BIM技术应用与发展

1、BIM 技术发展与应用1. 概述1.1 概念1.1.1 产品 （ Building Information Model ） 建筑信息模型， 以三维数字技术为基 础， 集成了建筑工程项目各种相关的工 程数据模型， BIM 是对工程项目设施实体 与功能特性的数字化表达。1.1.2 过程 （ Building Information Modeling ）建筑信息建模， 指建筑信息模型的建模和应用过程； BIM 是一个共享的知识 资源，为建筑全生命周期中所有决策提供可靠依据的过程。1.1.3 管理 （ Building Information Management ） 建筑信息管理，是基于建筑信息模型

2、的先进建筑项目协同工作与管理系统， 可 以极大提高工程管理的质量和效率。1.2 BIM 的主要特点（五大优势）1.2.1 可视化 能够同构件之间形成的互动性和反馈性的可视， 项目设计、 建造、运 营过程 中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。1.2.2 协调性 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。1.2.3 模拟性节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟、4D模拟、5D模拟、日常紧急情况的处理方式模拟1.2.4 优化性 项目方案优化：利用模型提供的各种信息来优化，如几何、物理、规 则、建筑物变化以后的各种情况信息； 特殊项目的设计优化：给复杂

3、程度高的建筑优化。1.2.5 可出图性 综合管线图（经过碰撞检测和设计修改，消除了相应错误以后） ； 综合结构留洞图（预埋套管图） ； 碰撞检测侦错报告和建议改进方案。1.3 相关政策1.3.1 国家政策（1）2015 年 6 月，住建部发布关于推进 BIM 技术在建筑领域应用的指导 意见要求：到 2020 年末，以国有资金投资为主的大中型建筑、申报绿色建筑 的 公共建筑和绿色生态示范小区集成应用 BIM 的项目比率达到 90% ；（2）2016 年 8 月，住建部发布 2016-2020 建筑业信息化发展纲要中， 要求施工企业研究 BIM 应用条件下的施工管理模式和协同工作机制，建立基于 B

4、IM 的项目管理信息系统。1.3.2 地方政策（1） 上 海2015 年起，选择一定规模的医院、学校、保障性住房、轨道交通、桥梁（隧道）等政府投资工程和部分社会投资项目进行BIM技术应用试点。到2016年底，建立基于应用BIM技术的项目立项，设计方案、招投标、工程验收、审计和档案等环节的审批和监管模式，探索实现模型化一站式并联审批。到2017年，本市规模以上政府投资工程必须全部应用BIM技术，规模以上社会投资工程普遍应用BIM技术，申报绿建和勘察设计施工奖项要求有BIM技术（2） 山东2017年推广应用：大型设计、施工、监理、项目管理等单位普遍具备BIM技术应用能力；“泰山杯”、省优质结构工程

5、奖等奖项工程在设计、施工阶段应用BIM技术的优先评选；2017年底，基本形成满足BIM技术应用的配套政策和标 准规 范体系。2020年全面应用：到2020年，国有资金投资为主的大中型建筑和市政工 程 全部应用BIM技术，绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区、绿色智慧住区全部应用BIM技术。1.4发展现状与趋势1.4.1发展现状以BIM技术为代表的信息技术能够为建筑业转型升级提供技术支持，同时也为产业生产方式的转变、管理模式的转变提供支撑。调查显示，有41.3%的被调查对象所在的企业 BIM应用在专项施工方案模拟，有 36.1%的所在企业将BIM 应用在投标方案模拟上，基于BIM的工程量计算应用

