《工程项目BIM应用教程》 课件 第6章 BIM在项目前期策划阶段中的应用

BIM应用教程INTRODUCTIONTOBIMAPPLICATION第6章BIM在项目前期策划阶段中的应用目录6.1

项目前期策划概述6.2

环境调查与分析中的BIM应用6.3

项目决策策划中的BIM应用6.4

项目实施策划中的BIM应用6.5

案例分析6.1项目前期策划概述6.1.1环境调查与分析在项目前期，通过收集资料和调查研究，在充分获得信息的基础上，针对项目的决策和实施，进行组织、管理、经济和技术等方面的科学分析和论证，以保障项目业主方工作有正确的方向和明确的目的，也能促使项目设计工作有明确的方向并充分体现项目业主的意图前期策划概念环境调查与分析内容包括宏观经济与政策环境调查与分析、微观经济与政策环境调查与分析、项目市场环境调查与分析以及项目所在地的建设环境、自然环境的调查与分析等(1)宏观经济与政策环境调查与分析对前者的定义指的是国家层面的宏观经济与项目相关的行业经济发展现状与未来趋势的情况，以及国家为发展国民经济、促进行业发展所制订的有关法律、法规、规章等(2)微观经济与政策环境调查与分析指项目所在地的国民经济发展以及项目所在行业经济发展现状与未来趋势情况，以及当地政府为发展地方经济和行业经济所制订的管理办法和规定等(3)项目市场环境调查与分析指对项目所在地客户需求、市场供应状况的调查，以及项目的优劣分析，确定项目的客户定位、产品定位、形象定位，并提炼出项目的卖点，使项目在实施过程中保持自身的竞争性，以赢得市场的青睐(4)建设环境、自然环境的调查与分析建设环境、自然环境指的是项目实施地周边的城市环境、建设条件以及自然地理风貌。拟建的项目应与项目周边环境相适应，尽量保持项目实施地的自然地理风貌，避免大拆大建，破坏原有的城市及自然环境。6.1.2项目决策策划定义开发项目的类型及其经济效益和社会效益。其具体包括项目主要功能、建设规模和建设标准的明确，项目总投资和投资收益的估算，项目总进度规划的制订以及项目对周边环境影响和对社会发展的贡献等内容(1)项目产业策划指根据项目环境的分析，结合项目投资方的项目意图，对项目拟承载产业的方向、产业发展目标、产业功能和标准的确定和论证。(2)项目功能策划主要内容包括：项目目的、宗旨和指导思想的明确，项目建设规模、空间组成、主要功能和适用标准的确定等。(3)项目经济策划包括分析开发或建设成本和效益，制订融资方案和资金需求量计划等。(4)项目技术策划包括技术方案分析和论证、关键技术分析和论证、技术标准和规范的应用和制订等6.1.3项目实施策划最重要的任务是定义如何组织项目的实施(1)项目组织结构策划包括项目的组织结构分析、任务分工以及管理职能分工、实施阶段的工作流程和项目的编码体系分析等。(2)项目合同结构策划构建项目合同管理体系，哪些工作需以合同方式委托外部资源完成，哪些工作可以由内部项目管理组织完成，并且确定对外招投标的工作安排，确定项目合同结构以及各种合同类型和范本。(3)项目信息流程策划明确项目信息的分类与编码、项目信息流程图、制订项目信息流程制度和会议制度等(4)项目实施技术策划针对实施阶段的技术方案和关键技术进行深化分析和论证，明确技术标准和规范的应用与制订6.2环境调查与分析中的BIM应用建设环境和自然环境的调查与分析工作中运用BIM技术，则可以起到事半功倍的效果。BIM技术可以帮助决策者在项目进行建设环境和自然环境调查分析工作时，以更加直观、可视化的效果表现拟建项目的城市环境和自然环境，通过不断地进行方案调整来选择适合的建设项目。将真实的物理世界中的城市构建到电脑里，以数据文件的形式保存城市数字逆向模型表面进行材质贴图工作，使得建好的模型高度逼真模型优化12将建好的城市街道3D数字模型导入到3D引擎软件中，展示3D模型的效果，用户可以通过鼠标或者遥控器，在3D模型中漫游导入3D引擎36.2.1旧城改造项目环境调查中BIM技术运用旧城改造项目，项目建设者或者城市管理者可以运用BIM技术，对建设用地周边的旧城风貌进行电脑模拟仿真，以逼真的美术视效建立建设用地周边的虚拟城市场景，将建设用地区域空出，用来进行多项目比选，选择最符合规划要求，同时适应用地周边城市环境和风貌的规划设计。(1)旧城改造项目城市3D虚拟场景的构建提供了任意角度、速度的漫游方式，可以快速替换不同的建筑良好的交互性为专业人士和非专业人士之间提供了沟通的渠道形象直观采用数字化手段，其维护和更新变得非常容易数字化手段(2)旧城改造项目城市街道数字建模的主要技术手段对于城市街区的逆向，目前有两种方法:采用无人机航拍扫描的办法运用3D建模软件直接建模对城市街区进行数字化逆向，扫描后形成点云文件，再进行后期的优化处理，修补遗漏的部位，再导入到3D建模软件，形成3D模型文件。利用城市管理部门提供的街区建筑物竣工图，运用3D建模软件直接建模，常用的建模软件如：3DMax、Maya、SketchUp等。采用飞行扫描方式进行街区逆向时，其优点主要表现在以下几方面：①

