基于BIM施工组织设计PPT完整全套教学课件

第一章概述目录

1.2

BIM概述1.3

BIM技术在项目全寿命周期中的应用

1.1

建筑施工组织概述1.1建筑施工组织概述1.1.1施工组织设计的分类施工组织设计是以施工项目为对象编制的，用以指导其建设全过程各项施工活动的技术、经济、组织、协调和控制的综合性文件，是根据国家对建设项目的要求，确定经济合理的规划方案，对拟建工程在人力和物力、时间和空间、技术和经济、计划和组织等各方面作出全面合理的安排，以保证安装预定目标，优质、快速、节约、安全、环保地完成施工任务。

施工组织总设计单项（单位）工程施工组织设计分部（分项）工程施工设计1）按施工项目的规模划分（1）施工组织总设计施工组织总设计是以一个建设项目或群体工程为对象编制的，用以指导其建设全过程各项全局性施工活动的综合性文件。它是整个施工项目的战略部署，其编制范围广，内容比较概况。在项目初步设计或扩大初步设计批准、明确承包范围后，由施工项目总承包单位的总工程师主持下，会同建设单位、设计单位和分包单位的负责工程师共同编制。它是编制单项（单位）工程施工组织设计或年度施工规划的依据。（2）单项（单位）工程施工组织设计单项（单位）工程施工组织设计是以一个建筑物、构筑物或其一个单位工程为对象进行编制，用以指导其施工全过程各项施工活动的综合性文件。它是建设项目施工组织总设计或年度施工规划的具体化，其编制内容更详细。它是在项目施工图纸完成后，在项目经理组织下，由项目工程师负责编制，并作为编制分部（分项）工程施工计划的依据。（3）分部（分项）工程施工设计分部（分项）工程施工设计是以一个分部（分项）工程或冬雨期施工项目为对象进行编制，用以指导其各项作业的综合性文件。他是单项（单位）工程施工组织设计和承包单位季（月）度施工计划的具体化，其编制内容更具体。它是在编制单项（单位）工程施工组织设计的同时，由项目主管技术人员负责编制，作为指导该项目具体专业工程施工的依据。

投标阶段的施工组织设计，即施工组织纲要（或称标前设计）中标并签订工程承包合同后的施工组织设计，又称为实施性施工组织设计（或称标后设计）2）按编制的目的与阶段划分（1）施工组织纲要施工组织纲要是在工程招投标阶段，投标单位根据招标文件、设计文件及工程特点编制的有关施工组织的纲要性文件，即投标文件中的技术标，适用于工程的施工招投标阶段。施工组织纲要一般由项目经营管理层编制，其规划性强，操作性弱，其目的是为了中标。技术标和商务标（或经济标）组成了工程投标文件，并且在企业中标后将作为合同文件的一部分。（2）实施性施工组织设计实施性施工组织设计是在建筑企业中标并签订合同后，在项目开工前应由项目部技术人员在技术标的基础上修改和完善而成，须经监理工程师审核后形成最终实施性的施工组织设计。实施性施工组织设计的作用是指导施工准备工作和施工全过程的各项工作。名称编制时间编制目的编制者主要特性施工组织纲要投标前投标和签约经营管理层战略性、规划性实施性施工组织设计中标后指导工程实施项目管理层实施性、指导性施工组织纲要和实施性施工组织设计的区别1.1.2施工组织设计的内容施工组织设计的内容主要包括：工程概况；施工部署；施工方案；施工进度计划；施工平面布置；主要施工管理计划和措施。

（1）工程概况是概括性的说明工程的情况，主要说明：工程性质和作用，建筑和结构的特征，建造地点的特征，工程施工特征。（2）施工部署是对整个施工项目进行总体的布置和安排，主要确定：项目组织机构，全面部署施工任务，确定施工管理的目标，合理安排施工顺序，确定主要工程的施工方法。（3）施工方案的确定是整个施工组织设计的核心，主要是确定施工方法和施工机械。施工方案应应结合工程实际情况，选择技术可行，经济合理，安全可靠的方案。（4）施工进度计划是施工项目在时间上的计划和安排，施工进度计划在实施过程中经常会根据工程的实际进度进行调整和优化。（5）施工平面图是施工项目在空间上的计划和安排，主要明确以下布置：拟建和已建建（构）筑物的位置，垂直运输机械，道路、生产临时设施，生活临时设施、水电网路等。（6）主要施工管理计划和措施包括质量、进度、安全、环境保护和成本管理计划和保证措施。1.1.3施工组织设计的编制、审批1）施工组织设计的编制（1）施工组织设计编制的原则贯彻国家工程建设的法律、法规、方针和政策，严格执行基本建设程序和施工程序，认真履行承包合同，科学地安排施工顺序，保证按期或提前交付业主使用；根据实际情况，拟定技术先进、经济合理的施工方案和施工工艺，认真编制各项实施计划和技术组织措施，严格控制工程质量、进度、成本，确保安全生产和文明施工，做好职业安全健康、环境保护工作；采用流水施工方法和网络计划技术，采用有效的劳动组织和施工机械，组织连续、均衡、有节奏的施工；（1）施工组织设计编制的原则科学安排冬雨期及夏季高温、台风等特殊环境条件下的施工项目，落实季节性施工措施，保证全年施工的均衡性、连续性；贯彻多层技术结构的技术政策，因时、因地制宜促进技术进步和建筑工业化的发展，不断提高施工机械化、预制装配化，改善劳动条件，提供劳动生产率；尽量利用现有设施和永久性设施，努力减少临时工程；合理确定物资采购及存储方式，减少现场库存量和物资损耗；科学地规划施工总平面。（2）施工组织设计的编制方法拟建工程中标后，施工单位必须编制实施性施工组织设计。工程实行总包和分包的，由总包单位负责编制施工组织设计，分包单位在总包单位的总体安排下负责编制分包工程的施工组织设计。对构造复杂、施工难度大以及采用新工艺和新技术的工程项目，要进行专业性的研究，组织有经验的技术人员或专家召开会议进行讨论。在施工组织设计编制过程中，要充分发挥各职能部门的作用，让不同部门的技术和管理人员参与到编制过程中来，合理地进行交叉配合设计。当形成较完整的施工组织设计方案之后，应组织参编人员及相关单位讨论研究，修改完善后形成正式的施工组织设计文件，送交主管部门审批。1.1.3施工组织设计的编制、审批2）施工组织设计的审批施工组织设计编制后，应履行审核和审批程序：施工组织总设计应由总承包单位的技术负责人审批，经总监理工程师审查后实施；单位工程施工组织设计应由承包单位技术负责人审批，经总监理工程师审查后实施；分部、分项或专项工程施工方案应由项目技术负责人审批，经监理工程师审查后实施。2）施工组织设计的审批对于危险性较大的分部分项工程在施工前应编制专项方案：建筑工程实行施工总承包的，专项方案应当由施工总承包单位组织编制；其中，起重机械安装拆卸工程、深基坑工程、附着式升降脚手架等专业工程实行分包的，其专项方案可由专业承包单位组织编制。危险性较大的专项方案应当由施工单位的专业技术人员进行审核，由施工单位技术负责人和总监理工程师签字后实施。对于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，施工单位应当组织专家对专项方案进行审查论证。1.2BIM概述1.2.1BIM的概念

