第二章. BIM在建设项目全生命期中的应用

BIM技术原理及应用第二章

BIM在建设项目全生命期的应用ContentsBIM应用价值BIM在建设项目各阶段的应用--BIM的第一维度BIM在建设项目各参与方的应用--BIM的第二维度BIM不同深度和层次的应用--BIM的第三维度2ContentsBIM应用价值BIM在建设项目各阶段的应用--BIM的第一维度BIM在建设项目各参与方的应用--BIM的第二维度BIM不同深度和层次的应用--BIM的第三维度31.BIM对建筑业的意义从全球范围来看，信息技术应用已被普遍视为改造建筑业这一传统产业的战略手段（Rezgui&Zarli，2006）。BIM的出现对建设项目交付模式产生巨大影响（Taylor，2007）。作为一种系统创新技术，BIM技术的应用一方面将会对建设项目某一方参与主体的活动方式产生重要影响，另一方面将会较大改变建设项目相关活动间的依赖关系，影响能力具有较强明显的跨组织性（Harty，2005）。在我国，BIM技术已成为工程项目信息化建设未来发展的方向（王广斌等，2008）;在BIM情境下的建筑工程领域，BIM的出现将引发整个AEC行业领域的第二次革命（张建平，2010；马智亮，2010）。41.BIM对建筑业的意义BIM目标5网状的沟通方式沟通效率低、问题理解难、决策效率低、信息不对称BIM协同平台通过BIM可视化平台将信息统一起来，沟通便捷、多方协作、问题更容易处理协作方式的变革BIM方法与传统方法对比6

传统方法BIM方法备注项目团队组织有详细设计后，施工项目经理和技术咨询采参与到项目中来，也就是先设计后设计在概念设计阶段，业主就将相关方引入项目组织，能够全面、快捷地跟踪工程进展BIM方法支持尽早地跨专业的协作以及经验交流信息共享以纸张（图纸、报表、技术说明等）和没有协作能力的电子文件为主，传递方式为邮递、传真基于IFC标准的产品建模方法，拥有一个核心项目数据库BIM方法使数据重新录入概率最小化，提高数据的准确性和质量。随着模型质量和正确性的提高，使项目组能够在早期进行更多的方案比选以及帮助引入全生命期分析方法，从而得出最佳方案。BIM方法与传统方法对比（续）7

传统方法BIM方法备注设计和建造质量根据标准规范的要求、个人经验进行设计，尽管有计算机辅助，但也有大量的手工劳动。在设计过程中，存在大量简单的重复性劳动动态的工程分析和大量的仿真软件，能够自动产生工程文档BIM方法能够提高设计的精确性，将项目组从琐碎的工作（例如工程制图）中解脱出来，投入到更有价值的工作（例如详细设计）中决策支持项目组通过经验、图纸、反复验算，得到决策依据在BIM方法中，决策依据更加丰富，这包括虚拟现实环境、全生命周期的性能参数、多角度的动画支持等BIM方法使项目组在项目早期能够开发多种方案进行比较，为决策者提供更有价值的全生命周期性能参数团队协作以桌面会议的形式，用静态的图纸进行协作以动态的产品模型和可视化效果作为会议的资料BIM方法能够加速设计协同，快速地制定出解决方案1.BIM对建筑业的意义缩短项目工期更加可靠与准确的项目预算提高生产效率、节约成本高性能的项目结果有助于项目创新性与先进性方便设备管理与维护有助于改变传统的设计生产方式促进建筑业管理模式与生产方式的改变推动建筑行业工业化发展8美国NBIMS对BIM价值定义性能：更好理解设计概念，各参与方共同解决存在的问题；效率：更少信息转换错误和损失，更快的建设周期；质量：更少错误和遗漏；减少浪费，减少重复劳动、材料和时间。安全：提升施工现场安全；可预测性：更好预测建设成本和时间92.BIM对建设项目的整体价值2.BIM对建设项目的整体价值10BuildingBritain’sFuture(2013),.uk/media/2118883/building_britains_future.pdf.美国斯坦福大学对全球BIM应用项目的调查研究表明，通过有效应用BIM可降低40%的设计变更，并将施工现场的劳动生产率提高20-30%（Fischer&Kunz，2009)BIM的价值是众所周知的，但是：