受限制少。在正常天气条件下都可以进行飞行扫描。②时间周期短。无人机飞行结束后，实体的点云数据已经生成，可以快速转化为3D模型。③效果逼真。在扫描建筑物的同时，把材质贴图也一并扫描，能够比较真实反映街区的现状。④费用低廉。飞行扫描的效率比较高，无需再对街道各类建筑进行拍照来获取材质贴图，节省了大量的拍照时间、后期处理材质贴图时间以及相应费用。其缺点也很突出，主要表现在以下几个方面：①易受到障碍物遮挡，比如植物、路牌、行人等，造成既有建筑的点云数据不全，需要后期进行大量的修补工作。②扫描形成的点云数据量非常大，需要进行后期优化。③无人机飞行扫描需要获得政府相关主管部门的批准。④模型精度不高。利用竣工图进行建模来逆向城市的方式，其优点表现在：①建模精度高。可以与竣工图完全一致。②模型数据更优化。人工建模时，可以采用比较优化的建模方法，使建出的模型数据量很小，利于后期的3D虚拟漫游展示。③细节表现更丰富。由于是人工建模，很多建筑细节部位可以精确建模，在3D模型展示时，效果更佳。④效果比较逼真。如果通过拍照获取材质贴图，如果拍摄时机选得好，拍照设备先进的话，可以营造逼真的视效。其缺点也很突出，主要表现在以下几个方面：①时间周期长。人工建模的效率比较低，对于建筑密度比较大的老街区逆向，建模时间较长。②费用高。人工建模、实景拍照、优化贴图等操作不仅消耗大量的时间和人力，同时带来制作费用的提高。③3D模型的美术视效不如飞行扫描方式。所谓模型优化处理，就是利用3D建模软件，对已建成的3D模型的面数进行优化，减少不必要的模型面，面数越少，模型数据量越小，对计算机硬件的压力就会越低，使得在进行3D模型展示时，不卡顿。模型优化模型优化处理优化的原则①

去掉重复的面。②去掉看不见的面。③对于柱体、球体等曲面3D模型，要进行减面处理④

采用高低模的模型。(3)城市街道逆向虚拟3D场景展示指通过3D引擎软件所支持的光系统、天气系统、风系统、重力系统的有机整合而模拟出近乎真实的虚拟场景，将建好的3D模型，导入到这个虚拟场景中，在虚拟场景给出的光条件、天气条件、风条件以及重力条件等环境条件下，观察场景中3D模型所呈现出来的效果，包括3D模型所附材质效果、光影效果、空间效果、不同模型之间的空间关系效果等，为决策者在决策时提供依据。常用的3D引擎软件CryEngine（CE）引擎虚幻引擎（UE）Unity3D引擎决策者可以在虚拟场景中漫游，沉浸式体验虚拟场景，进行项目决策(4)城市街道逆向要注意的问题在对城市街道进行数字化逆向时，需要注意以下一些问题：对用地周边核心区域进行逆向时，尽量作到比较精致的建模，反映真实情况，尤其是临街建筑、植物、公共设施等，而对于远离核心区的建筑，尽量采用低精度模型，甚至可以用简单的体块来代替，以降低场景的数据量。应在虚拟场景核心区域边缘放置不可穿越的、透明的空气墙，用以阻挡漫游者走到核心区域以外，看到核心区以外的低精度模型，影响体验感。避免模型出现重面，以防止模型导入3D引擎时，出现重面部位不断闪烁的情况。虚拟场景中尽量附带有深度的信息，比如建筑物尺寸、面积、建筑物之间的间距、道路宽度等，以利于决策者在进行决策时参考。

