BIM时代-工程设计施工运维

PAGE题目：BIM时代-工程设计施工运维

摘要建筑信息模型(BIM)技术是2002年Autodesk公司最早提出的一项新型技术，也正是这一种技术的出现，对于建筑业产生了颠覆性的变化。从设计角度来说，建筑设计从最初的手绘图纸到CAD制图是一次技术变革，如今BIM技术的问世，更是从二维设计到三维设计进行了一次升华。从施工角度来看，BIM技术的诞生，更多解决了现场管理的便捷性、高效性以及及时性，必然的成果就是减少了项目的成本。在从业主方来看，最大的好处在于运维期的可追溯性，主要因为BIM模型可以挂接构件相关信息，方便运维期的查询和记录。BIM技术的三大优势：可视化、协调性、模拟性。可视化对于大部分人来说很好理解，因为目前不仅是建筑业，在其他领域的制造过程中也都大幅度提倡可视化。让制造人员通过可视化模拟，逐渐走向了标准化，减少人们凭借自己想象能力去工作，毕竟每个人的思维能力是有限的。例如施工图纸，大部分施工人员进行工程建造前都会收到设计单位下发的二维图纸，可能有一些有经验的老师傅能够凭借自己多年的施工经验理解设计意图，但是随着社会的发展，管理层越来越年轻化，初出茅庐的年轻人有的时候是凭借着自己的想象在指导施工，经常会出错。然而BIM技术的出现，就很好的解决了这个问题，所见即所得。协调性在建筑业来说主要是三个相关方的协调包括：业主、设计、施工。传统的管理模式下，往往在这几方出现问题后，大家通过会议等方式进行协调和解决，这样大大降低了解决问题的效率，可能有的时候一件事情要开几次会才能讨论完成。BIM技术的协调性主要是把问题解决在事前，并不是已经施工发现了问题才去采取措施，而是通过模型的搭建提前找出施工会发生的问题，及时调整或变更。既较少了设计单位由于后期变更过多而产生的不必要工作量，也会业主减少了很多成本，施工单位在施工过程中更加顺利，也减少了工程进度的压力。模拟性并不只是单单只能模拟设计出的建筑物模型，更大的作用在于模拟施工和运维阶段的各种场景，例如各类施工方案模拟、进度模拟、材料堆放及运输模拟、场地布置模拟、消防演练模拟、灯光布置模拟等等。预演方案可能是目前大多数项目利用BIM技术最多的应用，通过前期策划进行模拟，验证方案的合理性和经济性。随着建筑行业的不断发展，建模模型从3D到4D再到5D迅速发展，模型中的构件不仅仅挂接了进度计划，还挂接成本信息，形成了建筑业从计划到实施到分析的全过程管理。关键词：BIM，建筑工程，可视化、模拟、协调、施工设计运维

目录TOC\o"1-3"\h\u7918第1章前言 14575第2章BIM技术应用于建筑工程的必要性 2109612.1建筑施工的现状分析 2162182.1.1设计与施工信息传递过程中的偏差 214262.1.2进度计划的抽象性 24232.1.3建筑过程管理不到位 2211492.2BIM在建筑施工工程中的应用优势 3153012.2.1深化设计应用 3105262.2.2加强各专业的协同合作 3286272.2.3拥有强大的可视化虚拟功能 350972.2.4从二维CAD到三维BIM设计 34535第3章BIM在工程施工及运营阶段的应用分析 587143.1BIM在工程施工阶段的应用分析 5153723.1.1工程施工阶段的BIM应用分析 552523.1.2在工程施工阶段应用BIM技术的益处 5167213.2BIM技术在工程造价管理中的应用分析 623358第4章BIM的基本应用 891314.1BIM模型搭建与维护 8251444.2场地分析 840364.3建筑策划 9310954.4方案论证 1070474.5可视化设计 10136474.6协同设计 11204204.7工程量统计 