西交大BIM建模-BIM基本知识

PBIM建模—Revit建筑设计1.2BIM的基本应用1.3BIM在国内外的发展现状1.4BIM主流软件简介CONTENTS目录1.1BIM概述BIM基本知识第1章学习目标BIM基本知识第1章学习目标(1)熟悉BIM的基本概念和应用。(2)了解BIM的主要特点。(3)熟悉BIM与Revit软件的关系。(4)了解BIM技术在国内外的发展现状。(5)了解BIM的软件产品。BIM概述1.11.1.1BIM简介

BIM由Autodesk公司在2002年率先提出，目前已在全球范围内得到业界的广泛认可，被誉为工程建设行业实现可持续设计的标杆。BIM概念和解决方案将是中国工程建设行业实现高效协作和持续发展的必由之路。1.1.1BIM简介从理念上说，BIM试图将建筑项目的所有信息纳入一个三维的数字化模型中。这个模型不是静态的，而是随着建筑全生命周期的不断发展而逐步演进的，从前期方案到设计、施工、建后维护、运营管理等各个阶段的信息都可以不断集成到模型中，如图1-1所示。图1-1建筑工程全寿命周期中的BIM1.1.1BIM简介因此，可以说BIM模型就是真实建筑物在计算机中的数字化记录。当设计、施工、运营等各方面人员需要获取建筑信息时，如需要图纸、材料统计、施工进度等，都可以从该模型中快速提取出来。BIM由三维CAD技术发展而来，但它的目标比CAD更为高远。如果说CAD是为了提高建筑师的绘图效率，那么BIM就是为了改善建筑项目全寿命周期的性能表现和信息整合。1.1.1BIM简介

从技术上说，BIM不像传统的CAD那样将建筑信息存放在相互独立的成百上千的DWG文件中，而是用一个模型文件来存储所有的建筑信息。当需要呈现建筑信息时，无论是建筑的平面图、剖面图还是门窗明细表，这些图形或报表都是从模型文件实时动态生成出来的，可以理解成数据库的一个视图。因此，无论在模型中进行任何修改，所有相关的视图都会实时动态更新，从而保持所有数据的一致和最新，从根本上消除CAD图形修改时版本不同的问题。1.1.1BIM简介在理解BIM时，需要阐明以下几个关键理念：

(1)BIM不等同于三维模型，也不仅仅是三维模型和建筑信息的简单叠加。虽然称BIM为建筑信息模型，但BIM实质上更关注的不是模型，而是蕴藏在模型中的建筑信息，以及如何在不同的项目阶段由不同的人来应用这些信息。三维模型只是BIM比较直观的一种表现形式。如前所述，BIM致力于分析和改善建筑在其全寿命周期中的性能，并使原本离散的建筑信息能够更好地整合。1.1.1BIM简介

(2)BIM不是一个具体的软件，而是一种流程和技术。BIM的实现需要依赖于多种软件产品的相互协作，有些软件适合创建BIM模型(如Revit)，而有些软件适合对模型进行性能分析(如Ecotect)或施工模拟(如Navisworks)，还有一些软件可以在BIM模型基础上进行造价概算或设施维护等。一种软件不可能完成所有的工作，关键是所有的软件都应该能够依据BIM的理念进行数据交流，以支持BIM流程的实现。1.1.1BIM简介

(3)BIM不仅是一种设计工具，更明确地说，BIM不是一种画图工具，而是一种先进的项目管理理念。BIM的目标是整个建筑项目周期内整合各方信息，优化方案，减少失误，降低成本，最终提高建筑物的可持续性。尽管BIM软件也能用于输出图纸，并且熟练的BIM用户可以达到比CAD方式更高的出图效率，但“提高出图速度”并不是BIM的出发点。1.1.1BIM简介