6、为29%，基于BIM的 碰撞检查应用有25.7%,而基于BIM的预制加工则应用较少仅为10.6% 。1.4.2发展趋势目前，从BIM技术实践中可以看出，单纯的BIM应用越来越少，更多的是 将BIM技术与其他专业技术、通用信息化技术、管理系统等集成应用，以期发 挥更大 的综合价值，因此，BIM应用呈现出“ BIM+勺特点，“ BIM+应用特点包括 五个方 面：一是多阶段应用，即从聚焦设计阶段应用向施工阶段深化应用延伸；二是集成化应用，即从单业务应用向多业务集成应用转变；三是多角度应用，从 单纯技术应用向与项目管理集成应用转化；四是协同化应用，即从单机应用向基 于网络的 多方协同应用转变； 五是普

7、及化应用， 即从标志性项目应用向一般项目 应用延 伸。2. BIM 技术应用2.1 设计阶段： 方案比选；布局优化；环境模拟；能耗分析 ,2.2 投标阶段 模型创建；方案展示；施工模拟；提量计价 ,2.3 施工阶段 三维场布；模架设计碰撞检查；管线综合；方案展示；进度管控模型 算量； 阶段核算 ,2.4 运维阶段 运维模型创建；设备设施运行监控；隐蔽工程管理；应急管理 ,3. “BIM+ ”集成应用3.1 BIM+PMPM 是项目管理的英文缩写，是在限定的工期、质量、费用目标内对项目进 行 综合管理以实现预定目标的管理工作。 BIM 与 PM 集成应用，是通过建立 BIM 应用软件与项目管理系

8、统之间的数据转换接口，充分利用 BIM 的直观性、可分 析 性、可共享性及可管理性等特性， 为项目管理的各项业务提供准确及时的基础 数据 与技术分析手段， 配合项目管理的流程、 统计分析等管理手段， 实现数据产 生、 数据使用、流程审批、动态统计、决策分析的完整管理闭环，以提升项目综 合管理 能力和管理效率。3.2 BIM+ 云计算云计算是一种基于互联网的计算方式， 以这种方式共享的软硬件和信息资源 可 以按需提供给计算机和其他终端使用。 BIM 与云计算集成应用，是利用云计算 的优 势将 BIM 应用转化为 BIM 云服务，目前在我国尚处于探索阶段。基于云计算强大的计算能力，可将 BIM 应

9、用中计算量大且复杂的工作转移 到云 端，以提升计算效率；基于云计算的大规模数据存储能力，可将 BIM 模型 及其相关 的业务数据同步到云端， 方便用户随时随地访问并与协作者共享； 云计 算使得 BIM 技术走出办公室，用户在施工现场可通过移动设备随时连接云服务， 及时获取 所需的 BIM 数据和服务等。3.3 BIM+ 物联网物联网是通过射频识别、 红外感应器、 全球定位系统、 激光扫描器等信息传 感设 备，按约定的协议将物品与互联网相连进行信息交换和通信， 以实现智能化 识别、 定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 BIM 与物联网集成应用，实质上是 建筑全过 程信息的集成与融合。 BIM 技

10、术发挥上层信息集成、交互、展示和管理 的作用，而 物联网技术则承担底层信息感知、采集、传递、监控的功能。二者集 成应用可以实 现建筑全过程“信息流闭环” ，实现虚拟信息化管理与实体环境硬 件之间的有机融 合。目前 BIM 在设计阶段应用较多，并开始向建造和运维阶段 应用延伸。 物联网 应用目前主要集中在建造和运维阶段， 二者集成应用将会产生 极大的价值。3.4 BIM+ 数字化加工数字化是将不同类型的信息转变为可以度量的数字， 将这些数字保存在适当 的 模型中， 再将模型引入计算机进行处理的过程。 数字化加工则是在应用已经建 立 的数字模型基础上， 利用生产设备完成对产品的加工。 BIM 与数