BIM是以三维数字技术为基础，集成了各种相关信息的工程数据模型，可以为设计、施工和运营提供相协调且内部保持一致的项目全寿命周期信息化过程管理。麦格劳-希尔建筑信息公司对建筑信息模型的定义为：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，即利用计算机三维软件工具，创建建筑工程项目的完整数字模型，并在该模型中包含详细工程信息，能够将这些模型和信息应用于建筑工程的设计过程、施工管理、物业和运营管理等全建筑生命周期管理（BuildingLifecycleManagement,BLM）过程中。1.2.2BIM的发展历史

1975年，佐治亚理工大学教授ChuckEastman在AIA（美国建筑师协会）发表的论文提出了一种名为BuildingDescriptionSystem（BDS，建筑描述系统）的工作模式，该模式包含了参数化设计，由三维模型生成二维图纸，可视化交互式数据分析，施工组织计划与材料计划等功能。各国学者围绕BDS概念进行研究，后来在美国将该系统称为BuildingProductModels（BPM，建筑产品模型），并在欧洲被称为ProductInformationModels（PIM，产品信息模型）。经过多年的研究与发展，学术界整合BPM与PIM的研究成果，提出BuildingInformationModel（建筑信息模型）的概念。1986年由现属于Autodesk（欧特克）研究院的RobertAish最终将其定义为BuildingModeling（建筑模型），并沿用至今。

2002年，时任Autodesk公司副总裁的菲利普﹒伯恩斯坦（PhilipG.Bernstein）首次将BIM概念商业化，随AutodeskRevit产品一并推广。

1.2.3BIM软件的发展

1962年，道格拉斯·恩格尔巴特（DouglasC.Englebart，鼠标发明人）在《扩张人类智慧》一书中写道，“建筑师在电脑上输入一系列规范和数据，如6英寸的平面楼板，12英寸的混凝土墙等，这些场景就出现在电脑屏幕上了，并且经过对数据的检查、调整，形成了更详细的、内部关联的结构”。

1975年，BIM之父——佐治亚理工大学的查理斯·伊斯顿（CharlesEastman）教授在其研究的课题——数据库技术建立建筑描述系统“BuildingDescriptionSystem(BDS)”中提出“acomputerbaseddescriptionofabuilding”（基于建筑描述的计算机程序）。

1982年，物理学家GáborBojár在匈牙利布达佩斯创立了GraphiSoft公司，专注于3D建筑设计软件的研发。随后基于苹果Lisa操作系统发布了第一款ArchiCAD软件，使得ArchiCAD成为第一个运行在PC上BIM软件。随着计算机图形学的进一步发展，1985年美国参数技术公司（ParametricTechnologyCorporation,PTC）成立，并于1988年发布了第一版Pro/E三维参数化软件，成为市场上第一个参数化、基于关联特征的实体建模软件。1.2.3BIM软件的发展

1997年，参与研发Pro/E的IrwinJungreis和LeonidRaiz从PTC辞职，前往剑桥创立了自己的软件公司CharlesRiverSoftware，希望基于三维参数化技术开发一款功能超过ArchiCAD的建筑软件，去处理更为复杂的项目。直到2000年，新一代建筑设计软件Revit诞生了。

2002年，美国欧特克公司收购了CharlesRiverSoftware，将Revit软件作为Autodesk产品线的一部分进行推广。

2007年美国工程软件公司Bentley（奔特力，Microstation软件的开发商，一直在与Autodesk竞争）研发了一款名为GC（GenerativeComponents，生长构件）的软件。它利用编程的方式，在Microstation平台上自由生成任意规律变化的三维几何图形。这种利用数学参数化编程驱动生成几何图形的方式灵活性更高，很容易根据建筑师的要求生成更加灵活且极为复杂美观的图形。今天我们所看到的Rhino（犀牛）平台上的Grasshoper以及Revit平台上的Dynamo，均是采用这种理念的高级参数化软件。1.2.4BIM在中国的发展

Autodesk收购Revit后，于2004年在中国发布AutodeskRevit5.1版，BIM概念随之被引入中国。

最初，引入中国的BIM的全称为“BuildingInformationModel”，即利用三维建筑设计工具，创建包含完整建筑工程信息的三维数字模型，并利用该数字模型由软件自动生成设计所需要的工程视图，并添加尺寸标注等，使得设计师可以在设计过程中，在直观的三维空间中观察设计的各个细节。后来，随着对BIM理解的加深，Autodesk将国内的BIM概念开始演变为“BuildingInformationModeling”，即将“BIM”作为一种工程方法在工程领域中应用。除强调三维参数化的功能外，人们越来越多地发现BIM可以应用在工程的设计、施工、运维等各个阶段，成为名副其实的革命性工程管理办法。

（1）引入推广阶段

2004年，Autodesk公司推出“长城计划”合作项目，与在国内建筑业有重要地位的清华大学、华南理工大学和哈尔滨工业大学合作组建了“BLM-BIM联合实验室”，共同合作在大学课程中推广BIM软件技术。同时，Autodesk开始在各大设计院中开始推广以Revit为代表的BIM软件，助力设计院解决从CAD二维设计到三维协同设计的难题。

在2010年上海世博会期间，大量的特、异形建筑设计的出现，直接推动了BIM技术在工程设计领域的深入应用。

2010年，中建五局机电设备安装公司承接了香港恒隆地产在无锡投资的恒隆广场项目，恒隆集团要求在施工过程中应用BIM技术。经过研究与消化，成功地将以AutodeskRevit为代表的BIM技术应用于施工过程中，开拓了包括机电深化、机电出图、预留预埋检查等多项以施工应用为代表的BIM应用手段。

1.2.4BIM在中国的发展（2）政策引导阶段部门时间政策文件政策要点国家住房与城乡建设部

2011.5.20《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》

十二五期间，基本实现建筑企业信息系统的普及应用，加快建筑信息模型（BIM）、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用，推动信息化标准建设，促进具有自主知识产权软件的产业化，形成一批信息技术应用达到国际先进水平的建筑企业。2013.8.29《关于推进BIM技术在建筑领域应用的指导意见（征求意见稿）》

（1）2016年以前政府投资的2万平方米以上大型公共建筑以及省报绿色建筑项目的设计、施工采用BIM技术；（2）截止2020年，完善BIM技术应用标准、实施指南，形成BIM技术应用标准和政策体系；在有关奖项，如全国优秀工程勘察设计奖和工程质量最高的评审中，设计应用BIM技术的条件。2014.7.1《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》

推进建筑信息模型（BIM）等信息技术在工程设计、施工和运行维护全过程的应用，提高综合效益，推广建筑工程减隔震技术，探索开展白图代替蓝图、数字化审图等工作。部门时间政策文件政策要点国家住房与城乡建设部2015.4.14《关于推进BIM技术在建筑领域应用的指导意见》2016年起，政府投资的2万平方米以上大型公共建筑以及省报绿色建筑项目的设计、施工采用BIM技术；截止2020年，完善BIM技术应用标准、实施指南，形成BIM技术应用标准和政策体系；在有关奖项的评审中，设计应用BIM技术的条件。2016.8.23《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》

全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力，建筑业数字化、网络化、智能化取得突破性进展，企业信息化、行业监管与服务信息化、专项信息技术应用、信息化标准。江苏省住房与城乡建设厅

2017.10.26

《江苏建造2025行动纲要》到2020年，BIM技术在大中型项目应用占比30%；到2025年，BIM技术在大中型项目应用占比70%。

江苏省政府

2017.11.24《省政府关于促进建筑业改革发展的意见》

加快推进建筑信息模型（BIM）技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用；至2020年，全省建筑、市政甲级设计单位以及一级以上施工企业掌握并实施BIM技术一体化集成应用，以国有资金投资为主的新立项公共建筑、市政工程集成应用BIM的比例达90%。1.3BIM技术在项目全寿命周期中的应用中心的成立1.3.1BIM在前期策划中的应用