(4)BIM不仅是一个工具的升级，而且是整个行业流程的一场革命。BIM的应用不仅会改变设计院内部的工作模式，也将改变业主、设计、施工方之间的工作模式。在BIM技术支撑下，设计方能对建筑的性能有更高的掌控，而业主和施工方也可以更多、更早地参与到项目的设计流程中，以确保多方协作创建更好的设计，满足业主需求。在美国，已经有一些项目开始采取IPD这样的新型协作模式；而在我国，随着民用建筑越来越多地开始采取总承包模式，设计和施工流程逐渐整合，BIM逐渐发挥出它的价值。1.1.1BIM简介1.1.2BIM的基本本特点点可视化1.可视化化即““所见见所得得”的的形式式，对对于建建筑行行业来来说，，可视视化真真正运运用在在建筑筑业的的作用用是非非常大大的。。例如如，对对于经经常拿拿到的的施工工图纸纸，只只是各各个构构件的的信息息在图图纸上上的线线条表表达，，但是是其真真正的的构造造形式式就需需要建建筑业业参与与人员员去自自行想想象了了。对对于一一般简简单的的东西西来说说，这这种想想象也也未尝尝不可可，但但是现现在建建筑业业的建建筑形形式各各异，，复杂杂造型型不断断地被被推出出，那那么这这种光光靠人人脑去去想象象的东东西就就未免免有点点儿不不太现现实了了。所所以BIM提供了了可视视化的的思路路，将将以往往线条条式的的构件件形成成一种种三维维的立立体实实物图图形展展示在在人们们的面面前，，如图图1-2所示。。1.1.2BIM的基本本特点点图1-2可视化效果图（a）（b）1.1.2BIM的基本本特点点

在BIM的工作环境里，由于整个过程是可视化的，所以，可视化的结果可以用来汇报和展示，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都可以在可视化的状态下进行。1.1.2BIM的基本本特点点协调性2.在建筑物建造前期对各专业的冲突问题进行协调。由于各行业项目信息出现“不兼容”。例如，管道与结构冲突，预留的洞口没留或尺寸不对等情况；电梯井布置与其他设计布置及净空要求的协调，防火分区与其他设计布置的协调，地下排水布置与其他设计布置的协调等，使用有效BIM协调流程进行协调综合，减少不合理变更方案或问题变更方案。1.1.2BIM的基本本特点点图1-3管道与结构冲突效果图1.1.2BIM的基本本特点点模拟性3.模拟性性指并并不是是只能能模拟拟设计计出的的建筑筑物模模型，，还可可以模模拟不不能够够在真真实世世界中中进行行操作作的事事物。。在设设计阶阶段，，BIM可以对对设计计上需需要进进行模模拟的的一些些东西西进行行模拟拟实验验，如如节能能模拟拟、紧紧急疏疏散模模拟、、日照照模拟拟（见见图1-4）、自自然通通风系系统模模拟（（见图图1-5）等；；图1-5自然通风系统模拟效果图图1-4日照模拟效果图1.1.2BIM的基本本特点点1.1.2BIM的基本本特点点优化性4.事实上上整个个设计计、施施工、、运营营的过过程就就是一一个不不断优优化的的过程程，当当然优优化和和BIM也不存存在实实质性性的必必然联联系，，但在在BIM的基础础上可可以进进行更更好的的优化化。优优化受受信息息、复复杂程程度和和时间间的制制约。。没有有准确确的信信息无无法做做出合合理的的优化化结果果，BIM模型提提供了了建筑筑物实实际存存在的的信息息，包包括几几何信信息、、物理理信息息、规规则信信息，，还提提供了了建筑筑物变变化后后的实实际存存在。。复杂杂程度度高到到一定定程度度，参参与人人员无无法掌掌握所所有的的信息息，必必须借借助一一定的的科学学技术术和设设备的的帮助助。1.1.2BIM的基本本特点点现代建建筑物物的复复杂程程度大大多超超过参参与人人员本本身的的能力力极限限，BIM及与其其配套套的各各种优优化工工具提提供了了对复复杂项项目进进行优优化的的可能能，如如图1-6所示。。