11209734.8管线综合 12317544.9施工进度模拟 13154454.10物料跟踪 1336414.11数字化建造 14133634.12竣工模型交付 1421792第5章结论 1630519参考文献 172910致谢 18PAGE6第1章前言BIM（BuildingInformationModeling）即建筑信息模型，在我国基建建设迅猛发展的时代，建筑业逐渐走向了数字化的行列，而数字化的展现对于建筑也来说BIM技术可能是未来最有效的手段，为建设项目的全生命周期创造更多的价值。BIM应用可包括以下应用：搭建3D可视化模型、设计图纸会审、施工场地布置及漫游、施工道路规划、机电管线碰撞检查及调整、方案模拟及论证、4D施工进度模拟、结构力学分析、绿色能源分析、声光学分析以及3D构件工厂化等等。这些应用都是目前国内外在利用BIM技术上有了一定的经验积累，为工程创造了经济成果。随着BIM技术的出现和发展，建筑行业中也涌现了综合管理平台，把业主单位、设计单位、施工单位的信息进行统一管理，真正实现了信息共享和快速查询。

第2章BIM技术应用于建筑工程的必要性建筑工程是城市建设的重要一环，为城市的稳定发展提供了强有力的保障，也可能是城市的一面旗帜。随着现代信息的不断发展，建筑数字化又一次被建筑人所认可。而建筑数字化的的优点在于解决了目前大规模的工程建设的各环节管理难度，以及复杂建筑的技术管理工作。2.1建筑施工的现状分析2.1.1设计与施工信息传递过程中的偏差传统建筑施工设计工作主要是通过CAD平台绘制二维图纸，以平面、立面、剖面和注释的方式提供设计成果，而往往这样的方式会让施工人员不能完全理解设计意图，因为中间存在着一个二维转变到三维的过程，每个人的理解能力不太一样，容易出现信息传递的偏差，阻碍施工进展。2.1.2进度计划的抽象性传统的施工进度计划主要是通过网络计划图实现的，无论是计划的编制还是管理网络计划图都是最常用的工具。但是经过多年的使用，我们明显可以发现网络计划图自身存在着不足和不便，网络计划图本身逻辑过于复杂和专业，不利于各单位之间的沟通。而且进度计划的展现过于抽象，更不利于对工程的追踪管理。2.1.3建筑过程管理不到位建筑施工的建设过程中，管理的好坏决定了项目的成败，往往大多数项目没有总体的施工目标，也就没有分解目标，对目标的追踪检查不到位，施工过于盲目性，没有完整的施工策划等等。导致工期滞后，或者窝工浪费现象。2.2BIM在建筑施工工程中的应用优势2.2.1深化设计应用大多数人理解BIM技术就是一个简单的三维模型，其实不然。模型只是BIM技术的一个基础载体而已，其精髓在于模型中的每个构件都包含着项目指定的相关信息，包括大小尺寸、材质、位置、施工过程资料等信息。在设计阶段主要是利用模型的三维视图功能，整个多个专业的模型，创建局部的三维视图进行碰撞检查及优化，把施工实际存在的问题在设计端利用模型去解决，这样就可以提高施工效率。2.2.2加强各专业的协同合作建筑施工工程涉及多个专业，每个专业按照自己专业的规范及要求进行设计和施工，但是在后期会发现很对问题，而且没有一个平台进行整体的沟通协调。而BIM技术却可以把所有专业通过模型整合在一起，各专业人员在同一环境中进行协同工作，信息共享。2.2.3拥有强大的可视化虚拟功能可视化是BIM最直观的特点，BIM模型可视化的应用主要体现在两个方面：一是通过对施工进度的可视化模拟，及时发现进度计划中存在的问题，优化施工方案；二是通过可视化的建筑信息模型指导施工，尤其是对异形结构、预埋件等。三维可视化的建筑信息模型加上时间维度，形成4D模型进行虚拟施工。