BIM在前期策划阶段的应用内容主要包括：现状建模、场地分析、成本核算、方案决策数据支撑、总体规划等。

在概念构思前期，项目场地、气候条件、规划条件等多方面信息会影响方案的决策，利用技术平台结合及相关的分析软件可以对设计条件进行判断分析，找出对项目影响最大的因素，使项目在策划阶段就朝着最有效的方向努力并做出适当的决策。

BIM的价值是通过可视化的互动漫游，对项目与周边环境的关系、朝向可视度、形体、色彩等进行比较，同时对经济指标等进行分析对比，解决功能与投资矛盾的决策，使策划方案更加合理，对下一步的方案与设计提供直观、带有数据支撑的依据。

1.3.2BIM在设计阶段中的应用在方案和施工图设计过程中，BIM所形成的成果是多维的、动态的，可以较好地、充分地就设计方案与参建各方进行沟通。包括建筑效果、结构设计、机电设备系统设计以及各类经济指标的对比等。方案阶段的模型可作为设计条件转到施工图设计阶段，同时施工图设计阶段的模型和基于模型的图纸，可以直观地指导现场施工。

BIM做设计的过程，是建筑、结构、设备各专业工程师协同的过程，基于一个模型进行设计，设计过程中各专业协同设计，实时进行专业之间的条件检查，更好地进行专业设计，避免了常规设计过程中大量错漏碰撞问题的出现，提高了设计质量和设计效率。1.3.2BIM在设计阶段中的应用基于BIM技术进行设计，有很多中技术方法，譬如从体量入手、从平面入手等，这样就能解决复杂形体设计，复杂部位深化优化、出图难的问题。基于BIM完成的设计成果，含有大量的信息，这些信息是在同一个模型中，可供不同的分析软件进行分析模拟，同时信息模型的唯一性，也保证各类分析结果是一致的。同时BIM的可出图性，可以导出各类预制构建的加工、安装定位图等，为实现工业化住宅提供了技术保障。1.3.3BIM在施工阶段中的应用施工组织设计可以在二维图纸基础上，建立三维模型，将二维的进度计划导入模型，根据场地模型，展示动态的四维施工组织与施工进度模拟，同时可以分阶段、分专业统计主要材料的工程量，提出釆购计划和资金使用计划，做到五维投资、进度控制。在建设项目开工之前，在BIM模型上进行“彩排”，精确、直观地进行施工组织模拟，提前进行各种方案的模拟，分析问题、解决问题，避免现场施工过程中出现的交叉作业施工“打架”带来的工期延误、投资浪费、质量安全风险隐患等。

BIM模型涵盖了项目的重要信息，既能做到详细地出施工图，又能解决局部构件的加工图、安装定位图，在设备专业，可以做出详细的施工管线综合排布、预留孔洞精确地定位，较好地解决了现场精细化施工问题。

针对装配式建筑、绿色建筑要求，可以通过BIM模型进行分析、优化。1.3.4BIM在竣工验收阶段的应用验收人员根据设计、施工阶段的模型，直观、可视化地掌握整个工程的情况，包括建筑、结构、水、暖、电等各专业旳设计情况，既有利于对使用功能、整体质量进行把关，同时又可以对局部进行细致地检查验收。

验收过程可以借助BIM模型对现场实际施工情况进行校核，譬如管线位置是否满足要求、是否有利于后期检修等。

通过竣工模型的搭建，可以很好地将建设项目的设计、经济、管理等信息融合到一个模型中，便于后期的运维管理单位使用，更好、更快地检索到建设项目的各类信息，为运维管理提供有力保障。

1.3.5BIM在运营维护阶段的应用基于可视化数据模型，对资产管理对象设施信息进行有效管理。BIM模型中含有大量的数据信息，可以将建设项目的二维、三维信息及材料设备、价格、厂家等信息全部包含在模型中，全面与现实相匹配，避免了信息分离及丢失，全面为维护管理提供基础信息。

基于BIM模型的设备信息资料统计，可以安排设备维护保养计划，及时对有些设备进行更新、维护，BIM技术科通过专门的接口与设备连接，将设备信息实时反映到模型上，根据设备的运行参数指标来了解设备的运行情况，科学、合理地制定维护计划。

企业或组织可以将所有资产建立起三维信息模型，通过对模型中所有资产信息的统计，及时更新，汇总出资产盘点情况表。便于对资产的统一经营与管理形成战略规划，提高资产利用率，使资产增值，创造更大效益。

2BIM模型策划目录2.1概述2.2BIM模型标准2.3BIM模型精细度2.4BIM建模规范2.5模型划分和基本建模要求2.6BIM建模软件熟悉BIM模型标准、BIM模型精细度和BIM建模规范了解模型划分和基本建模要求了解各种BIM建模软件的功能和特点学习要求

BIM模型标准、BIM模型精细度和BIM建模规范重点难点2.1概述2.1概述BIM模型是建设过程之初，由设计单位进行构建，并完成在此模型基础之上的规划设计、建筑设计、结构设计；在随后的施工阶段，该模型移交给施工承包单位，施工单位在此基础上，完成深化设计的内容在模型上的反映，完成施工过程中信息的添加，完成运维阶段所需信息的添加，最终作为竣工资料的一部分，将该模型提交给业主；到了运维阶段，业主或运维单位在该模型基础上，制定项目运营维护计划和空间管理方案，进行应急预案制定和人流疏散分析，查阅检索机电设备信息等。2.1概述BIM模型的来源设计单位咨询单位施工单位

BIM建模规则和操作标准上事先达成统一的约定，以执行手册的形式确定下来，在建模过程中贯彻执行，建模完成后严格审核。2.2BIM模型标准2.2BIM模型标准BIM模型的国家标准《建筑工程信息模型应用统一标准》《建筑工程信息模型存储标准》《建筑工程设计信息模型分类和编码标准》《建筑工程设计信息模型交付标准》《建筑工程施工信息模型应用标准》2.2BIM模型标准BIM模型的行业标准《专业P-BIM软件功能与信息交换标准》BIM模型的地方标准北京地方BIM标准《民用建筑信息模型设计标准》《天津市民用建筑信息模型设计技术导则》2.3BIM模型精细度2.3BIM模型精细度BIM模型精细度是表示模型包含的信息的全面性、细致程度及准确性的指标。反映对象真实几何外形、内部构造及空间定位的精确程度；采用简化或符号化方式表达其设计含义的准确性。在满足项目需求的前提下，宜采用较低的建模精细度，同时要符合建筑工程量计算要求及满足现行有关工程文件编制深度规定。