图1-6优化性效果图（a）修改前（b）修改后1.1.2BIM的基本本特点点可出图性5.BIM并不是是为了了出日日常多多见的的建筑筑设计计院所所出的的建筑筑设计计图纸纸及一一些构构件加加工的的图纸纸，而而是通通过对对建筑筑物进进行可可视化化展示示、协协调、、模拟拟、优优化后后，可可以帮帮助业业主打打印出出如下下图纸纸：(1)综合管管线图图(经过碰碰撞检检查和和设计计修改改，消消除了了相应应错误误以后后)。(2)综合结结构留留洞图图(预埋套套管图图)。(3)碰撞检检查侦侦错报报告和和建议议改进进方案案。BIM的基本本应用用1.21.2.1设计阶阶段的的应用用BIM技术使使建筑筑、结结构、、给水水排水水、空空调、、电气气等各各个专专业基基于同同一个个模型型进行行工作作，从从而使使真正正意义义上的的三维维集成成协同同设计计成为为可能能。在在二维维图纸纸时代代，各各个设设备专专业的的管道道综合合是一一个烦烦琐、、费时时的工工作，，做得得不好好甚至至经常常引起起施工工中的的反复复变更更。而而BIM将整整个个设设计计整整合合到到一一个个共共享享的的建建筑筑信信息息模模型型中中，，结结构构与与设设备备、、设设备备与与设设备备间间的的冲冲突突会会直直接接地地显显现现出出来来，，通通过过BIM进行行三三维维碰碰撞撞检检测测，，能能及及时时发发现现问问题题并并调调整整设设计计，，从从而而极极大大地地避避免免了了施施工工中中的的浪浪费费。。1.2.1设计计阶阶段段的的应应用用此外外，，BIM技术术使使得得设设计计修修改改更更容容易易。。只只要要对对项项目目做做出出更更改改，，由由此此产产生生的的所所有有结结果果都都会会在在整整个个项项目目中中自自动动协协调调，，各各个个视视图图中中的的平平、、立立、、剖剖面面图图自自动动修修改改，，不不会会出出现现平平、、立立、、剖剖面面不不一一致致的的错错误误，，在在建建筑筑设设计计阶阶段段实实施施BIM的最最终终结结果果一一定定是是所所有有设设计计师师将将其其应应用用到到设设计计全全程程。。但但在在尚尚不不具具备备全全程程应应用用条条件件的的情情况况下下，，局局部部项项目目、、专专业业、、过过程程的的应应用用将将成成为为未未来来过过渡渡期期内内的的一一种种常常态态。。因因此此，，根根据据具具体体项项目目设设计计需需求求、、BIM团队队情情况况、、设设计计周周期期等等条条件件，，可可以以选选择择在在不不同同的的设设计计阶阶段段中中实实施施BIM。1.2.1设计计阶阶段段的的应应用用对于设计师、建筑师和工程师而言，应用BIM不仅要求将设计工具实现从二维到三维的转变，更需要在设计阶段贯彻协同设计、绿色设计和可持续设计理念。其最终目的是使整个工程项目在设计、施工和使用等各个阶段都能够有效地实现节省能源、节约成本、降低污染和提高效率。1.2.2施工工阶阶段段的的应应用用在施施工工阶阶段段，，可可以以通通过过BIM技术术对对施施工工进进行行模模拟拟，，这这是是BIM技术术的的重重要要应应用用之之一一。。模模拟拟施施工工的的目目的的是是在在施施工工前前对对施施工工整整个个过过程程进进行行模模拟拟，，分分析析不不同同资资源源配配置置对对工工期期的的影影响响，，综综合合成成本本、、工工期期、、材材料料等等得得出出最最优优的的建建筑筑施施工工方方案案，，从从而而减减少少因因为为建建筑筑过过程程中中的的错错误误造造成成的的成成本本浪浪费费，，甚甚至至可可以以帮帮助助人人们们实实现现建建筑筑构构件件的的直直接接无无纸纸化化加加工工建建造造，，实实现现整整个个施施工工周周期期的的可可视视化化模模拟拟与与可可视视化化管管理理。。施施工工人人员员可可以以迅迅速速为为业业主主制制定定展展示示场场地地使使用用情情况况或或更更新新调调整整情情况况的的规规划划，，从从而而和和业业主主进进行行沟沟通通，，将将施施工工过过程程对对业业主主的的运运营营和和施施工工人人员员的的影影响响降降到到最最低低。。