在4D模型中，在虚拟的环境中，可以准确的发现使用中可能存在的问题，从而优化施工方案计划，达到有效控制项目进度的目的。施工人员可以通过控制视图，全方位查看建筑内部构件的空间位置，不在局限于二维平立剖面图的二维表达，更加直观、准确，避免了施工错误造成的不必要的浪费。另外，施工企业通过4D模型在项目的招标投标中获得巨大的优势，他可以快速并直观的了解施工方对项目的理解和施工方法的一系列措施，并对施工单位作出更准确的评估。2.2.4从二维CAD到三维BIM设计利用二维图纸进行建筑设计，对设计师的空间想象能力要求比较高，设计师需要根据二维图纸想象建筑内部的结构特征。但是即使设计师能想象出建筑内部的结构也无妨将其以一种连续的方式展现在二维图纸上。但三维设计方式可以实现建筑工程项目三维立体展示的目标，利用BIM技术可以对建筑工程项目进行虚拟模拟，设计师可以对建筑工程项目有一个直观的了解，不需要再进行凭空想象。同时，BIM技术不仅能展示建筑工程项目的空间结构，还能显示建筑工程项目使用的材料特性等具体内容，设计师可以根据自己的需求进行数据库访问，这样可以让设计人员对建筑工程项目有一个更全面的了解。此外，BIM三维设计还能将较为复杂的几何结构以一种比较直观的方式展现出来，例如比较著名的国家大剧院、鸟巢体育场等都属于外观机构较为复杂的建筑，二维设计无法对其进行全面的展示，但BIM三维技术却能将设计的成果直接模拟出来，使人能直接看到建筑工程项目的效果。虽然，BIM技术三维设计方法能较为直观的展示建筑项目的几何空间结构，但这不是BIM技术唯一的功能特点，BIM技术还包括很多其他方面的数据信息，如建筑工程材料、力学原理、物理性质等，这些非几何信息的存在使得BIM技术的功能变得更加强大，一些在二维设计中需要人工完成的任务就可以通过输入相关数据而自动生成。

第3章BIM在工程施工及运营阶段的应用分析3.1BIM在工程施工阶段的应用分析3.1.1工程施工阶段的BIM应用分析1、在施工阶段应用BIM技术可以优化施工方案。方案模拟主要解决两个问题一个方案的可行性，第二是方案的经济性，方案的可行性主要是通过模型进行力学的验算，按照各行业的规范及标准更准确计算方案的力学性能及相关指标是否达标，如不符合要求在对模型进行修正选择最优的方案。在几个方案中可能相关指标都是满足要求的，此时我们要找出更经济更便于施工的方案，通过对材料的统计和方案的模拟演示对比，最终确定最优方案。2、在施工阶段应用BIM技术可以实现虚拟施工的目标，虚拟施工过程对整个施工阶段而言具有重要的价值。一方面可以通过虚拟了解到真实施工过程进展的情况，从而判断计划是否合理；另一方面利用BIM技术的协同能使项目参与方全面了解建筑工程项目的情况和存在的问题。无论是监理单位、施工单位还是业主单位都可以进行信息共享，确保彼此之间信息的对称性。从而减少摩擦和矛盾。3、在施工阶段应用BIM技术可以进行三维动画渲染及漫游，随着建筑工程越来越复杂，尤其是对于一些超高层建筑来说，复杂节点的动画模拟以及整体施工部署的模拟就尤为关键了，可以更清楚的让施工人员了解施工工艺及整体安排。第二方面，模拟动画也是工程的一个宣传手段，在工程没有完工前，利用动画模拟整个建造过程和装饰装修漫游动画，利用VR技术让业主提前体验竣工后的效果。所以既可以吸引客户也可以真实反应项目的实际情况。4、在施工阶段应用BIM技术可以进行模型校验。BIM三维技术将建筑工程项目的实际情况如实地反应在计算机中，通过模拟结果和实际工程的对比能及时发现其中存在的偏差，便于对建筑工程项目进行校验。此外，业主还将更加直观的看到建筑工程项目的效果图，便于业主对建筑工程项目作出调整。3.1.2在工程施工阶段应用BIM技术的益处1、在施工阶段应用BIM技术可以进行碰撞检查。