11、字化加工集成， 意味着将 BIM 模型中的数据转换成数字化加工所需的数字模型，制造设备可根 据该 模型进行数字化加工。 目前， 主要应用在预制混凝土板生产、 管线预制加工 和钢 结构加工 3 个方面。一方面，工厂精密机械自动完成建筑物构件的预制加工， 不仅 制造出的构件误差小，生产效率也可大幅提高；另一方面，建筑中的门窗、 整体卫 浴、预制混凝土结构和钢结构等许多构件， 均可异地加工， 再被运到施工 现场进 行装配，既可缩短建造工期，也容易掌控质量。3.5 BIM+ 智能型全站仪 施工测量是工程测量的重要内容，包括施工控制网的建立、 建筑物的放样、施工期间的变形观测和竣工测量等内容。 BIM

12、与智能型全站仪集成应用， 是通过 对软件、硬件进行整合，将 BIM 模型带入施工现场，利用模型中的三维空间坐 标数 据驱动智能型全站仪进行测量。 二者集成应用， 将现场测绘所得的实际建造 结构 信息与模型中的数据进行对比， 核对现场施工环境与 BIM 模型之间的偏差， 为机 电、精装、幕墙等专业的深化设计提供依据。同时，基于智能型全站仪高效 精确的 放样定位功能， 结合施工现场轴线网、 控制点及标高控制线， 可高效快速 地将设 计成果在施工现场进行标定， 实现精确的施工放样， 并为施工人员提供更 加准确 直观的施工指导。 此外，基于智能型全站仪精确的现场数据采集功能， 在 施工完 成后对现场实

13、物进行实测实量， 通过对实测数据与设计数据进行对比， 检 查施工 质量是否符合要求。与传统放样方法相比， BIM 与智能型全站仪集成放样，精度可控制在 3 毫米以内， 而一般建筑施工要求的精度在 12 厘米，远超传统施工精度。3.6 BIM+GIS地理信息系统是用于管理地理空间分布数据的计算机信息系统， 以直观的地 理 图形方式获取、存储、管理、计算、分析和显示与地球表面位置相关的各种数 据， 英文缩写为 GIS BIM 与 GIS 集成应用，是通过数据集成、系统集成或应用 集成来实 现的，可在 BIM 应用中集成 GIS 也可以在 GIS 应用中集成 BIM ，或是 BIM 与 GIS 深

14、度集成，以发挥各自优势，拓展应用领域。目前，二者集成在城市 规划、城市交通 分析、城市微环境分析、市政管网管理、住宅小区规划、数字防 灾、既有建筑改造 等诸多领域有所应用，与各自单独应用相比，在建模质量、分 析精度、决策效率、 成本控制水平等方面都有明显提高。3.7 BIM+3D 扫描3D 扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体 空间 外形、结构及色彩进行扫描， 以获得物体表面的空间坐标， 具有测量速度快、 精 度高、使用方便等优点，且其测量结果可直接与多种软件接口。 3D 激光扫描 技术 又被称为实景复制技术， 采用高速激光扫描测量的方法， 可大面积高分辨率 地快 速

15、获取被测量对象表面的 3D 坐标数据，为快速建立物体的 3D 影像模型提 供了一 种全新的技术手段。 BIM 与 3D 激光扫描技术的集成，越来越多地被应用 在建筑施 工领域， 在施工质量检测、 辅助实际工程量统计、 钢结构预拼装等方面 体现出较 大价值。3.8 BIM+ 虚拟现实虚拟现实， 也称作虚拟环境或虚拟真实环境， 是一种三维环境技术， 集先进 的计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术等为一体，借此产生逼 真 的视、听、触、力等三维感觉环境，形成一种虚拟世界。虚拟现实技术是人们 运用 计算机对复杂数据进行的可视化操作， 与传统的人机界面以及流行的视窗操 作相 比，虚拟现实在技

