工程管理信息系统课件：BIM 软件应用

工程管理信息系统

BIM软件应用BIM基础建模软件常见的BIM工具软件工程建设过程中的BIM软件应用常用BIM软件本章教学目标1.了解BIM相关基础建模软件2.了解常见的BIM工具软件3.了解工程建设过程中的BIM软件应用情况9.1BIM基础建模软件9.1.1BIM基础建模软件介绍BIM基础软件主要是建筑设计建模软件，其主要任务是进行三维设计。建立的可视化模型基于BIM技术，是后续BIM相关应用软件操作的基础BIM基础软件基于BIM技术的特点，BIM基础建模软件具有以下3个特征维模型的可视性与可编辑性这是模型建立的基础。应用三维图形技术，能够实现任意三维实体的创建和编辑；同时，建筑及构件可以以三维的方式直观地呈现出来，并能够根据需要全方位、各角度地观察模型持常见的建筑构件库BIM基础建模软件不再是单纯具有几何信息的图形，而是具有属性信息的虚拟模型。因此，BIM基础软件中，应提供让用户根据需要进行快速建模的内置构件库，包括梁、板、柱、墙、门窗、楼梯等构件。用户在建模的过程中，可以在构件库中选择要创建的构件类别、形式，然后输入相应的参数。这样大大提高了建筑实施的可行性持三维数据交换标准一体化是BIM技术的优点之一，BIM技术可以从设计到施工再到运营，贯穿始终。而这一过程又不是一款软件能够解决的，这就要求BIM应用软件之间必须能够互通。BIM建模软件作为BIM技术的基础，应能将其建立的模型通过IFC等标准输出，为其他BIM应用软件再利用9.1BIM基础建模软件BIM初步概念建模软件BIM核心建模软件BIM建模软件的选择信息化检查管理9.1.2BIM模型创建软件分类根据不同的使用阶段，BIM基础建模软件大致可分为以下两类：BIM初步概念建模软件BIM核心建模软件9.1BIM基础建模软件在设计阶段初期，设计者需要通过与业主多次沟通来确定设计方案。模型形体的变更、体块的推敲和方案的论证是这一阶段的工作重点。因此在建模过程中，建模方式的便捷性和灵活性就显得极为重要目前，较为流行的概念建模软件以SketchUp最具代表性常用于设计前期概念建模的BIM软件是Trelligence开发的AffinityBIM初步概念建模软件9.1BIM基础建模软件设计阶段之初的设计方案，通过BIM初步概念建模软件的三维建模以及分析论证，得到的成果在进入下一阶段时，还需将其转换到BIM核心建模软件中进行设计深化。BIM核心建模软件(BIMAuthoringSoftware)是BIM技术应用的基础。它不仅仅是建筑层面上的建模，而且涉及结构、设备、施工等专业多学科的综合协同建模随着BIM技术的不断发展，BIM核心建模软件也变得多种多样BIM核心建模软件Revit系列DigitalProjectBentleyBIM系列ArchiCADRevit系列(RevitArchitecture,RevitStructure,RevitMEP)本系列软件由美国的Autodesk公司开发。Revit系列软件包含了建筑、结构、设备3个独立的软件，它可以帮助各专业设计人员从方案概念到施工阶段进行模型设计、性能优化并更加高效地协作Revit系列软件有以下核心特性：互操作性1双向关联2参数化构件3协同共享49.1BIM基础建模软件BentleyBIM系列(MicroStation、BentleyArchitecture、BentleyStructural、BentleyBuildingMechanicalSystems，BentleyBuildingElectricalSystems等)本系列软件由美国的BentleySystem公司开发。MicroStation是一款用于三维建模、文件编制、可视化的软件。它可以直观地设计建模，不仅可以进行精准的2D绘图，还可以利用设计工具建立可编辑曲线、网格和实体模型，并实现3D与2D文件的交互使用。