碰撞检查可以说在BIM应用中已经是大家耳熟能详的词语了，传统的设计工作，设计人员都是单专业进行设计和检查，自己专业只考虑自己的部分，最后制出单专业的图纸，在进行手工的综合查验。这种人工的查验方式存在很大差异，也耗费了大量的精力和时间，还得不到一个满意的成果。如今BIM技术就很好的解决了这问题，直接在模型的搭建过程中进行多专业的碰撞检查，利用平台的强大处理能力，检测中专业间的冲突，多专业设计人员可以实时在模型查看到冲突的位置和问题，及时沟通和协调解决问题。最终检测无碰撞时，在进行出图。从而有效的减少了施工中因专业碰撞带来的经济损失。2、在施工阶段使用BIM技术可以进行施工规划调整。BIM技术可以实现对施工阶段进行量化管理的目标，能根据现场的实际情况进行工程评估，制定新的施工规划方案。3、在施工阶段使用BIM技术可以有效避免重大失误的发生。通过对建筑工程项目的虚拟，在施工之前就可以清楚地掌握各个阶段施工的情况，及时预见一些问题的发生，并在设计阶段就采取解决措施，避免影响施工过程。此外，在施工的过程中，使用三维施工图便于施工人员更好的解读图纸信息，可以避免对图纸信息理解错误的现象。4、在施工阶段使用BIM技术可以实现零库存的目标，零库存的概念本是工业生产过程中使用的名词，以往的建筑工程管理过程中由于对现场材料管理工作的不到位很难实现零库存的目标。但通过应用BIM技术，可以对施工过程进行五维管理，实现零库存的目标，从而最大限度的保护业主的经济利益。3.2BIM技术在工程造价管理中的应用分析1、在工程造价管理中使用BIM技术是为了早日进入过程管控时代。现在应用范围比较广的工程造价管理方法还是传统型的，这种造价管理方式要在工程项目完工后才能对整个工程项目有一个比较全面的了解，从而使得工程造价的准确性难以保证，经常会出现业主和施工单位因工程款问题而闹上法庭的事件。在工程造价管理中应用BIM技术可以更好的进行风险管理控制，实现工程造价精细化管理的目标，从而使得工程造价管理早日进入过程管理的时代。2、在工程造价管理中应用BIM技术能随时访问工程数据信息，确保相关信息的准确性。工程造价管理进入到过程管控的时代，需要有先进的数据系统做支撑，必须能准确的获得和工程相关的数据信息。BIM技术本身就是信息化的一种手段，有容量庞大的数据库，能存储建筑工程项目全生命周期中的所有数据信息，也可以让项目参与方对数据进行访问。因此，将BIM技术应用于工程造价管理中可以确保获取信息的准确性和及时性。3、BIM技术日趋成熟。BIM技术核心就是以计算机技术为依托的具有三维模型的数据库。这个数据库不仅能存储大量的数据信息，同时还可以利用模型实现数据信息的动态变化，即修改任何一个数据都会引起相关数据的变化。随着BIM技术的发展，相关方面的软件技术也有了很大的进步和发展，工程造价软件就是其中之一。将BIM应用于工程造价软件设计中，改变了传统工程造价软件静态的特性，使其也能随着数据信息的变化进行不断的调整，实现了工程造价软件动态化发展的目标。

第4章BIM的基本应用4.1BIM模型搭建与维护根据项目BIM应用及施工进度搭建BIM模型，模型精度取决于项目应用的深度，为一个BIM模型并不能解决所有单位的需求，但是所有单位的模型必须基于同一种标准进行搭设，来存在相关方工程信息。随着BIM技术的不断发展，未来的趋势肯定是一个模型中挂接所有单位的信息。目前模型包括设计模型、施工模型、运维模型、进度模型、成本模型等等，每种模型的侧重点不同，在模型构件上的精度也就不同。随着施工进度和信息的变更，即使对模型进行维护，保证模型的完整性和及时性。