《建筑工程设计信息模型交付标准》对建筑工程设计信息模型各组成系统的各类信息粒度及建模精度作了具体要求。2.3BIM模型精细度建筑工程设计信息模型精细度分为五个等级等级英文名简称100级精细度LevelofDetail100LOD100200级精细度LevelofDetail200LOD200300级精细度LevelofDetail300LOD300400级精细度LevelofDetail400LOD400500级精细度LevelofDetail500LOD5002.3BIM模型精细度常规的建筑工程阶段和使用需求，其对应的模型精细度见下表阶段建模精细度阶段用途勘察/概念化设计LOD100项目可行性研究项目用地许可方案设计LOD200项目规划评审报批建筑方案评审报批设计概算初步设计/施工图设计LOD300专项评审报批节能初步评估建筑造价估算建筑工程施工许可施工准备施工招投标计划施工图招标控制价虚拟建造/产品预制/采购/验收/交付LOD400施工预演产品选用集中采购施工阶段造价控制项目竣工/运维LOD500精装修施工结算运行维护2.4BIM建模规范2.4BIM建模规范建模规范明确了模型的几何位置、不同专业的建模精度及深度、属性的要求等，通用规范包括以下内容：①建模软件标准，以确定各专业采用的建模软件及版本。②模型整合及数据交换，确定软件提交模型原始格式、BIM链接模型要求、浏览模型要求及BIM模型导出数据标准规范等。③建模公共信息，包括统一模型原点、统一单位、度量制、统一模型坐标系、统一楼层标高等。④模型文件命名规定，模型依照设计系统的拆分原则，将模型文件分为工作模型和整合模型两大类，工作模型是指设计人员输入包含建筑内容的模型文件，整合模型是指根据一定的规则将工作模型整合成为建筑系统模型。⑤模型构件颜色规定。2.4BIM建模规范在通用规范的框架下，各专业分包制定专业内部的专业建模标准，主要包括：①各专业模型构件级别的建模精度（LOD）。②机电系统划分规范，确定划分原则以及系统构件划分表，本层次的划分表中可以是专业级别，具体专业内的划分可以由各专业建模团队确定。③模型各类构件的分类及细化命名标准。④模型各类构件的关键属性录入要求。⑤模型数据导出标准。2.5模型划分和基本建模要求2.5模型划分和基本建模要求以超高层建筑建模为例，可按单体建筑物所处区域划分模型，对于结构模型可针对不同内容，再分别建立子模型。建筑主楼、裙房、地下结构按楼层划分结构主楼、裙房、地下结构按楼层划分，再按钢结构、混凝土结构、剪力墙划分机电主楼、裙房、地下、市政管线按楼层或施工缝划分总图道路、室外总体、绿化按区域划分2.5模型划分和基本建模要求构建模型的三个基本原则一致性合理性准确性建立模型需要考虑BIM应用的目的、建模工作量、准确性和建模成本的平衡，做到既要满足BIM应用，又不过度建模，避免造成工作量的浪费。2.6BIM建模软件2.6BIM建模软件2.6.1Autodesk（1）Revit1）易于上手，用户界面友好、直观；2）作为一个设计软件，功能强大，出图方便，能满足用户在方案设计阶段对模型创建的各种要求；3）有海量的软件自带的以及第三方开发的对象库；4）支持大量的BIM软件，可以链接到多个其他的BIM工具；5）支待项目中的各个参与方协同工作等。2.6.1Autodesk（2）AutoCADCivil3DCivil3D是根据相关专业需要进行了专门定制的土木工程道路与土石方解决的BIM建模软件。2.6.2BentleyBentley软件公司BIM建模相关软件包括：（1）BentleyArchitecture（2）BentleyStructural（3）BentleyBuildingMechanicalSystems（4）BentleyBuildingElectricalSystems（5）MicroStation2.6.2BentleyBentley的优点（1）Bentley的B样条曲线可以用于创建复杂曲面；（2）建模工具几乎涵盖了工程建设的各个行业；（3）Bentley有多种模块，支持自定义参数化对象，也可以创建复杂的参数组件；（4）Bentley支持多平台功能，有良好的扩展性。2.6.3DassaultSystemes（1）DigitalProject1）可创建复杂的大型项目，支持全局参数化定制；2）多个工具模块集成了丰富的工具集；3）拥有强大的三维参数化建模能力，可以进行深化设计。2.6.3DassaultSystemes（2）CATIA强大的曲面设计模块被广泛地用于异形建筑的BIM模型创建。2.6.4Nemetschek（1）Graphisoft

Archicad1）易于学习使用，用户界面良好；2）支持服务器功能，可以有效地促进参与方直接协同工作；3）有丰富的对象库，可应用于项目的各个阶段。2.6.4Nemetschek（2）VectorworksVectorworks提供了许多精简但强大的建筑及产品工业设计所需的工具模组，在建筑设计、景观设计、舞台及灯光设计、机械设计及渲染等方面拥有专业化性能。BIM模型是实现BIM应用的基础，BIM模型质量的优劣会直接影响BIM应用的效果。为了保证BIM模型的质量，在建模之前，需要根据模型的特点和应用需求，进行详细周密的策划，约定BIM模型的标准、模型的精细度、建模规范、模型划分和基本建模要求等。

合理选用BIM建模软件，以便于模型的建立与应用。本章小结1．查阅BIM模型相关的国家标准、行业标准、地方标准。2．解释BIM模型精细度（LOD）的定义，建筑工程各阶段对模型精细度有何要求？3．BIM建模规范包括哪些内容？4．BIM建模的基本原则有哪些？5．简述BIM建模软件AutodeskRevit的功能和特点。思考题3基于BIM的深化设计与数字化加工目录3.1概述3.2BIM在机电设备工程深化设计及数字化加工中的应用3.3BIM在钢结构工程深化设计及数字化加工中的应用3.4BIM在玻璃幕墙工程深化设计及数字化加工中的应用3.5BIM在混凝土预制构件加工和生产中的应用了解BIM技术在深化设计与数字化加工中的应用概况熟悉BIM在机电设备工程深化设计及数字化加工中的应用熟悉BIM在钢结构工程深化设计及数字化加工中的应用熟悉BIM在玻璃幕墙工程深化设计及数字化加工中的应用熟悉BIM在混凝土预制构件加工和生产中的应用学习要求

BIM技术在深化设计与数字化加工中的具体应用方式重点难点3.1概述3.1概述基于BIM的深化设计和数字化加工在日益大型化、复杂化的建筑项目中显露出相对于传统深化设计、加工技术无可比拟的优越性。有别于传统的平面二维深化设计和加工技术，基于BIM的深化设计更能提高施工图的深度、效率及准确性。基于BIM的数字化加工更是一个颠覆性的突破，基于BIM的预制加工技术、现场测绘放样技术、数字物流技术等的综合应用为数字化加工打下了坚实基础。3.1概述图3.12012年伦敦奥运会某会馆BIM模型图3.1概述图3.2某国际邮轮码头BIM模型图3.1概述通过BIM技术平台使深化设计与数字化加工有效结合，可实现从深化设计到数字化加工的信息传递，打通深化设计、数字化加工建造等环节。