同时，还采用Luxology渲染引擎技术，可以对模型进行实时渲染和动画以加强可视化的真实性。另外，MicroStation除是可用于工程设计的设计和建模软件外，还是一个平台软件。它可以以DGN格式统一管理Bentley公司所有软件的文档，实现数据互通，具有强大的处理大型工程的能力。9.1BIM基础建模软件ArchiCADArchiCAD由匈牙利的Graphisoft公司开发，是世界上第一款BIM软件，基于三维实体模型，具有强大的二维图形生成、施工图设计和参数计算功能。软件可以进行大型复杂的模型创建，其“预测式后台处理”机制，能更快、更好地实现即时模型更新，生成复杂的模型细节。另一个特色就是GDL技术。GDL是一种参数化编程语言，类似于BASIC。它描述了门、窗、家具、楼梯等结构要素，并在平面图中代表其2D符号三维实体对象，这些对象被称为库零件，与Revit的族类似。另外，软件自带的壳体工具和改进的变形体工具使得ArchiCAD能够在本地BIM环境中直接建模，直观使用任意自定义几何形状创建元素。ArchiCAD还有MEPModeler和ECODesignerStar等拓展模块，能够基于创建的模型进行能耗分析、碰撞检测和可实施性检查等9.1BIM基础建模软件DigitalProjectGehryTechnologies是由美国建筑师弗兰克•盖里(FrankGehry)的研发团队于2002年创办的公司，2005年与法国达索系统(DassaultSystemes)合作。达索系统的CATIA软件是一款广泛应用于航空工业以及其他工程行业的产品建模和产品全生命周期管理的3D设计软件。它以创建复杂曲面的建模能力、表现能力和信息管理能力被建筑界关注。DigitalProject是在CATIAV5的基础上开发，面向建筑工程行业的软件。它包含3部分：Designer用于建筑物三维建模，还可以与项目管理软件MicrosoftProject整合；Manager提供轻量化、简单易用的管理界面，适合于项目管理、估价及施工管理；Extensions提供一系列扩展功能，通过与其他软件平台或技术结合，实现更多高级功能9.1BIM基础建模软件软件名称优点缺点Revit界面友好，直观易学各专业模块相对齐全可自行建立或从第三方获得海量对象库(ObjectLibraries)支持信息实时全局更新，避免重复修改市场份额大，BIM工具二次开发的首选平台参数规则有局限性不支持复杂的曲面建模模型稍大时，运行速度会减慢Bentley模型工具功能强大，涉及范围广泛支持多种复杂建模方式多层次支持开发自定义参数对象和组件界面烦琐，不易上手，不易掌握对象库较少ArchiCAD界面直观、易学有海量对象库具有丰富的支持施工与设备管理的应用对全局更新参数规则有局限性对大型项目的处理会遇到缩放问题，需进行分割建筑功能较强，其他专业模块较弱DigitalProject提供强大和完整的参数化建模能力支持大型复杂3D建模用户界面复杂，不易掌握初期投资大对象库数量有限建筑绘图功能有缺陷9.1BIM基础建模软件在BIM技术中，三维实体模型是整个工作链条中最基础的一环，因此，BIM建模软件就显得十分重要。目前，BIM基础建模软件多种多样，不同软件在专业性能、多专业协同、数据交换、扩展开发、运行环境、价格等方面均各有不同档次的优劣势，尚未开发出一款在各方面都十分出色的软件。另外，考虑项目的可持续发展，“无论从理论上还是实际上，找不到也开发不出一个可以解决项目全生命周期所有参与方、所有阶段、所有工程任务需求的‘超级软件’”。因此，从众多的BIM基础建模软件中选择适合项目或企业发展的软件，是一个值得思考和探讨的问题BIM技术是各专业设计人员用来服务于项目的。因此，选择软件主要表现在两个层面：一是企业角度；二是项目角度。