BIM还能能提提高高文文档档质质量量，，改改善善施施工工规规划划，，从从而而节节省省施施工工中中在在过过程程与与管管理理问问题题上上投投入入的的时时间间与与资资金金。。1.2.3运营营阶阶段段的的应应用用BIM自引引入入我我国国工工程程建建设设领领域域以以来来，，带带给给行行业业的的变变革革不不仅仅体体现现在在技技术术手手段段上上，，还还体体现现在在管管理理过过程程中中，，并并贯贯穿穿于于建建筑筑全全寿寿命命周周期期，，其其价价值值逐逐渐渐被被认认知知并并日日益益凸凸显显，，对对于于公公共共建建筑筑和和重重要要设设施施而而言言，，设设施施运运营营和和维维护护方方面面耗耗费费的的成成本本相相当当高高。。BIM的特点是是，能够够提供关关于建筑筑项目的的协调一一致、可可计算的的信息，，通过在在建筑寿寿命周期期中时间间较长、、成本较较高的维维护和运运营阶段段使用数数字建筑筑信息，，业主和和运营商商便可大大大降低低由于缺缺乏互操操作性而而导致的的成本损损失。目目前，在在运营维维护阶段段BIM的应用需需求非常常大，尤尤其是对对于公共共设施维维护、重重要设施施维护，，如对公公共建筑筑的能耗耗、折旧旧、安全全性预测测、物业业使用、、维护、、调试手手册、物物业变化化前的原原始信息息、建筑筑使用情情况或性性能，其其创造的的价值不不言而喻喻。1.2.3运营阶段段的应用用最近几年，我国的建筑业技术发展很快，“甩图板”是中国建筑业发展历程中的一大飞跃，通过这项革命，从图板时代进入计算机时代，为中国建筑业的飞速发展奠定了技术基础。建筑信息模型为建筑行业领域带来了第二次革命，不仅实现从二维设计到三维全寿命周期的革命。最重要的是，对于整个建筑行业来说，BIM改变了项目参与各方的协作方式，改变了人们的工作协同理念，引发了建筑行业一次脱胎换骨的技术性革命。BIM理念正在逐步深入人心。1.3BIM在国内外外的发展现状状1.3.1BIM技术在美美国的发发展美国是较早启动建筑业信息化研究的国家，发展至今，BIM的研究与应用都走在了世界前列。目前，美国大多建筑项目已经开始应用BIM，BIM的应用点也种类繁多，且存在各种BIM协会，也出台了各种BIM标准。根据McGrawHill的调研，2012年工程建设行业采用BIM的比例从2007年的28%增长至2009年的49%直至2012年的71%，超过了建筑师(70%)及机电工程师(67%)。BIM的价值不断地被认可。有统计数据表明，近年来，美国建筑业300强企业中90%以上都应用了BIM技术。1.3.1BIM技术在美美国的发发展美国的经验告诉我们，虽然BIM这个被行业广泛接受的专业名词的出现及BIM在实际工程中的大量应用只有不到10年的时间，但是美国对这种技术的理论研究和小范围工程实践从20世纪70年代就开始了，而且一直没有中断过，佐治亚理工、斯坦福和宾夕法尼亚等大学在这方面做了大量的基础理论研究。如果从具有市场影响力的BIM核心建模软件来看，ArchiCAD是20世纪80年代的产品，BentleyArchitectire(TriForma)、Revit和DigitalProject则起始于20世纪90年代。1.3.1BIM技术在美美国的发发展美国形成了一个BIM软件研发和推广的良性产业链：大学和科研机构主导BIM基础理论研究，经费来源于政府支持和商业机构赞助，大型商业软件公司主导通用产品研发和销售，小型公司主导专用产品研发和销售，大型客户主导客户化定制开发。1.3.2BIM技术在日日本的发发展在日本，BIM应用已扩展到全国范围，并上升到政府推进的层面，甚至有“2009年是日本的BIM元年”之说。大量的日本设计公司、施工企业开始应用BIM，而日本国土交通省也在2010年3月表示，已选择一项政府建设项目作为试点，探索BIM在设计可视化、信息整合方面的价值及实施流程。