通过BIM新型的应用技术，实现以创新的理念驱动行业间的交流与协作，充分发挥各自领域内的技术优势，创造建筑行业设计、安装新型产业链，开启全新施工模式。3.1.1基于BIM的深化设计深化设计的类型专业性深化设计：基于专业的BIM模型，主要涵盖土建结构、钢结构、幕墙、机电各专业、精装修的深化设计等。综合性深化设计：基于综合的BIM模型，主要对各个专业深化设计初步成果进行校核、集成、协调、修正及优化，并形成综合平面图、综合剖面图。3.1.1基于BIM的深化设计通过BIM技术的引入，每个专业角色可以很容易通过模型来沟通，从虚拟现实中浏览空间设计，在立体空间所见即所得，快速明确地锁定症结点，通过软件更有效地检查出视觉上的盲点。BIM模型在建筑项目中已经变成业务沟通的关键媒介，即使是不具备工程专业背景的人员，都能参与其中。工程团队各方均能给予较多正面的需求意见，减少设计变更次数。除了实时可视化的沟通，BIM模型的深化设计加之即时数据集成，可获得一个最具时效性的、最为合理的虚拟建筑，因此导出的施工图可以帮助各专业施工有序合理地进行，提高施工安装成功率，进而减少人力、材料以及时间上的浪费，一定程度上降低施工成本。3.1.1基于BIM的深化设计图3.3某高层地下室BIM模型3.1.1基于BIM的深化设计图3.4某钢结构节点BIM模型3.1.1基于BIM的深化设计通过BIM的精确设计后，可大大降低专业间交错碰撞。各专业分包利用模型开展施工方案、施工顺序讨论，可以直观、清晰地发现施工中可能产生的问题，并给予提前解决，从而大量减少施工过程中的误会与纠纷。为后续阶段的数字化加工、数字建造打下坚实基础。3.1.2基于BIM的数字化加工基于BIM的数字化加工将包含在BIM模型里的构件信息准确地、不遗漏地传递给构件加工单位进行构件加工，这个信息传递方式可以是直接以BIM模型传递，也可以是BIM模型加上二维加工详图的方式，由于数据的准确性和不遗漏性，BIM模型的应用解决了信息创建、管理与传递的问题。BIM模型、三维图纸装配模拟、加工制造、运输存放、测绘、安装的全程跟踪等手段为数字化建造奠定了坚实的基础。

基于BIM的数字化加工建造技术是一项能够帮助施工单位实现高质量、高精度、高效率安装完美结合的技术。3.2BIM在机电设备工程深化设计及数字化加工中的应用

一、管线综合技术核心——利用计算机技术构建三维虚拟模型

检测各专业管线碰撞冲突，消除二维设计的弊端，形成施工图

实现“零变更”施工深化设计——施工图设计单位一般不提供BIM服务市场现状BIM咨询公司良莠不齐，施工经验欠缺，出图质量不高

少数成熟的机电安装总包公司BIM深化设计能力较强

BIM定义——风、水、电等机电专业管线在平面、立面、剖面中的定位

指导现场管线施工安装的实现平衡技术——利用计算机进行施工前的模拟预装配

合理、紧凑布置机电工程各专业管线

避免施工管线交叉或斜接不当管线综合

一、管线综合管线综合主要是应用于机电安装工程的施工管理技术，涉及到机电工程中给排水、暖通、电气等专业的管线安装，往往是工程施工中的重点及难点。1、管线综合价值（1）进行方案合理优化，避免材料浪费（2）建立模型后可以出任意平面或剖面图有利于指导现场施工（3）为选择综合支架提供方案依据（4）合理排布，避免返工，保证工期总体原则尽量利用梁内空间并尽可能压缩梁下机电管线的布置层数。在满足转弯半径条件下，空调风管和有压水管均可以通过翻转到梁内空间的方法，避免与其他管道冲突，保证路由通顺，满足层高要求垂直立面布置保温管道在上，不保温管道在下小口径管道应尽量支承在大口径管道上方或吊挂在大管道下面不经常检修的管道排列在上，检修频繁的管道排列在下水平横管布置大口径管道靠墙安装，小口径管道排列在下面。

管道少的管道靠墙壁安装，支管多的管道排列在外面。不经常检修的管道靠墙壁安装，经常检修的管道排列在外面。管道间距管道间距以便于对管子、阀门及保温层进行安装及检修为原则。避让原则分支管道让主干管道小管道让大管道有压力管道让无压力管道冷水管避让热水管道附件少的管道避让附件多的管道临时管道避让永久管道，新建管道避让所有管道低压避让高压预留机电末端空间整个管线的布置过程中考虑到以后送回风口、灯具、烟感探头、喷洒头等的安装合理地布置吊顶区域机电各末端在吊顶上的分布,以及电气桥架安装后放线的操作空间及以后的维修空间电缆布置的弯曲半径不小于电缆直径的15倍123456

一、管线综合2、管线综合原则

一、管线综合3、管线综合深化设计流程

二、碰撞检测碰撞检测是BIM技术在机电安装最常用的功能，通过RevitMep进行管线综合和优化后，将通风、喷淋、消火栓、给排水、电缆桥架、建筑结构、空调水、消防等专业模型导入Navisworks软件进行碰撞测试，找出不同专业之间的碰撞点，然后进行模型优化，在确保模型“零”碰撞的情况下，利用模型直接导出二维深化设计图纸。在管线较为复杂的区域通过BIM模型的综合、修改、调整、形成更多方位剖面图，使得设计图纸更具可视化。

二、碰撞检测碰撞检测分为两类:硬碰撞和软碰撞。硬碰撞是指实体与实体之间的交叉碰撞。软碰撞是指实体间实际并没有碰撞，但间距和空间无法满足相关施工要求。例如空间中的两根导管并排架设时，因为要考虑到安装、保温等要求，两者之间必须一定的间距，如果这个间距不够，即使两者之间未直接碰撞，但其设计是不合理。1、碰撞类型

二、碰撞检测2、案例分析B1层机电管综模型进行碰撞检测时，要事先制定碰撞检测的优先级，并遵循检测优先级顺序进行检测:即首先进行土建碰撞检测，然后进行设备内部各专业碰撞检测，最后进行对结构与给排水、暖、电等专业碰撞检测。碰撞检测完成后，即时调整或重新布局有碰撞的地方，并修改设计模型。通过碰撞检测不仅能够保证工程的进度、质量和成本，而且能够为后期运营使用带来效益。项目中常见碰撞检测包括以下内容：（1）建筑与结构专业的碰撞（2）设备内部各专业碰撞检测（3）建筑、结构专业与设备专业碰撞

二、碰撞检测梁与门碰撞排风管与给排水管碰撞多处管线碰撞空调排水管与结构梁相撞

二、碰撞检测

二、碰撞检测

二、碰撞检测

二、碰撞检测4层，轴7a-7至10交轴7a-j至7a-k区域暖通专业平面参考问题：左图蓝框部分层高3.4m，绿圈部分梁底2.35m。此处过风管1600X320，管底1.950m；详见右图剖面。剖面1参考

三、净高优化管线净高优化是用来解决管线综合设计过程中因设计人员过失导致在某个区域内的净空不满足设计规范或使用的要求。应用BIM技术进行净高控制，通过建立一个标高检查过滤器，依据要求设置好相应的最低管线标高，设置过滤器所显示的颜色，应用过滤器后低于设置标高的管线即会通过相应的颜色显示出来；建立一个天花板平面，按要求设置好天花板标高，通过碰撞检测功能检测天花板跟管线之间的碰撞问题，即可查询不满足净高的区域位置。

三、净高优化如图所示，为某地下室优化前MEP布置方案，系统最低处到该层楼面的高度3m，不能满足日常货车行驶需求，利用BIM技术进行分析，发现风管、水管、桥架布置混乱，未充分利用空间，优化后将水管和风管进行分层布置，充分考虑水平和垂直空间，最终系统最低点到楼板净空提高了0.14m。1、案例分析调整前调整后

三、净高优化为保证整体净空能够完全满足使用需求，可利用设置好参数的货车模拟漫游，检测货车通过碰撞点，及时发现净高不足或碰撞位置。空间布局是在对所有机电管线碰撞检查且进行调整完之后所考虑的方案，这是运用了BIM技术的可视化功能。深化设计技术人员能够通过创建的3D模型查看任意构件，并且得到该构件的具体位置和属性。通过BIM技术的这类功能，解放了人类大脑，不再用绞尽脑汁的空间想象，并且弥补了技术人员专业知识的不足，保证深化设计后机电图纸的准确性，这是传统方法所不具备的功能。1、案例分析