BIM建模软件的选择9.1BIM基础建模软件企业角度选择软件的企业角度企业需先进行自我评估了解企业自身的优势项目类型了解企业内部的专业人才结构了解企业软件、硬件水平和投资估算根据专业领域对众多BIM建模软件进行比选研究软件的专业性软件的相互操作性软件的本地化与拓展性软件的售后服务价格对软件测试评价软件的功能性软件的易用性软件的维护性服务能力9.1BIM基础建模软件从项目的角度来选择BIM建模软件，与企业角度关注的层面大同小异,都需要在了解自身专业人员配置和硬件条件的基础上，选择能够满足项目专业功能和深度、具有协同设计功能、易用、性价比高的软件。简而言之，基于数据库平台，能够创建参数化、包含相关专业信息的三维模型，支持模型关联变化、自动更新，支持文件链接、共享和参照引用，支持IFC格式，可与其他软件互通另外，还需要着重考虑跨企业、跨专业的问题。应用BIM技术的项目在与其他专业、其他企业，甚至以后在其他阶段的交流中，大多是采用局域网和互联网混合使用的模式。因此，需要配置强大且系统安全的中心服务器以满足日常运行要求项目角度9.1BIM基础建模软件9.2常见的BIM工具软件概念设计可行性研究BIM分析软件施工图和预制加工软件施工管理软件算量和预算软件运营管理软件BIM工具软件是利用BIM三维模型进行其他如分析、检测、管理等后续工作的BIM应用软件，它是BIM软件的重要组成部分。根据使用功能简单分类，分别选取常用软件进行介绍9.2常见的BIM工具软件DESTINIProfilerDESTINIProfiler由美国的BeckTechnology开发。Profiler是DESTINI系列的一部分，在方案可行性研究中的主要作用是投资估算和场地分析。主要的功能是3D建模，同时通过视觉验证和数据捕获，不断地提供成本开销、能源消耗、生命周期、土方充填开挖以及进度的实时反馈。用户可以在早期分析设计方案、定制报告内容,在多个专业内评估和权衡得失以得到最优的解决方案。另外，软件还带有能源分析模块，能够根据项目所在地的气象信息、建筑造型、楼层数、建筑外围护结构的热工性能、遮阳系数、窗墙比、电气和照明负荷等参数，综合估算建筑耗能峰值，从而使投资者选择合适功率的设备，避免浪费概念设计可行性研究BIM软件能够评估场地、环境、交通、规范和投资等方面，帮助深入分析设计施工中的问题，并对比不同解决方案。这使得设计师能够迅速获得反馈，及时调整错误，避免后期复杂修改，从而节省时间并提升设计质量。9.2常见的BIM工具软件0NUMAPlanningSystemONUMAPlanningSystem由美国的ONUMA开发，是一款基于网页的BIM分析工具。该系统的主要功能是在项目初步规划阶段进行预测性论证，编制项目需求，迅速进行早期项目规划管理。ONUMA不是传统的软件，而是云软件，虽然有一些简单的建模、BIM功能，但它并不能替代专业软件在传统领域的优势，而是兼容了很多规划、设计以及BIM信息传递和管理的功能（如图所示）概念设计可行性研究ProgrammingDesignFacility&OperatiosONUMAPlanningSystem的使用平台9.2常见的BIM工具软件结构分析软件RobotStructuralAnalysisProfessionalRobotStructuralAnalysisProfessional是由Autodesk公司开发的结构分析工具，它适用于建筑、桥梁和土木工程等多种结构分析。这款工具与RevitStructure软件兼容，支持双向数据交换，提高设计精确性。它还能进行非线性模型分析，包括P-delta效应、受力单元和结构支撑等，并提供高级动态分析功能，简化了大规模结构的动态评估过程ETABS、SAP2000ETABS和SAP2000是由CSI公司开发的结构分析与设计软件，主要用于高层建筑结构的计算，如迪拜塔。ETABS提供了一个集成化的环境，使用图形界面和有限元模型进行精确的结构分析和设计，支持多种设计规范。