1.3.2BIM技术在日日本的发发展日本软件业较为发达，在建筑信息技术方面也拥有较多的国产软件，日本BIM相关软件厂商认识到，BIM需要多个软件来互相配合，因此，多家日本BIM软件商在IAI日本分会的支持下，以福井计算机株式会社为主导，成立了日本国产解决方案软件联盟。此外，日本建筑学会于2012年7月发布了日本BIM指南，从BIM团队建设、BIM数据处理、BIM设计流程、应用BIM进行预算和模拟等方面为日本的设计院和施工企业应用BIM提供了指导。1.3.3BIM技术在中中国的发发展BIM在中国发展存在的问题1.近年来，，BIM在国内建建筑业形形成一股股热潮，，除了前前期软件件厂商的的大声呼呼吁外，，政府相相关单位位、各行行业协会会与专家家、设计计单位、、施工企企业、科科研院校校等也开开始重视视并推广广BIM。虽然BIM将是未来来建筑业业发展的的主流方方向，但但BIM的推广使使用才刚刚刚起步步。目前前，国内内BIM的应用主主要集中中于项目目设计阶阶段，部部分应用用于施工工阶段，，维护管管理阶段段的应用用很少，，如图1-8所示。BIM的功能没没有充分分发挥，，这是由由BIM处于推广广阶段的的客观实实际决定定的：BIM技术本身身有待完完善和发发展；市市场和行行业还没没有完全全接受BIM技术；与与BIM相适应的的管理思思维、组组织方式式还没有有形成。。1.3.3BIM技术在中中国的发发展图1-8在项目中使用BIM的统计1.3.3BIM技术在中中国的发发展虽然BIM将成为下一代主流技术，但推广应用的大环境尚不成熟。与国外相比，我国现有的建筑行业体制不统一，缺乏较完善的BIM应用标准，加之业界对于BIM的法律责任界限不明，导致建筑行业推广BIM应用的大环境不够成熟。国内外专家普遍认为现有我国建筑行业体制、国内标准、规范的差异是推广BIM应用急需突破的障碍。设计方是使用BIM的先行军，但目前我国只有在一些相对比较大的设计院、比较复杂的工程或在前沿的业主要求下应用。1.3.3BIM技术在在中国国的发发展对一些比较小的设计院不利的问题主要是：设计单位使用BIM技术需投入一定的时间和资金来建立设计工作的新流程，培养具有BIM理念和技术的设计人员，同时要加大设施费的投入；设计方对于同一工种之间的协作设计基本都可以实现，但在不同工种之间进行协调存在一定的难度；建筑师和工程师设计理念的转变不容易。从2D设计到3D设计，从相对独立的设计到协同设计，实现BIM技术要求设计师们两个转变，思维定式在短时间里改变确非易事。1.3.3BIM技术在在中国国的发发展BIM的推广应用2.政府职能部门在BIM的推广应用过程中起着主导作用，需要政府职能部门将建筑行业内各参与者联系起来，从各参与方的角度综合考虑来推动BIM的推广，达到一个互利共赢的局面。另外，政府部门需要继续加大对建筑信息化的投入力度。1.3.3BIM技术在在中国国的发发展对于BIM标准的统一和宣传，任何技术的推广都要从理念知识开始，目前在我国有一部分业主要求使用BIM，但是其对BIM的了解和认识只是处于表面，对其真正的核心价值认知比较肤浅，大多数从业人员对BIM还缺乏足够的了解，这就需要政府职能部门加大对BIM研究成果的宣传力度和推广。同时，积极开展国内BIM应用成功案例的经验交流，用BIM成功应用带来的高效率和高效益，充分调动建筑业界各方面尤其是受益最大的业主方的积极性。1.3.3BIM技术在在中国国的发发展在国外外BIM已经被被普遍遍推广广且比比较成成熟，，其中中最主主要的的一个个原因因就是是国外外针对对BIM制定了了统一一的标标准，，所以以在BIM推行的的过程程中，，仅仅仅依靠靠建筑筑设计计企业业加强强BIM标准的的研究究是不不够的的。