四、综合支吊架设计传统施工方法是各专业依据深化设计图各自为政，加工和安装自己专业的吊架，其缺点是吊架整齐不一、五花八门，有丝杆吊杆、角钢、槽钢等，设置单独的支吊架就会出现由于支吊架的吊杆过多，导致吊顶上方支吊架无法生根或管线及支架间过分拥挤导致无法设置检修通道等现象，同时各专业管线安装使用单独支吊架时钢材用量大。在安装中通风管道的宽度已经占据了走廊的宽度空间，其他管线的吊架根本无法生根安装，有时不得不借助设备房的墙体作为吊架固定点，造成支吊架管线布局散乱，不能合理利用空间，既浪费材料和人力，且工作效率低，工程进度慢，协调问题多。借助BIM技术对综合排布完成的管线进行不同专业之间的综合支吊架设计，按照“风上、电中、水下”的布置原则，分层排布在综合吊架的各层横担上，保证管线排部有序，美观大方，避免各机电安装专业施工阶段管路交叉打架、衔接不当造成返工。

五、确定管道洞口管线在建筑结构中密集排布，肯定需要预留洞口，能否准确的的定位洞口，这是施工阶段重要解决的问题。传统的解决方式是在施工遇到问题之后，由深化设计技术人员通过自己丰富的专业知识以及良好的空间想象能力绘制出大概预留洞口的位置，但是这种方法很容易出现偏差。当运用BIM技术之后，创建的BIM模型能够直观表达机电管线的走向，由此可确定预留洞口的位置，不会出现遗漏、偏差等问题，深化设计技术人员的工作效率得到提升，并且解决了反复检查施工图纸和返工的问题。利用Navisworks软件把建筑、结构及机电模型整合在一起，通过全方位的查看整合后的模型，大概记住需要预留洞口的位置，再利用该软件的碰撞检查功能检查机电管线与建筑结构模型的碰撞点，利用碰撞点准确的对预留洞口定位。生成预留洞，指导施工在完成碰撞检测后，通过对穿墙管线的预埋进行优化，为结构施工预留洞提供指导。地下室预留洞开动套管3.3BIM在钢结构工程深化设计及数字化加工中的应用3.3.1概述钢结构工程的实施过程如果要向“流水线化”转变仍然需要在很多方面进行调整。首当其冲的就是：确保数据资料贯穿实施过程的始终。BIM正好能够在这个过程中承担数据的载体，成为深化设计到工厂加工过程中的重要部分。在整个加工过程中，为配合BIM数据的识别和调用，所有的设备都优先采用数字化驱动的加工方式，例如数控机械、机器人或机器手等。3.3.2BIM和钢结构深化设计的融合南京火车站工程钢结构总面积22万m2，构件数量4万件，主站房用钢重量8万t，合计总用钢量（包括站区雨篷、附属钢结构工程）11万t；钢材多是非国标截面，制作复杂。使用三维设计软件，准确绘制了三维空间模型，并转化成精确的加工图纸和安装图纸，提供了所需的一切精确数据。3.3.2BIM和钢结构深化设计的融合南京火车站工程图3.5梁柱节点3.3.2BIM和钢结构深化设计的融合南京火车站工程图3.6生成图纸3.3.2BIM和钢结构深化设计的融合南京火车站工程图3.7构件加工3.3.2BIM和钢结构深化设计的融合2010年上海世博会芬兰馆——“冰壶”采用三维深化设计软件，把复杂纷乱的连接节点以三维的形式呈现出来，显示出所有构件之间的相互关系。通过这样的设计手段，保证了异型空间结构的三维设计，提高了工作效率和空间定位的准确性。3.3.2BIM和钢结构深化设计的融合

2010年上海世博会芬兰馆——“冰壶”图3.8梁柱节点3.3.2BIM和钢结构深化设计的融合

2010年上海世博会芬兰馆——“冰壶”图3.9结构系统3.3.2BIM和钢结构深化设计的融合深化设计的数据需要为后续加工和虚拟拼装服务，需注意以下几点（1）标准化编号需要编列便于人识别的构件编号，通过构件的编号可以让工程师快速找到该构件的所在位置或者相邻构件的识别信息。编号系统必须通过数字和英文字母的组合表述出以下内容：①建筑区块；②轴线位置；③高程区域；④结构类型（主结构、次结构、临时连接等）；⑤构件类型（梁、柱、支撑等）。3.3.2BIM和钢结构深化设计的融合深化设计的数据需要为后续加工和虚拟拼装服务，需注意以下几点（1）标准化编号上海自然博物馆新馆工程——“细胞墙”图3.10“细胞墙”结构效果图图3.11节点编号示意图3.3.2BIM和钢结构深化设计的融合深化设计的数据需要为后续加工和虚拟拼装服务，需注意以下几点（2）关键坐标数据记录在构件信息列表里加入控制点理论坐标，则既便于工程师快速识别，又能够辅助后续工作。坐标点的选取应根据实际情况的需要而确定，例如，规则的梁和柱往往只需要记录端部截面中点即可，而复杂节点就比较适合选择与其他构件接触面上的点。这些坐标数据需要被有规则地排列以便于调取。3.3.2BIM和钢结构深化设计的融合深化设计的数据需要为后续加工和虚拟拼装服务，需注意以下几点（3）数据平台架设BIM应用与深化设计的融合不单是建立模型和数据应用，还需要在管理上体现融合的优势。建立一个数据平台，这个数据平台不仅要作为文件存储的服务器，也要为团队协作和参与单位交流提供服务。所有的数据和文件的发布、更新都要第一时间让所有相关人员了解。3.3.3BIM与数字化加工实施的整合2010年上海世博会世博轴工程——“阳光谷”（1）铸钢节点首先，将各不相同的铸钢节点按一定的截面规格分解成标准模块，然后将标准模块按最终形状组合成模，再加以浇注成型。该工艺创造性地改变了对应不同形式节点需加工不同模型的思路，可大大节省模型制作时间及费用，非常适合类似阳光谷这种具有一定量化且又不尽一致的铸钢节点。3.3.3BIM与数字化加工实施的整合2010年上海世博会世博轴工程——“阳光谷”（1）铸钢节点其次，采用高密度泡沫塑料压铸成标准模块，利用机器人技术进行数控切割和数控定位组合成模，大大提高了模型的制作加工精度及效率。图3.12泡沫塑料块图3.13机器人数控切割3.3.3BIM与数字化加工实施的整合2010年上海世博会世博轴工程——“阳光谷”（1）铸钢节点然后，采用熔模精铸工艺（消失模技术），提高铸件尺寸精度和表面质量。图3.14节点泡沫塑料模型图3.15铸钢节点

3.3.3BIM与数字化加工实施的整合2010年上海世博会世博轴工程——“阳光谷”（1）铸钢节点阳光谷共有实心铸钢节点573个，且各不相同，如采用传统的模型制作工艺，需加工相同数量的模型，即573个。每个模型都先需要制作一副铝模再压制成蜡模或塑料模型，每副铝模制作周期约2星期，且只能使用一次，光模型制作时间对工程进度来说就是相当大的制约，无法满足施工要求。现采用组合成模技术，按不同截面划分为11种形式，则节省模具数量达98%,节省模具费用500多万元，时间上也大大节约。