它不仅适用于常规高层结构计算，还能进行特殊构件和结构的非线性分析，包括Pushover、Buckling和施工顺序加载等，以及基础隔震问题计算，显示出其强大的功能性。BIM分析软件BIM分析软件是BIM工具软件中非常重要的组成部分，主要包括结构分析软件、能源分析软件、机电分析软件9.2常见的BIM工具软件能源分析软件EcotectAnalysis、GreenBuildingStudiooEcotectAnalysis、GreenBuildingStudio由美国的Autodesk公司开发EcotectAnalysis是一款综合性的可持续设计和分析工具，覆盖从概念设计到详细设计阶段。该工具集成了在线能效、水耗和碳排放分析，并提供三维可视化功能，以模拟和分析建筑在真实环境中的性能，包括日照、阴影等环境因素。此外，它还具备自然通风、风能、光电收集和声学分析等功能，旨在提升建筑的可持续性能GreenBuildingStudio（GBS）是一个网络版的能耗分析工具，它允许用户在Revit中评估不同设计方案对建筑整体能耗和生命周期成本的影响，如材料替换或窗户重新定位。GBS的分析结果通过高度可视化的图形展示，便于分析和理解斯维尔系列斯维尔系列软件由深圳斯维尔公司开发，包括THS-BECS和THS-Sun两款产品。THS-BECS基于AutoCAD平台，提供建筑节能分析计算，支持3D建模和2D图转换，避免重复工作，符合国家节能标准，适用于节能设计和评估。它能够输出Word格式的节能计算报告。THS-Sun同样基于AutoCAD，提供专业日照计算，包括绿色建筑指标和太阳能利用分析，提高设计效率和准确性BIM分析软件9.2常见的BIM工具软件机电分析软件BIM机电分析软件主要是利用BIM模型的数据信息，对建筑的水、暖、电等方面进行分析和评估ApacheHVAC是较常用的机电分析软件，由英国的IES公司开发。它能够容易并迅速地模拟热、通风设备和空调系统，详细地分析暖通空调节能措施BIM分析软件9.2常见的BIM工具软件TeklaStructures(Xsteel)TeklaStructures是Trimble公司开发的BIM建模软件，专注于钢结构工程。它具备结构分析和碰撞检测功能，并能基于BIM模型生成施工详图，自动化构件和零件图的创建。这些图纸可在AutoCAD中深化，转化为数控切割文件，实现设计到加工的自动化。TeklaStructures还能生成多种报表，其3D模型集成了设计、制造、构建的全信息，确保了输出文件的一致性。相比传统设计，TeklaStructures提高了设计效率和准确性，优化了结构设计流程和信息管理施工图和预制加工软件这类BIM工具软件能够在BIM模型确认无误后，自动生成设计和施工图纸，提升效率并减少人为错误。随着建筑业对复杂结构的需求增长，预制和模块化建造方法变得流行。BIM软件支持这些方法，通过数控机床实现材料的精确加工，保持成本效率。软件还能根据材料特性对构件进行优化分割，并为每个模块提供详细的几何和位置信息9.2常见的BIM工具软件3D3S3D3S由上海同磊土木工程技术公司开发，是一款空间钢结构系统CAD软件，旗下产品可分为辅助结构工具箱、实体建造与绘图系统、钢与空间结构设计系统、非线性分析系统4个系统施工图和预制加工软件钢与空间结构设计系统包括8个模块，分别是多高层结构、厂房结构、变电构架、桁架屋架结构、塔架结构、幕墙结构、索膜结构、网架网壳结构，均可以对其结构进行设计、验算，并直接生成计算书和绘制施工图实体建造与绘图系统主要面对轻钢厂房实体，多、高层框架实体以及弯扭结构实体辅助结构工具箱主要是套用相应规范、图集对多种钢结构进行设计、验算，并生成计算书以及绘制施工图0302非线性分析系统适用于任意由梁、杆、索组成的杆系结构，可以进行包括索杆体系、索梁体系、索网体系和混合体系的预张力结构初始状态找形分析与工作状态计算，并进行结构动力特性和地震时程的计算分析，还可以考虑杆结构屈曲特性的分析计算，求得结构非线性荷载一位移关系及极限承载力01049.2常见的BIM工具软件VicoOfficeSuiteVicoOfficeSuite由美国的VicoSoftware公司开发，是一套5D虚拟建造软件，可以同主流的核心建模软件(如Revit、ArchiCAD等)互通数据。