6.2.2新区开发项目环境调查中BIM技术运用新区开发主要是通过对城市郊区的农地和荒地的改造，使之变成建设用地，并进行一系列的房屋、市政与公用设施等方面的建造和铺设，成为新的城区。(1)新区开发项目用地虚拟3D场景的构建新区开发项目周边基本上是空地，即便有一些农村的建筑物、构筑物，也是属于要被拆除的范围，不需要再对用地周边建筑进行数字化逆向工作。首先从构建建设用地自然地貌模型开始。通常是利用大比例尺的大地测绘CAD图，导入到3D建模软件中，根据CAD图中的高差，建出用地的3D模型。另外一种方法是将CAD图导入到GIS系统（ArcGIS），生成3D地形，在GIS中进行地形的柔化处理，再导出VRML格式文件，导入到3DMax中，进行纹理贴图，形成带有纹理贴图、视效逼真的3D地形模型有了建设用地的3D模型以后，可依据模型所表现出来的地形效果，进行下一步的项目规划工作。如：在用地模型上，建立路网模型，划分用地功能区，进行环境评价等。(2)场景优化对于较为复杂的地形进行建模时，为了减少地形模型的面数，需要进行优化。一般常用的方法就是减少曲面，尽量使用多边形来代替曲面，这样数据量会显著减少。(3)虚拟3D场景的展示将3D地形模型及其附带的路网，导出为3D引擎支持的文件格式，常用的文件格式有OBJ格式、FBX格式、DAE格式等。在3D引擎软件中，可以为虚拟场景配置天气系统、风系统、光系统（包括平行光和环境光）、重力系统等，另外可以增加植物、动物、车辆、行人等配景，形成较为贴近实际情况的虚拟环境。(4)多方案的比选①打开虚拟用地场景的工程文件②把建筑方案的3D模型数据导入到该虚拟场景中，放置在适当位置；③根据方案设计要求，为建筑方案外立面附着材质；④在建筑方案周围再摆放一些配景，包括车辆、植物、人物和动物等。分别制作多个可执行的虚拟场景文件，看不同的方案在同样的地形模型下的不同效果，包括空间效果、环境效果、立面效果等。也可以把不同的方案封装在同一个可执行的虚拟场景文件中，通过按键切换不同的设计方案进行比较。6.3项目决策策划中的BIM应用运用BIM技术，使得规划方案更为直观、可视化程度高，便于决策。通过规划设计，可将项目总目标落实到建设用地上，变为各种建筑单体，路网结构，形成空间网络。其表现形式为项目规划方案，即在建设用地控制性规划要求下，对项目用地进行详细规划。6.3.1项目规划阶段BIM模型的构建通过BIM技术的运用，可以将非常专业性的规划设计成果，转换为极为容易理解的3D虚拟场景，决策者在3D场景中漫游，来感受和体验项目的规划设计方案，通过规划人员的讲解，很容易理解规划人员的设计初衷和表现方式，这样就可以提出非常有针对性的意见和建议，使双方之间的沟通变得更加容易和畅通。(1)利用3D建模软件将规划成果建为3D模型依据虚拟场景中的地形模型，建立项目红线内的规划模型，包括道路模型、建筑模型、建筑小品模型、人行桥模型等等。常用的建模软件，包括：3DMax、SketchUp等。按照3D引擎支持的格式保存，常用的格式包括FBX格式、DAE格式、OBJ格式等。(2)将建成的3D模型导入到虚拟用地场景所对应的工程文件中在3D引擎软件中把建设用地虚拟场景的工程文件打开，导入规划模型，包括道路、建筑单体、建筑小品等。如果在建模时没有附着材质，则需要在3D引擎软件中对模型表面附着材质。这就要求在建模时，要区分出材质类型，比如所有的玻璃材质可以捆绑在一起，所有建筑的墙面如果是同一种材质也可以捆绑在一起，这样在附着材质时，就会非常方便的把同一种材质一次性附完。在虚拟场景中放置适当的配景，对虚拟场景进行装饰。(3)将规划方案虚拟场景打包成为可执行的文件把布置好的规划方案虚拟场景打包成可执行的文件（EXE文件），这样就可以在Windows环境下被执行，展现出3D规划方案，为决策者决策提供依据。(4)需要注意的几个问题由于规划方案的虚拟场景（尤其是新区开发项目的），场景面积大、模型多，建模时要特别注意，保证每个模型被优化过，数据量尽量小。如果虚拟场景中出现多个重复模型时，只须导入一个，其他的通过复制粘贴方式放置虚拟场景中，这样数据量会小很多。建模型时，注意保持模型表面的法线方向一定是朝外的，这样在导入到3D引擎时，表面附着的材质才是对的。虚拟场景中添加配景时，应选择有高低模的配景，当配景在远离视线的地方时，电脑会自动以低精度模型方式呈现，处于近处时，又自动切回，以高精度模型方式出现，这样，对计算机硬件的压力会小很多。6.3.2针对规划BIM模型的分析(1)日照规范要求：5.0.2住宅间距，应以满足日照要求为基础，综合考虑采光、通风、消防、防灾、管线埋设、视觉卫生等要求确定。