3.3.3BIM与数字化加工实施的整合2010年上海世博会世博轴工程——“阳光谷”（2）焊接节点散板拼接焊接节点主要是将节点分散为中心柱体和四周牛腿两大部分，如图所示，分别加工，最后组拼并焊接形成整体。

3.3.3BIM与数字化加工实施的整合2010年上海世博会世博轴工程——“阳光谷”（2）焊接节点首先将节点的每个牛腿按照截面特性做成矩形空心块体，然后利用机器人进行精确切割，形成基础组拼件，如图所示。

3.3.3BIM与数字化加工实施的整合2010年上海世博会世博轴工程——“阳光谷”（2）焊接节点在完成了节点所有基础组拼件的加工后，即需要组拼并焊接，形成完整节点。如图所示，焊接主要分为两个步骤：打底焊以及后期填焊；整个过程必须保证焊接的连续性和均匀性。

3.3.3BIM与数字化加工实施的整合2010年上海世博会世博轴工程——“阳光谷”（2）焊接节点整板弯扭焊接主要是将节点的上下翼缘板分别作为一个整体，利用有关机械进行弯扭以保证端部能够达到设计要求的位置，之后在将节点的腹板和构造板件组合进行整体焊接。在完成节点的制作过程以后需要对节点的断面进行机加工处理。阳光谷作为曲面、异型精细钢结构，其加工精度较之常规钢结构来说要求更高。尤其是节点牛腿各端面，其精度将直接影响到安装的精确性。

3.3.3BIM与数字化加工实施的整合2010年上海世博会世博轴工程——“阳光谷”（2）焊接节点

图3.19端面加工专用机床3.4BIM在玻璃幕墙工程深化设计及数字化加工中的应用3.4.1 在玻璃幕墙工程中应用BIM技术的准备建筑设计的BIM模型延续至幕墙设计时，能直观地表达建筑效果。但其所存储的信息仅限于初步设计阶段，尤其是对于材料、细部尺寸以及幕墙和主体结构之间的关系的信息都很少。而这些信息和构件细部等，都是在幕墙深化设计、加工过程中进行完善的，这一过程称之为“创建工厂级幕墙BIM模型”。工厂级BIM模型的创建贯穿了幕墙设计、加工、装配等阶段。创建工厂级幕墙BIM模型首先需要依据建筑设计提供的BIM模型或自行创建的建筑模型，对幕墙系统进行深化设计，进而对BIM模型中的构件进行细化，且随着构件的不同处理阶段，不断完善和调整模型。

3.4.1 在玻璃幕墙工程中应用BIM技术的准备Revit软件创建幕墙BIM模型的优势①模块化：由于Revit软件的模块化功能，可以将外幕墙不同类型单元做成不同的幕墙嵌板族，这样就可以根据单元类型创建族，同一种类型的单元应用同一个族，从而大大减少工作量。②参数化：对于外幕墙中同一种类型的嵌板族，其各种构件的定位可以利用参照线及参照面定位，并为参照线和参照面设置定位参数，使单元板块尺寸上的变化可以应用参数调节。③类型参数与实例参数：根据参数形式的不同，将参数分为类型参数与实例参数，实例参数是族的参数，可以分别为每个族调整参数；而类型参数则是一个类型的所有族的参数，调节类型参数则所有该类型的板块自动跟着变化。

3.4.1 在玻璃幕墙工程中应用BIM技术的准备Revit软件创建幕墙BIM模型的流程①创建幕墙定位系统。受限于Revit软件平台建模功能的薄弱，形体复杂的幕墙模型首先需要创建定位体系。在目前软件开发情况下，定位系统的功能一般可由CAD完成。即楼层标高平台和幕墙定位线需先在CAD中创建，并将之引入Revit软件平台。②通过幕墙嵌板族创建幕墙单元。采用幕墙嵌板族，将单元面板、台阶构造及竖挺做在嵌板族里，且台阶宽度的变化靠嵌板族中参数调节。相当于一个单元做成一个嵌板。③将幕墙单元导入项目的幕墙定位系统，并输入台阶参数，以获得模型中每区每层的幕墙板块台阶尺寸。

3.4.1 在玻璃幕墙工程中应用BIM技术的准备Revit软件创建幕墙BIM模型的流程④创建幕墙支撑体系。同样经过定位、创建构件族、创建构件单元、构件单元导入等环节，创建符合施工精度要求的工厂级BIM模型，如图所示。

3.4.2基于BIM模型的工作界面划分建筑中包含的各专业很多，包括土建、钢结构、幕墙、机电等，这些不同专业之间的工厂级BIM模型应由各专业分包按照一定的规则结合本专业的特点自行制定。通过将各专业之间的BIM模型组织在一起，能有效地发现各专业之间模型的碰撞问题，同时，分析不同专业之间交接界面的设计等。①精确界定各专业之间的工作界面划分。②判断深化设计对产品的最终选型是否合理。③分析不同专业之间的相互关系以及设计合理性。

3.4.3基于BIM模型的幕墙深化设计BIM技术对幕墙深化设计具有重要的影响建筑设计信息传达的可靠性大大提高深化设计过程中更合理的幕墙方案的选择判定深化设计出图

3.4.3基于BIM模型的幕墙深化设计上海某超高层工程外幕墙单元板块共计19759块，依据建筑成形原则所产生幕墙从下至上是始终变化的。为了匹配这一建筑效果同时实现平滑过渡的原则，每层幕墙单元板块的尺寸都是变化的。由于塔楼的旋转缩小，上下层交接位置的凹凸台尺寸也是逐渐变化的。从理论上来说，优化前每个单元板块都不一样，整个塔楼有近两万种的板块种类，基本没有通用性，这就给实际施工带来巨大的挑战。

3.4.3基于BIM模型的幕墙深化设计上海某超高层工程外幕墙通过项目的BIM模型的数据导出功能，结合数据分析软件，基于建筑形态设计原则，对幕墙单元板块的种类进行优化。综合考虑建筑120°对称的特性，同时结合工程上幕墙偏差允许的范围一般至少为2mm,以及转接件可调节量等特点，最终将单元板块减少至约七千种，同时大大增加了同一种规格板块的数量。通过BIM模型的构件分析功能，可以快速准确地分析出同一种类型幕墙构件的数量，即使它们在不同的分区之内。

3.4.3基于BIM模型的幕墙深化设计上海某超高层工程外幕墙基于精确创建的工厂级BIM模型，可以任意输出所需的建筑楼层剖面、平面甚至细部构造节点，满足工程施工深化设计要求，如图所示。

图3.21基于BIM模型的深化图纸3.4.3基于BIM模型的幕墙深化设计Rhino软件更擅长于进行三维建模、划分幕墙表皮分格，它是一款基于NURBS的造型软件，具有非常强大曲面建造功能。跟其他BIM三维建模软件相比，Rhino软件有以下几点优势：①与建筑工程制图最常用的AutoCAD等软件有对接接口，可以互相导入进行无缝搭接，具有良好的兼容性。②操作简单，容易上手，而且没有很高的硬件要求，在一般配置的计算机上就可以运行。③建模功能强大，且建模后误差很小，此误差在建筑单位级别中可以忽略不计（小于1mm)。④Rhino软件建模非常流畅，它所提供的曲面工具可以精确地制作所有用来作为渲染表现、动画、工程图用的模型。⑤Rhino软件对建立好的NURBS三维模型还能进行曲率分析、对幕墙表皮板块划分、表皮划分等一系列幕墙加工图的铺助工作。