该软件有多个模块，包括施工管理器、布局管理器、估算管理器、LBS管理器、进度计划、生产控制、4D管理器、成本估价等，可以用于施工工序安排、成本估价、体量计算、详图生成等应用。其中，VicoProductionPlanner应用于施工阶段，主要功能是规划施工进度表以及对现场生产进行管理。Vico工具支持大型项目的施工管理，尤其是5DBIM的应用。该软件包括碰撞检查、模型发布、审查、施工问题检査和标记等功能施工管理软件基于BIM的施工阶段是建筑从设计模型转化为实体的环节。这一阶段的施工管理涵盖场地管理和项目管理。场地管理通过BIM技术创建工地设施模型并结合时间属性，形成4D模型，直观展示现场布局和详细信息。项目管理则通过施工流程模拟，帮助施工单位协调各专业，预先安排班组、设备和材料，确保施工顺利进行9.2常见的BIM工具软件BIM5DBIM5D由广联达软件股份有限公司开发，以BIM平台为核心，集成全专业模型，并以集成模型为载体，关联施工过程中的进度、合同、成本、质量、安全、图纸、物料等信息，为项目提供数据支撑，实现有效决策和精细管理，从而达到减少施工变更、缩短工期、控制成本、提升质量的目的。软件的主要功能有：支持全专业BIM模型集成浏览，记录管理工程质量、安全问题，Web段驾驶舱在线信息查阅，工程进度、成本信息的集成查看，5D施工流程模拟，自动生成工作报表，合约管理、三算对比，墙体自动排砖，工程量、物资量快速提取，工程流水段信息査看施工管理软件9.2常见的BIM工具软件算量和预算软件算量和预算软件是利用BIM三维模型提供的信息对项目进行工程量统计和造价分析。此类软件有VicoTakeoffManager，国内的有鲁班、广联达、斯维尔、神机妙算等算量和预算软件9.2常见的BIM工具软件运营管理软件当项目完成后就进入了运营管理阶段。此时，经过一系列设计、施工、变更等，得到最终的竣工模型。基于竣工模型，运营管理软件可以对项目提供维护计划、资产管理、空间管理等方面的记录和更新，进一步充实和完善项目的信息9.3工程建设过程中的BIM软件应用招标投标阶段的BIM软件应用深化设计阶段的BIM软件应用施工阶段的BIM软件应用项目在完成方案施工图设计之后，就进入工程的具体建设过程。工程建设过程是一个项目由虚拟成长为实体的过程。本节主要从招标投标阶段、深化设计阶段、施工阶段3个方面来介绍BIM软件的应用算量软件计价软件招标投标阶段的BIM软件应用招标投标阶段是业主将理念具体化为实体项目的初步步骤，涉及向投标方提供基于工程量清单的文件，并由投标方据此编制投标报价。传统方法在处理大型、复杂项目时效率低下，易出错。BIM技术的应用现已简化了算量和计价过程，提升效率和准确性。软件名称算量平台土建钢筋安装精装钢结构广联达BIM算量√√√√√独立斯维尔BIM算量√√√AutoCAD/Revit鲁班算量系列√√√√AutoCAD神机妙算√√√AutoCAD品茗√√AutoCAD建筑业四维算量√√√√独立国内主要算量软件简介9.3工程建设过程中的BIM软件应用施工阶段的BIM软件应用施工阶段是将设计图纸变为工程实物的过程，BIM技术应用于施工阶段是近年来新兴的领域广联达BIM施工现场规划软件GCB1PKPM三维施工现场平面设计软件2鲁班施工LubanOnsite3广联云1理正BIM协作平台2施工场地规划施工管理——协同设计与管理平台9.3工程建设过程中的BIM软件应用9.4常用BIM软件近年来，我国常用的BIM软件汇总情况如下表所示软件名称开发商（国家）主要支持格式适用专业适