住宅日照标准应符合表5.0.2-1规定，对于特定情况还应符合下列规定：（1）老年人居住建筑不应低于冬至日日照2小时的标准；（2）在原设计建筑外增加任何设施不应使相邻住宅原有日照标准降低；（3）旧区改建的项目内新建住宅日照标准可酌情降低，但不应低于大寒日日照1小时的标准。建筑气候区划I、II、III、VII气候区IV气候区V、VI大城市中小城市大城市中小城市气候区日照标准日大寒日冬至日日照时数(h)≥2≥3≥1有效日照时间带(h)8～169～15日照时间计算起点底层窗台面住宅建筑日照标准6.3.2针对规划BIM模型的分析利用3D虚拟规划场景，决策者可以非常直观的对规划方案是否能够满足上述的要求作出分析和判断，使决策的效率大为提高。一般地，可以从如下几个方面对规划方案进行分析：(2)日照分析国内日照分析软件比较多，常见的如天正日照分析软件、飞时达日照分析软件等。BIM技术提高了日照计算的效率，尤其是提高体型复杂的建筑物的日照精确度。6.3.2针对规划BIM模型的分析(3)环境分析在规划方案的3D虚拟场景中，可以非常方便地计算规划方案是否能够满足用地控制性规划要求，比如建筑密度、容积率、绿地率、限高要求等。通过调用插入的程序，便可以显示当前规划方案中的建筑密度、绿化率、容积率、建筑高度等深度信息，利于决策者进行决策判断。利用规划方案的3D虚拟场景，还可以对景观规划进行分析，包括对水系设计的分析、建筑小品位置的分析、植被的分析等。尤其是在景观中包含的假山、坡道的设计，通过3D虚拟场景可以非常直观地判断假山的高度、体量是否合适，坡道坡度、长度是否合理等。6.3.2针对规划BIM模型的分析(4)交通分析(1)人行出入口和车行出入口的分析。判断出入口的位置是否合理，如果是旧城改造项目，人行出入口的设计应靠近最近的公交站点，利于人们乘坐公共交通工具。车辆出入口应与人行出入口分开，且尽量靠近城市交通主干道，便于车辆的通行。(2)区内交通流向分析。行人与车辆交通应分离，即人车分流；各个建筑物与行人出入口之间的道路设置要合理，不要绕路，以利于人们的出行。(3)区内道路分析。不同级别的道路宽度设计是否合理；坡道及台阶路面设计是否合理；道路表面材质的选择是否合适等。(4)消防通道分析。消防通道出入口位置是否合理；消防车到达各个楼位是否便捷，没有障碍；是否设置消防车回车场，或者采用环形消防通道等。6.3.3应用BIM技术对建筑方案进行决策运用BIM技术，可以将二维方式描述的建筑方案，以三维方式呈现，外立面配以逼真视效的材质，将建筑方案模型摆放到规划方案虚拟场景中，可以非常好表现出建筑方案整体效果，以及与规划方案整合后，所表现出来的项目完整全貌，这对决策者进行决策具有极大的帮助。1. 依照建筑方案设计文件建立建筑方案3D模型2. 将原规划方案的虚拟场景中粗略的建筑单体方案删除保留其他的规划模型，包括路网、植物、景观小品、车辆、行人等。3. 将建好的建筑模型导入规划方案虚拟场景中导入一个建筑模型，将该建筑模型放到规划方案场景中的指定位置建筑模型外表面附着材质重复上述操作，直到规划方案中的所有建筑模型全部导入虚拟场景，该复制的模型已经被复制。插入程序编码，用来实现对建筑模型进行材质替换的操作。