16、术思想上有了质的飞跃。 BIM 与虚拟现实技术集成应用， 主要内 容包括虚拟场景构建、 施工进度模拟、 复杂局部施工方案模拟、 施工成本 模拟、 多维模型信息联合模拟以及交互式场景漫游，目的是应用 BIM 信息库， 辅助虚拟现 实技术更好地在建筑工程项目全生命周期中应用。3.9 BIM+3D 打印3D 打印技术是一种快速成型技术，是以三维数字模型文件为基础，通过逐 层打 印或粉末熔铸的方式来构造物体的技术， 综合了数字建模技术、 机电控制技 术、 信息技术、材料科学与化学等方面的前沿技术。 BIM 与 3D 打印的集成应用， 主要是 在设计阶段利用 3D 打印机将 BIM 模型微缩打印出来，供

17、方案展示、审查 和进行模 拟分析； 在建造阶段采用 3D 打印机直接将 BIM 模型打印成实体构件和 整体建 筑，部分替代传统施工工艺来建造建筑。4. 标准规范本次课程主要介绍建筑工程施工信息模型应用标准 ，具体内容见附录。施工模型深化设计BIM应用施工模拟BIM应用预制加工BIM应用进度管理应用5.6.7.8.附录目录1.总则2.术语3.基本规定4.施工BIM应用策划与管理10.预算与成本管理 BIM应用11 .质量与安全管理 BIM应用9.2 术语2.1 建筑信息模型 building information model/ building information modeling( BI

18、M ) 这个术语有两层含义： 1. 建设工程及其设施物理和功能特性的数字化表达，在全生命期 内提供共享的信息资 源， 并为各种决策提供基础信息， 简称模型； 2. 建筑信息模型的创建、 使用和管理过程，简称模 型应用。2.2 建筑信息模型元素 BIM element 建筑信息模型的基本组成单元，简称模型元素。2.3 模型细度 level of development ( LOD) 模型元素组织及其几何信息和非几何信息的详细程 度。2.4 施工信息模型 building information model in construction在施工阶段应用的建筑信息模型，是深化设计模型、 施工过程模型

19、、 竣工模型等的统称， 简称施工模型。2.5 P-BIM基于工程实践的建筑信息模型应用方式3 基本规定3.1 施工 BIM 应用宜覆盖工程项目深化设计、施工实施、竣工验收与交付等整个施工阶 段，也 可根据工程实际情况只应用于某些环节或任务。3.2 施工模型宜在设计模型基础上创建，也可在施工图等已有工程文件基础上创建。3.3 各相关方宜在施工 BIM 应用中协同工作、共享模型数据。3.4BIM 软件应具备下列基本功能：1) 模型输入、输出；2) 模型浏览或漫游；3) 模型信息处理；4) 相应的专业应用功能；5) 应用成果处理和输出。4 施工 BIM 应用策划与管理4.1 施工 BIM 应用策划宜

20、包括下列主要内容：1) 工程概况；2) 编制依据；3) 应用预期目标和效益；4) 应用内容和范围；5) 应用人员组织和相应职责；6) 应用流程；7) 模型创建、使用和管理要求；8) 信息交换要求；9) 模型质量控制规则；10) 进度计划和模型交付要求；11) 应用基础技术条件要求，包括软硬件的选择，以及软件版本。4.2 施工 BIM 应用策划宜按下列步骤进行：1)2)3)4) 等。明确 BIM 应用为项目带来的价值，以及 BIM 应用的范围； 以 BIM 应用流程图形式表述 BIM 应用过程； 定义 BIM 应用过程中的信息交换需求；明确 BIM 应用的基础条件，包括：合同条款、沟通途径，以及

21、技术和质量保 障措施4.3 各相关方应基于 BIM 应用策划，建立定期沟通、协商会议等 BIM 应用协调机制，建BIM应用立模型质量控制计划，规定模型细度、模型数据格式、权限管理和责任方，实施 过程管理。5施工模型5.1施工模型可划分为深化设计模型、施工过程模型、竣工模型。5.2施工模型可采用集成方式统一创建，也可采用分工协作方式按专业或任务分别创建。项目施工模型应采用全比例尺和统一的坐标系、原点、度量单位。5.3模型元素信息宜包括：尺寸、定位等几何信息；名称、规格型号、材料和材质、生产厂商、功能与性能技术参数，以及系统类型、连接方式、安装部位、施工方式等非几何信息。5.4施工模型按模型细度可