3.4.4 基于BIM的幕墙数字化加工幕墙产业本身属于易流程化的行业，尤其是采用单元式幕墙的项目，从设计制图、工厂制造、运输存储、现场安装等各环节基本实现了流程化，引入BIM技术，能大大提高整个产业链的效率。（1）设备材料统计运用创建的幕墙BIM模型，可以方便快速地对项目中运用的不同构件的种类材质进行统计。同时，对每一种同类型不同规格单元中所用的材料按要求自动生成定额表，可与Excel等数据处理软件链接使用，对数据进行更新。

3.4.4 基于BIM的幕墙数字化加工（2）幕墙构件加工通过BIM参数化模型，可以轻松地得到不同单元板块的尺寸数据。单元板块内的构件之间按照幕墙深化设计原则也会产生一个可以被公式定义出来的关系，而将这个关系植入单元板块内部，就可以方便地通过参数化引擎驱动单元板块内部所有关联构件随着某一个尺寸的变化而变化。通过BIM参数化模型，往往只需要将其中的3D单元构件摘取出来，在平面图中加以适当的标注即可使用，工作效率大大增加，减少了错误概率。

3.5BIM在混凝土预制构件加工和生产中的应用3.5BIM在混凝土预制构件加工和生产中的应用将BIM技术应用于产业化住宅预制混凝土构件的深化设计、生产加工等过程，能够提高预制构件设计、加工的效率和准确性。可以及时发现设计、加工中的偏差，便于在实际的生产中改进。本节主要介绍BIM技术在预制构件深化设计、模型建立、模具设计、加工和运输中的应用。

3.5.1 预制构件的数字化深化设计使用BIM软件对建筑模型进行碰撞检测，不仅可以发现构件之间是否存在干涉和碰撞，还可以检测构件的预埋钢筋之间是否存在冲突和碰撞，根据碰撞检测的结果，可以调整和修改构件的设计并完成深化设计图纸。

图3.23利用BIM模型进行预制梁柱节点处的碰撞检测3.5.1 预制构件的数字化深化设计采用BIM技术建立的信息模型深化设计完成之后，可以借助软件进行智能出图和自动更新，对图纸的模板做相应定制后就能自动生成需要的深化设计图纸，整个出图过程无须人工干预。有别于传统CAD创建的数据孤立的维图纸，一旦模型数据发生修改，与其关联的所有图纸都将自动更新。图纸能精确表达构件相关钢筋的构造布置，各种钢筋弯起的做法、钢筋的用量等可直接用于预制构件的生产。例如，一栋三层的住宅楼工程，建筑面积为1000m2，从模型建好到全部深化图纸出图完成只需8天时间。通过BIM技术的深化设计减少了深化设计的工作量，避免了人工出图可能出现的错误，大大提高了出图效率。

3.5.1 预制构件的数字化深化设计上海某预制装配式框架结构体系工程建筑面积为1000m2，建筑高度为14.1m，地上3层，梁柱节点现浇及楼板是预制现浇叠合，其他构件工厂预制，预制率达到70%以上。该工程的建设采用BIM技术进行了深化设计，建设团队对Tekla进行二次开发，除一些现浇构件外，把标准的预制构件都做成参数化的形式。通过参数化建模极大地提高了工作效率，经过实践统计，如果手动配筋，所有墙板修改完成最快也需要两个人一周的时间，而通过参数化的方式，建筑整体结构模型搭建起来只需一个人2天的时间，大大提高了深化设计的效率。

3.5.1 预制构件的数字化深化设计上海某预制装配式框架结构体系工程

图3.24预制柱的参数化界面3.5.2预制构件信息模型建立在预制构件深化设计的基础上，可以借助Solidworks软件、AutodeskRevit系列软件和Tekla

BIMsight系列软件等建立每种类型的预制构件的BIM模型。模型中包括钢筋、预埋件、装饰面、窗框位置等重要信息用于后续模具的制作和构件的加工工序，该模型经过深化设计阶段的拼装和碰撞检查，能够保证其准确性和精度要求。

3.5.2预制构件信息模型建立

图3.25预制构件的BIM模型3.5.2预制构件信息模型建立

图3.25预制构件的BIM模型3.5.3 预制构件模具的数字化设计采用BIM技术的预制构件模具的数字化设计，是在建好的预制构件的BIM模型基础上进行外围模具的设计，最大程度地保证了预制构件模具的精度。

图3.26带窗外墙挂板构件及模具3.5.3 预制构件模具的数字化设计

图3.27无窗外墙挂板构件模具及阳台板模具3.5.3 预制构件模具的数字化设计

图3.28阳台板构件及模具3.5.3 预制构件模具的数字化设计

图3.29楼梯板构件及模具3.5.3 预制构件模具的数字化设计可以对模具各个零部件进行结构分析及强度校核，合理设计模具结构。如图所示为预制墙板模具中底模、端模零部件的拆分，用于进行后续的结构和强度验算。

3.5.3 预制构件模具的数字化设计可以在虚拟的环境中模拟预制构件模具的拆装顺序及其合理性，以便在设计阶段进行模具的优化，使模具的拆装最大限度地满足实际施工的需要。

图3.31预制墙板模具的拆装模拟3.5.4 预制构件的数字化加工预制构件的数字化加工基于上述建立的预制构件的信息模型，以预制凸窗板构件为例，该模型中包含了尺寸、窗框位置、预埋件位置及钢筋等信息。得益于三维模型，使得该图纸的可视化程度大大提高，工人按图加工的难度降低，这可大大减少因图纸理解有误造成的构件加工偏差。3.5.4 预制构件的数字化加工图3.32预制墙板加工图纸3.5.4 预制构件的数字化加工可以根据预制构件信息模型来确定混凝土浇捣方式，以预制凸窗板构件为例，根据此构件的结构特征，墙板中间带窗，构件两侧带有凸台，构件边缘带有条纹，通过合理分析，此构件采用窗口向下、凸台向上的浇捣方式。3.5.4 预制构件的数字化加工图3.33预制凸窗板构件模型及混凝土浇捣方式3.5.5预制构件的模拟运输基于预制构件信息模型中的构件尺寸信息和重量信息，可以实现电脑中对预制构件虚拟运输的模拟。可以模拟出最优的运输方案，最大程度满足预制构件运输的能力。

3.5.5预制构件的模拟运输图3.34预制构件运输的模拟图3.35预制构件运输的实况基于BIM的深化设计在日益大型化、复杂化的工程中显露出相对于传统深化设计无可比拟的优越性。有别于传统的平面2D深化设计，基于BIM的深化设计更能提高施工图的深度、效率及准确性。通过BIM的精确设计后，可以大大减少专业间交错碰撞，且各专业分包利用模型开展施工方案、施工顺序讨论，可以直观、清晰地发现施工中可能产生的问题，并一次性给予提前解决，大量减少施工过程中的误会与纠纷，也为后阶段的数字化加工、建造打下坚实基础。基于BIM的数字化加工是一个颠覆性的突破，基于BIM的预制加工技术、现场测绘放样技术、数字物流等技术的综合应用为数字化加工打下了坚实基础。本章小结1．收集有关BIM技术在深化设计与数字化加工中应用的具体案例，总结其应用点及应用价值。2．通过案例或文献了解BIM技术在深化设计与数字化加工中应用还存在哪些主要问题。3．总结BIM技术在深化设计与数字化加工中应用的常用软件和硬件。思考题基于BIM的进度计划编制进度计