用阶段建筑结构机电土木前期策划设计施工场地分析阶段规划投资估算建模方案论证结构分析机电分析能源分析工程造价深化设计场地规划施工模拟协同设计管理3D3S上海同磊土木工程技术公司（中国）IFC，DWG，DXF●√√√AffinityTrelligence（美国）IFC，gbXML，RVT，DWG●√√√AllplanNemetschekIFC，RVT，DWG●√√ANSYSANSYS（美国）IGES●√√√√ApacheHVACIES（英国）gbXML，RVT，DXF，SKP●√ArchiCADGraphsoft（匈牙利）IFC，PLN，DWG，SKP●●√√√AutoCADCivil3DAutodesk（美国）DWG，3DS，Landxml●●√√√√BentleyArchitectureBentley（美国）IFC，DGN，DWG，SKP●√√BentleyBuildingMechanical/ElectricalSystems●√√√BentleyConstructSimDGN，DWG，SKP●√√BentleyNavigator●●√√BentleyProjectwise●●●●√BentleyStructuralIFC，DGN，DWG，SKP●●√√BIM-360系列Autodesk（美国）IFC，CIS/2，RVT，DWG●●●●√软件名称开发商（国家）主要支持格式适用专业适用阶段建筑结构机电土木前期策划设计施工场地分析阶段规划投资估算建模方案论证结构分析机电分析能源分析工程造价深化设计场地规划施工模拟协同设计管理CATIADassaultSystermes（法国）IFC，DGN，DWG，SKP●√√DESTINIProfilerBeckTechnology（美国）IFC，DWG，DXF●√√√√DigitalProjectGehryTechnologies（美国）IFC，CIS/2，DWG，DGN●●√√√EcotectAnalysisAutodesk（美国）gbXML，DXF，3DS●√√ETABSCSI（美国）IFC，DXF，XLS●√√GreenBuildingStudioAutodesk（美国）gbXML，DXF，3DS，RVT●√InnovayaSuiteInnovaya（美国）IFC，INV，DWG，SKP●●√√√iTWORIBSoftware（德国）RPD●√√LumionAct-3D（荷兰）SKP，FBX，MAX3，OBJ●√MagiCADProgman（芬兰）gbXML，DXF，3DS，RVT●√√√√√MicroStationBentley(美国）IFC，DGN，DWG，SKP●√√√√NavisworksAutodesk（美国）IFC，NWD，DWG，DGN，3DS●●●●√√√√√ONUMASystemONUMA（美国）IFC，OGC，RVT，DNG●√√√√9.4常用BIM软件软件名称开发商（国家）主要支持格式适用专业适用阶段建筑结构机电土木前期策划设计施工场地分析阶段规划投资估算建模方案论证结构分析机电分析能源分析工程造价深化设计场地规划施工模拟协同设计管理PKPM设计系列中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司（中国）DWG，BMP，JPG●●●●√√√√√PKPM三维施工现场平面设计软件DWG，3DS●√RBIM5D项目管理平台远泰科技（中国）IFC，RVT，DWG，DNG●√RevitAutodesk（美国）IFC，RVT，DWG，SKP●●●●√√√√√√√RobotStructureAnalysisProfessionalAutodesk（美国）IFC，DXF，XLS●●●√√SAP2000CSI（美国）IFC，DXF，XLS●√√√SDS/2DesignData（美国）IFC，DXF，XLS●●√√√Sketc