22、划分为深化设计模型、施工过程模型和竣工模型。施工模型细度名称代号形成阶段施工图设计模型LOD300施工图设计阶段（设计交付）深化设计模型LOD350深化设计阶段施工过程模型LOD400施工实施阶段竣工模型LOD500竣工验收和交付阶段5.5 土建、机电、钢结构、幕墙、装饰装修等深化设计模型，应支持深化设计、专业协调、施工工艺模拟、预制加工、施工交底等BIM应用。5.6施工过程模型宜包括施工模拟、进度管理、成本管理、质量安全管理等模型，应支持施工模拟、预制加工、进度管理、成本管理、质量安全管理、施工监理等BIM应用。5.7施工模型可采用集成方式统一创建，也可采用分工协作方式按专业或任务分别创建。

23、项目施工模型应采用全比例尺和统一的坐标系、原点、度量单位。施工模型按模型细度可划分为深化设计模型、施工过程模型和竣工模型。5.8模型应包括信息所有权的状态、信息的创建者与更新者、创建和更新的时间以及所使用的软件及版本。5.9模型信息共享前，应进行正确性、协调性和一致性检查，并应满足下列要求：1）模型数据已经过审核、清理；2）模型数据是经过确认的最终版本；3）模型数据内容和格式符合数据互用协议。6深化设计BIM应用6.1建筑施工中的现浇混凝土结构、预制装配式混凝土结构、钢结构、机电、幕墙、装饰装修等深化设计工作宜应用BIM技术。6.2现浇混凝土结构中的二次结构设计、预留孔洞设计、节点设计、预埋件

24、设计等工作宜应用BIM技术。6.3预制装配式混凝土结构中的预制构件平面布置、拆分、设计，以及节点设计等工作宜应用BIM技术。6.4机电深化设计中的专业协调、管线综合、参数复核、支吊架设计、机电末端和预留预埋定位等工作宜应用 BIM技术。6.5钢结构深化设计中的节点设计、预留孔洞、预埋件设计、专业协调等工作宜应用BIM技术。6.6在现浇混凝土结构深化设计BIM应用中，可基于施工图设计模型和施工图创建土建深化设计模型，完成二次结构设计、预留孔洞设计、节点设计、预埋件设计等设计任务，输出工程量清单、深化设计图等。S C AFh I I?现浇混凝土深化设计BIM典型应用流程6.7现浇混凝土结构深化设计

25、模型除应包括施工图设计模型元素外，还应包括二次结构、预埋件和预留孔洞、节点等类型的模型元素，其内容宜符合表6-1规定。现浇混凝土结构土建深化设计模型元素及信息模型兀素类型模型兀素及信息施工图设计模型包括的元素类型施工图设计模型元素及信息。二次结构构造柱、过梁、止水反梁、女儿墙、压顶、填充墙、隔墙等。几何信息应包括：准确的位置和几何尺寸。非几何信息应包括：类型、材料、工程量等信息。预埋件及预留孔洞预埋件、预埋管、预埋螺栓等，以及预留孔洞。几何信息应包括：准确的位置和几何尺寸。非几何信息应包括：类型、材料等信息。节点构成节点的钢筋、混凝土，以及型钢、预埋件等。节点的几何信息应包括：准确的位置、几何

26、尺寸及排布，非几何信息应包括：节点编号、节点区材料信息、钢筋信息（等级、规格等）、型钢信息、节点区预埋信息等。6.4现浇混凝土结构深化设计BIM交付成果宜包括：深化设计模型、碰撞检查分析报告、工程量清单、深化设计图等。6.5机电深化设计中的专业协调、管线综合、参数复核、支吊架设计、机电末端和预留预埋定位等工作宜应用BIM技术。6.6在机电深化设计 BIM应用中，可基于施工图设计模型或建筑、结构和机电专业设计 文件创6-2)建机电深化设计模型，完成机电多专业模型综合，校核系统合理性，输出工程量清单、机电管线综合图、机电专业施工深化图和相关专业配合条件图等（图m计*- *AWrft汁，tILHi说