图4-1BIM数据搭建平台4.2场地分析大多数工程中的设计理念大多数是大同小异的，基本相同的工程，为什么会出现有盈利项目和亏损项目呢，其实项目的策划起到了很大的作用，尤其是场地的规划，合理布置施工现场，会为项目的成本带来不少的收益。项目场地策划中要充分考虑场地的地貌、植被、气候等条件的影响。传统策划中往往忽略这些，更多的靠的是主观判断来分析。现在通过BIM技术结合GIS进行场地及建筑物的模拟建造，通过强大的数据库功能，分析出更科学、更合理的结果，供决策者选择。图4-2场地规划图图4-3场地效果图4.3建筑策划建筑策划是在总体规划目标确定后，根据定量分析得出设计依据的过程。相对于根据经验确定设计内容及依据(设计任务书)的传统方法，建筑策划利用对建设目标所处社会环境及相关因素的逻辑数理分析，研究项目任务书对设计的合理导向，制定和论证建筑设计依据，科学地确定设计的内容，并寻找达到这一目标的科学方法。在这一过程中，除了需要运用建筑学的原理，借鉴过去的经验和遵守规范，更重要的是要以实态调查为基础，用计算机等现代化手段对目标进行研究。BIM能够帮助项目团队在建筑规划阶段，通过对空间进行分析来理解复杂空间的标准和法规，从而节省时间，提供对团队更多增值活动的可能。特别是在客户讨论需求、选择以及分析最佳方案时，能借助BIM及相关分析数据，做出关键性的决定。BIM在建筑策划阶段的应用成果还会帮助建筑师在建筑设计阶段随时查看初步设计是否符合业主的要求，是否满足建筑策划阶段得到的设计依据，通过BIM连贯的信息传递或追溯，大大减少以后详图设计阶段发现不合格需要修改设计的巨大浪费。4.4方案论证在方案论证阶段，项目投资方可以使用BIM评估设计方案的布局、视野、照明、安全、人体工程学、声学、纹理、色彩及规范的遵守情况。BIM甚至可以做到建筑局部的细节推敲，迅速分析设计和施工中可能需要应对的问题。方案论证阶段还可以借助BIM提供方便的、低成本的不同解决方案供项目投资方进行选择，通过数据对比和模拟分析，找出不同解决方案的优缺点，帮助项目投资方迅速评估建筑投资方案的成本和时间。对设计师来说，通过BIM来评估所设计的空间，可以获得较高的互动效应，以便从使用者和业主处获得积极的反馈。设计的实时修改往往基于最终用户的反馈，在BIM平台下，项目各方关注的焦点问题比较容易得到直观的展现并迅速达成共识，相应的需要决策的时间也会比以往减少。图4-4技术方案模型4.5可视化设计济南文化艺术中心项目室内设计采用的竹块，排布成如图所示形状。施工单位在进行室内装饰施工时，缺乏有效的工具对室内排布的竹块进行定位，首先想到是采用技术解决这一问题，采用犀牛软件进行建模，给每个竹块进行准确定位，同时将模型导入RevitArchitecture进行数据分析，导出相应的龙骨加工图、安装定位图等。部分构件实现了数字化加工与安装定位，不仅缩短了工期，而且大大提高了工程质量。4.6协同设计协同设计是各专业的设计人员在设计平台中搭建各专业模型，进行协同工作，实时查看模型冲突和验证设计的合理性及美观性。图4-5平面视图与三维视图对比4.7工程量统计基于BIM技术的工程量统计目前已经很成熟了。操作者按照一定的标准进行三维模型的搭建，通过revit明细表功能，统计出主要工程量，从而得到材料总量信息。再利用进度管理的软件把这些材料信息分配至各阶段的进度计划，得出每个阶段的材料成本情况和资金情况。图4-6模型工程量统计4.8管线综合目前建筑工程之所以复杂难以管理，不仅仅是工程构造本身的复杂程度提高了，而是工程更追求美观化和经济化，恰恰是这样，工程建设中过多的专业如何统筹管理是目前工程管理的重中之重。例如工程中的机电管线，如果你不考虑其美观布置及成本测算，我觉得怎么安装都不影响后期的使用。