将此虚拟场景打包成为可执行的EXE文件6.4项目实施策划中的BIM应用在建设项目的不同阶段，人们需求的信息种类、内容、深度都是不一样的，因此，作为贯穿项目全寿命周期的BIM技术应能够满足人们的这种要求，这就要求在进行项目策划时，尤其在项目实施策划阶段，对BIM技术中所包含的信息进行规划和管理。5.4.1BIM信息规划在运用BIM技术之前，对项目过程中的各类信息进行规划，建立项目信息数据库，随着项目进程的不断推进，不断丰富和完善信息库中的信息内容。1. 产品信息分类按照项目的应用场景，对在这个过程中所需要的各类信息，按照产品类型进行分类汇总，形成产品信息分类表，如下图所示：构建信息数据库主要包括如下过程：6.4.1BIM信息规划2. 规划产品信息属性针对项目中使用的每种最终产品，设定该产品的属性，比如：产品名称、规格、生产厂家、单价、质量标准等，不同的类型产品，设定的属性不同。3. 规划每一种属性的取值范围对所有产品的属性，规定属性值的取值范围，并将非数字表示的属性值，进行数字化处理。4. 对产品分类信息进行编码按照设定的规则，对产品分类信息进行编码。下图给出了一种可能的编码方式：6.4.1BIM信息规划5. 定义产品数据库结构构建BIM产品信息库结构。主要包括如下三个基础数据库表，即：分类编码表、产品属性值表、产品信息表。如下表所示：字段名称数据类型长度说明顺序号Int8分类级别Int2处于一级分类、二级分类或三级分类，数值可分别为1,2,3分类名称String40字符串，不超过20个汉字本级分类编码String5用数字串表示。一级分类为两位字符串，二级为三位字符串，三级为五位字符串，这里只按第三级长度定义，包含其他两级。三级分类编码具有唯一性，不重复直接上级分类编码String5与该分类直接相连的上级分类编码，例如“螺纹钢”分类的直接上级为“钢筋”，若“钢筋”分类编码为0001，则此处填写0001表5-1分类编码表结构6.4.1BIM信息规划5. 定义产品数据库结构构建BIM产品信息库结构。主要包括如下三个基础数据库表，即：分类编码表、产品属性值表、产品信息表。如下表所示：表5-2产品属性值表字段名称数据类型长度说明顺序号Int8产品分类编码String11取完整产品15位分类码的前11位，来确定属性来自于某类产品产品属性值String8某种属性描述所对应的属性值，字符串型，长度8位产品属性描述String200字符串，不超过100个汉字6.4.1BIM信息规划5. 定义产品数据库结构构建BIM产品信息库结构。主要包括如下三个基础数据库表，即：分类编码表、产品属性值表、产品信息表。如下表所示：表5-3产品信息表结构字段名称数据类型长度说明分类编码String15完整的产品编码，长度15位产品名称String100不超过50个汉字产品单价Int8价格为整数型，长度8位产品属性1String8字符串，对应表5-2中的“产品属性值”产品属性2String8字符串，对应表5-2中的“产品属性值”产品属性3String8字符串，对应表5-2中的“产品属性值”……6.4.2BIM信息采集在当今互联网已经十分普及的前提下，要充分发挥互联网的信息检索功能，通过互联网对各类产品信息进行挖掘，效率极高，成本很小。市场信息是瞬息万变的，为了使BIM信息数据库发挥重要的决策作用，还需要定期对BIM信息数据中已经录入的数据进行更新和维护，以保持BIM信息库数据的有效性和准确性。阿里巴巴网站（)上，集中了大量的产品生产企业及产品信息，全球有数千万的生产商在阿里巴巴网站上进行在线交易，这些产品和企业信息都是非常准确的，完全可以满足需要。6.5案例分析在建设项目的不同阶段，人们需求的信息种类、内容、深度都是不一样的，因此，作为贯穿项目全寿命周期的BIM技术应能够满足人们的这种要求，这就要求在进行项目策划