27、计跆T* litil建机电穿业一I h ljA.陨那嫌件，.梗审/nffiftKi K牛吨勺葩键：一图设计樓型工理心叭则币江#丽比土曲件国:嫁合用验皿化用图6-2机电深化设计BIM典型应用示意6.7机电深化设计模型元素宜在施工图设计模型元素基础上，有具体的尺寸、标高、定位和形状，并应补充必要的专业信息和产品信息，其内容宜符合表6-2规定。表6-2机电深化设计模型元素及信息专业模型兀素模型兀素信息给水排水给水排水及消防管道、管件、管道附件、仪表、喷头、卫浴装置、消防器具等。几何信息：尺寸大小等形状信息。平面位置、标高等定位信息。非几何信息：规格型号、材料和材质信息、 生产丿商、技术参数等产品信

28、息。系统类型、连接方式、安装部 位、施工方式等安装信息。暖通空调风管、风管附件、风管管件、风道末端；暖通水管道、管件、管道附件、仪表、机械设备等。电气桥架、电缆桥架配件、母线、电气配管、照明设备、开关插座、配电相柜、电气设备、弱电末端装置等。7施工模拟BIM应用7.1施工组织中的工序安排、资源组织、平面布置、进度计划等工作宜应用BIM技术。7.2工序安排模拟通过结合项目施工工作内容、工艺选择及配套资源等，明确工序间的搭接、穿插等关系，优化项目工序组织安排。7.3资源组织模拟通过结合施工进度计划、合同信息以及各施工工艺对资源的需求等，优化资源配置计划。7.4平面组织模拟宜结合施工进度安排，优化各

29、施工阶段的塔吊布置、现场车间加工布置以及施工道路布置等，满足施工需求的同时，避免塔吊碰撞、减少二次搬运、保证施工道路畅通等问题。7.5建筑施工中的土方工程、大型设备及构件安装、垂直运输、脚手架工程、模板工程等施工工艺模拟宜应该 BIM技术。7.6 土方工程施工工艺模拟可通过综合分析土方开挖量、土方开挖顺序、土方开挖机械 数量安 排、 土方运输车辆运输能力、 基坑支护类型及对土方开挖要求等因素， 优化土方工程 施工工艺， 并可进行可视化展示或施工交底。7.7 复杂节点施工工艺模拟可优化确定节点各构件尺寸，各构件之间的连接方式和空间要求，以及节点的施工顺序，并可进行可视化展示或施工交底。7.8 脚

30、手架施工工艺模拟可综合分析脚手架组合形式、搭设顺序、安全网架设、连墙杆搭设、场地障碍物等因素，优化脚手架方案，并可进行可视化展示或施工交底。8 预制加工 BIM 应用8.1 建筑施工中的混凝土预制构件生产、钢筋工业化加工、幕墙预制加工、装饰装修预 制加工、 机电产品加工和钢结构构件加工等工作宜应用 BIM 技术。8.2 预制加工单位宜根据本单位实际情况，建立数字化编码体系和工作流程。8.3 预制加工产品可采用条形码、二维码、射频识别等形式贴标并宜将成品管理物联网 标示信息 附加或关联到预制加工模型。8.4 预制加工产品的安装和物流运输等信息应附加或关联到模型。9 进度管理 BIM 应用9.1 进度计划编制中的 WBS 创建、 计划编制、 与进度相对应的工程量计算、 资源配置、 进 度计划优化、进度计划审查、形象进度可视化等工作宜应用 BIM 技术。9.2 进度计划优化宜按照下列工作步骤和内容进行：1）根据企业定额和经验数据