传统的方式，设计给施工单位的一般都是单专业二维图纸，而设计单位往往也是单专业人员完成设计工作，并没有过多的考虑其他专业的影响，这样在施工过程中，会发现大量的图纸问题，在通过沟通、协调、签字确认等等手续，想必最终影响的还是工程的工期和成本。图4-7机电管线综合布置4.9施工进度模拟建筑施工是一个高度动态的过程，随着建筑工程规模不断扩大，复杂程度不断提高，使得施工项目管理变得极为复杂，尤其是工程进度受到各个方面的制约。目前工程管理还是采用P6软件中进度计划甘特图来编制计划和管理计划，单单从编制计划来说，我觉得P6软件已经发挥了他的实质作用，但从管理进度来说，他的维度受限过大，难以准确表达施工的动态变化过程。而通过BIM模型与进度计划的完美挂接，将构件空间信息、时间信息、经济信息整合到一个可视化平台中，这样就真正实现了5D管理。不仅仅能动态模拟施工进度情况，以及体现关键节点的预警功能，还可以对施工阶段的人员和材料进行统计和统筹安排，进而为各阶段的成本分析提供合理数据。对整个工程的施工进度、材料资源、工程质量进行统一的管理和控制。图4-8施工进度模拟4.10物料跟踪物料追踪主要是通过二维码挂接构件相关信息，如：项目名称、安装部位、生产日期、构件编号、构件尺寸及材质等等，由BIM模型、后台服务器和移动终端组成综合系统，来追踪工程个每个构件的信息，实现从生产到施工到运维的全过程管理。图4-9二维码扫描4.11数字化建造最早数字化是始于制造业，通过在PC端进行数据编程，再利用该数据控制数控加工中心，加工出各类零件和构件。而如今建筑也在逐步走向建筑数字化，可能最多明显的就是目前国家推行的装配式建筑，装配式说的简单一点就是把建筑构件通过模型，倒入到生产机器中，通过工厂批量加工，形成预制构件，运输至施工现场进行拼装。目前工程中很多的构件都采用了模型化的预制加工，例如：机电安装的管件、钢结构的钢构件、预制的楼板和墙体等等。图4-10构件数控加工4.12竣工模型交付模型交付后最直观的是搭设的BIM模型在施工过程中，通过不断的更新和调整，记录建设周期中各个阶段的信息，在模型中储备的信息随时可以调出查阅和更新，也就是工程竣工后我们留下的不仅仅是难以查找的纸质文件，而是一份更准确和查询更便捷的电子档案。图4-11模型交付成果

第5章结论随着大数据的发展，BIM技术为建筑工程起到了很好的桥梁作用，让传统的建筑工程变得智能化和可视化。1、BIM技术解决了施工、设计、运维单位的信息沟通问题。真正实现了从建造到运维阶段的信息共享。2、BIM技术带了更加科学的管理方式，无论从技术管理、进度管理、运维管理都能达到精细化管理，为节约成本创造了有利条件。3、BIM技术加快了建筑工程智能化的脚步，随着国家政策对装配式建筑的倾向，更印证了一点，建筑工程的未来是要走向智能化。

参考文献[1]安连发，BIM技术在招投标领域的应用及现实意义［J］建筑市场与招标投标，2015(5):5-6．[2]房明明，黄子瑜．基于BIM技术的项目信息管理研究［J］山西建筑，2016(42):231-232．[3]侯春明，任志平，杜福祥，等．可视化技术在建筑施工企业中的应用［J］施工技术，2015，44[4]罗淑平,许桂芳.BIM技术在建筑设计及施工过程中的应用[J].价值工程,2018,37(03):176-177.[5]周桂香,蒋凤昌,李永奎,董杰.上海市胸科医院科教综合楼施工阶段的BIM应用[J].工业建筑,2018,48(02):47-52.[6]陈贵涛.基于BIM和本体的建筑运维管理研究[J],2018,48(02):29-34.[7]王威威,陈永锋.基于云模型的BIM项目质量协同管理绩效评价[J].湘潭大学自然科学学报,2018,40(01):86-90.[8]宋词,马