置的，则在模型中放置柱子时要选择垂直柱的选项。放置柱子时还得考虑柱子的位置，本施组提示柱子在横纵轴线相交处，还要在放置柱面板中选中在轴网处。图3-29放置结构柱面板图3-30地下一层柱子平面图图3-31地下二层柱子平面图3.3.6 车站工程量统计工程量统计作为Revit软件一大亮点的功能不得不提，此功能不仅方便易操作而且还可以根据自己的需要对工程量的参数修改或者取舍。工程量统计是一个自定义程度很高的功能，贴合当前建设行业操作人员的需求。Revit能做到自动获取注释、修改、图纸、建筑构件等视图参数，最终以图表的形式表现出来，自行创建各种明细表，如材质明细表。统计中有地下连续墙，地连墙材质包含混凝土为主，以体积m3计量；钢筋混凝土支撑由钢筋和混凝土组成，钢筋和混凝土都采用体积m3计算；钢管支撑按体积计。首先，打开视图操作面板，选择明细表选项，弹出下拉菜单，点击材质提取图3-31明细表下拉菜单和材质提取后出现的对话框图3-32材料提取属性对话框图3-33添加明细表字段对话框地铁车站-地下连续墙和内墙明细表如图3-34所示。图3-34 地连墙和内墙工程量统计明细表地铁支撑添加操作，打开材质提取对话框，选择结构框架（支撑属于其范围之内）图3-35材质提取对话框图3-36添加明细表表头对话框图3-37车站支撑工程量明细表3.3.7创建梁族点击Revit菜单按钮，选择新建“公制常规模型”样板，进入之后呈现下面的界面。如图3-38所示。图3-38 公制常规模型演示页面项目中需要进行绘制的梁，是一种三维模型。在这里可以使用放样功能，放样是按照所给出的路径上绘制或者创建形状并进行拉伸从而得到想要的模型。首先，在参照平面画出参照直线，这条直线可以作为放样的路径。图3-39 绘制路径步骤图点击编辑轮廓按钮，会出现转到视图的对话框，由于绘制路径选择在视图右边，因此选择立面：右，在右视图内绘制轮廓线，此处以底纵梁绘制为例，其余梁的操作方法类似只是尺寸不同。 图3-40 转到视图对话框 图3-41编辑轮廓状态图点击修改|放样工具中的对号完成操作，退出编辑模式。如图3-42。图3-42 编辑轮廓工具栏图3-43梁平面轮廓图3-44三维视图下的梁第4章 地铁车站的4D施工模拟过程4.1 Nvaisworks软件在施工进度模拟计划中，为了将施工计划表现的形象化，我们将使用4D施工模拟技术。4D施工模拟是三维模型加上时间维度，在相应的时间段内，做出提前预设的施工动作。图4-1 Nvaisworks Manage 2014的工作界面本文所用到的软件是Nvaisworks Manage 2014,出自于AutoDesk公司。Nvaisworks Manage 2014的工作界面主要是通过施工计划和实际进度模型所展示颜色区分，正在进行施工的模型一般以半透明的状态展示，而施工完成的模型是以实体的状态展示。如上图所示。在模拟的过程中，会发现这种方式会有很多不足之处。首先，播放的时候由于模型集中于较小的范围，错综复杂而且展现不平滑，比较头疼的是会有多余的东西出现。而后，模拟的过程之中，会有一些模型挡住我们需要看到的部位，如地下连续墙修好后，围挡整个模型，就无法看到内部构件的施工过程。对于工程项目而言，进度计划与施工工序以及空间组织的关系才是我们所关心的。经过不断探索，最终发现以下的方法，可以得到有效的解决。在模拟地铁施工时，选择工序分离的方式来展示。这种方式需要将相互有影响的工序进行分离放在同一界面下，并在 Nvaisworks Manage 2014中进行一系列的操作便可以达到预期效果。我们将结合国际地铁车站项目进行具体的演示和操作。4.1.1地铁车站施工模拟展示法打开软件Nvaisworks Manage 2014，导入提前在软件Revit中除去一部分墙体影响观察内部施工过程的nwc格式文件。如图4-2。图4-2 隐藏部分地连墙和内墙内部图做施工模拟必须借助第三方软件Navisworks Manage 2014,并安装Navisworks Manage 2014。安装完成之后，在Revit附加模块选项卡找到外部工具，以nwc文件格式导出。打开已经导出的nwc格式的文件，选择TimeLin