在在美国国、英英国、、新加加坡等等发达达国家家，都都有政政府或或行业业协会会在进进行BIM标准的的研究究工作作。因因为BIM标准不不只是是针对对某一一项目目，还还要兼兼顾整整个建建筑行行业的的协作作需求求，需需要各各项目目参与与方共共同完完成。。政府府或行行业协协会的的BIM标准将将对建建筑设设计企企业开开展BIM工作起起到指指导性性作用用。而而企业业需要要再结结合实实践经经验完完善BIM标准。。目前前建立立我国国的国国家BIM标准，，是急急需解解决的的问题题，也也是BIM广泛推推广的的基础础。1.3.3BIM技术在在中国国的发发展1.3.3BIM技术在在中国国的发发展BIM在我国的发展前景3.我国的的建筑筑市场场仍然然处在在黄金金期，，大量量的现现代化化、高高科技技化的的新型型建筑筑出现现在人人们的的眼前前，但但手工工绘图图和计计算机机绘图图的习习惯并并没有有多大大的变变化。。而BIM技术的的到来来不仅仅仅只只是更更换了了一种种绘图图工具具，而而是带带来了了一种种新的的思想想。从从小的的层次次上讲讲，其其将改改变设设计人人员的的设计计习惯惯、协协同模模式等等；从从大的的方面面讲，，其将将改变变设计计、施施工、、运营营行业业全企企业链链的协协同作作业模模式、、利益益分配配等，，从而而极大大地促促进整整个行行业的的进一一步资资源优优化整整合。。可以以相信信，传传统制制图方方式会会被逐逐渐淘淘汰，，以BIM为开端端的设设计革革命已已经悄悄然开开始，，可以以说建建筑行行业已已经进进入BIM设计应应用时时代。。1.4BIM主流软软件简简介1.4.1BIM核心建建模软软件

BIM核心建模软件（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的同行要碰到的第一类BIM软件。因此，称其为BIM核心建模软件，简称BIM建模软件。1.4.1BIM核心建建模软软件

Revit建筑、结构和机电系列是Autodesk公司的BIM软件，针对特定专业的建筑设计和文档系统，支持所有阶段的设计和施工图纸，从概念性研究到最详细的施工图纸和明细表。Revit平台的核心是Revit参数化更新引擎，它可以自动协调在任何位置(如在模型视图或图纸、明细表、剖面、平面图中)所做的更改，这也是在我国普及最广的BIM软件。实践证明，它确实大大提高了设计效率。其优点是普及性强，操作相对简单。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。1.4.1BIM核心建建模软软件Bentley软件包包括建建筑、、结构构和设设备系系列，，在工工厂设设计(石油、、化工工、电电力、、医药药等)和基础础设施施(道路、、桥梁梁、市市政、、水利利等)领域有有无可可争辩辩的优优势。。对于一一个项项目或或企业业BIM核心建建模软软件的的确定定，可可以参参考以以下基基本原原则：：(1)民用建建筑用用AutodeskRevit。(2)工厂设设计和和基础础设施施用Bentley。(3)单专业业建筑筑事务务所可可选择择ArchiCAD、Revit、Bentley。(4)项目完完全异异形、、预算算比较较充裕裕的，，可以以选择择DigitalProject或CATIA。1.4.2其他类类型的的BIM软件BIM可视化软件1.有了BIM模型以后，对可视化软件的使用至少有以下优点：(3)可以在项目的不同阶段及各种变化情况下快速产生可视化效果。(2)模型的精度和与设计(实物)的吻合度提高了。(1)可视化建模的工作量减少了。1.4.2其他类类型的的BIM软件常用的可视化软件包括：（1）3dsMax（2）Artlantis（3）Accurender（4）Lightscape1.4.2其他类类型的的