存在“难以量化衡量”的难题112.BIM对建设项目的整体价值二期概况：建设投资：2.01亿$建筑面积：5.02万平米计划工期：32个月BIM投资：32万$一期概况：建设投资：2.09亿$建筑面积：5.72万平米施工工期：36个月12应用价值案例：科罗拉多州大学健康研究中心二期2.BIM对建设项目的整体价值/一期二期（BIM）节约信息请求的数量2,5001,720780处理信息请求的总花费$188万$129万$59万施工总包和分包提出的追加费用400万$<2万$-实际施工工期36个月30个月6个月13/2.BIM对建设项目的整体价值项目成果：施工信息请求在基础阶段减少74%，在钢结构阶段减少47%暖通分包减少50%的劳动力，缩短工期50%施工总工期缩短2个月减少37%的信息请求协调时间和32%的变更单协调时间在项目成本上共节约117万$，在BIM上的投入为31.5万$，应用BIM的ROI(投资回报率)为3:114/2.BIM对建设项目的整体价值国内的数据15资料来源：鲁班咨询，20162.BIM对建设项目的整体价值预计到2022年，全球BIM市场收益将达到117亿美元，2016-2022的复合年增长率（CAGR）将达到21.6%。Resource："GlobalBuildingInformationModeling(BIM)Market:Size,trendsandForecasts(2016-2020)“162.BIM对建设项目的整体价值3.BIM的主要价值点（1）3DBIM模型：将建筑设施的物理与功能特性以数字化方式呈现。它是建筑设施生命周期中，进行各项决策时，所需信息的可靠共享知识来源。–美国国家BIM标准V1（2008）173D建筑艺术3.BIM的主要价值点（2）跨组织协同更好的工程信息呈现、分享与整合更好的跨专业领域设计整合更好的团队沟通18建筑设施生命周期中的所有事件及它们的顺序，皆可以在数字空间里事先仿真预演（彩排）及事后回顾。任何时间点任何地点想象力是

唯一的限制193.BIM的主要价值点ContentsBIM应用价值BIM在建设项目各阶段的应用BIM在建设项目各参与方的应用20左图：BIM技术在美国的25种常见的应用（ThecomputerintegratedconstructionresearchgroupofthePennsylvaniastateuniversity.BIMprojectexecutionplanningguide，version2.0）上图：BIM技术在我国国内的20种常见的应用（过俊，2011）21美国中国返工、变更、工作流程在各阶段传统模式与基于BIM的建造模式工作流程中的比较业主项目经理承包商施工方开工避免干扰施工常规流程变更返工缩短工期现场变更费用生产延迟设计评估前期与

设计方案设计参数化设计三维设计三维表现性能模拟碰撞检测管线综合工程量统计施工4D施工模拟钢结构深化设计幕墙深化设计机电深化设计数字加工标准机电库材料跟踪施工3D配合3D激光扫描竣工模型运营运营信息集成设施及资产管理设备运营维护231.BIM在项目前期策划阶段的应用

前期策划阶段对整个建筑工程项目的影响是很大的。24麦克利米曲线(MacLeamycurve)图（美国著名的HOK建筑师事务所）25阶段划分阶段描述基本应用策划与规划设计策划与规划是项目的起始阶段。对于单体项目称为策划，对于群体项目称为规划。主要目的是根据建设单位的投资与需求意向，研究分析项目建设的必要性，提出合理的建设规模，确定项目规划设计的条件。项目场址比选概念模型构建建设条件分析1.BIM在项目前期策划阶段的应用1.BIM在项目前期策划阶段的应用

（1）场地分析BIM技术提供一个存储、处理数据信息的平台，将土木实验以及现场勘查的数据输入BIM软件，进行数据分析及可视化，为勘察设计提供一定的依据。261.BIM在项目前期策划阶段的应用

27中标方案A简化南向立面调整材质B对体块进行切削调整色彩C规整体量立面的肌理韵律（2）概念模型比选1.BIM在项目前期策划阶段的应用

28（3）建设条件分析周边区域交通分析交通疏导能力分析区域布局舒适度分析可视度分析方案流量到达时间入口排队情况普通情况160辆30-40分钟最大排队为1辆车，等待入库时间低于10秒，基本不会出现排队。车辆集中到达情况160辆15-20分钟最大排队长度为3辆车，最大等待进入车库的时间约为35秒，车辆集中到达时偶尔会出现短暂的排队。车库设置满足要求，等待时间可以接受广联达大厦地下车库停车模拟——合理流线1.BIM在项目前期策划阶段的应用

29建筑图纸日照分析效果图能耗分析建筑声学分析结构设计工程算量协同施工管理水暖电设计BIM2.BIM在项目设计阶段的应用30BIM建模BIM应用2.BIM在项目设计阶段的应用31阶段划分阶段描述基本应用方案设计主要目的是为后续设计阶段提供依据及指导性的文件。主要工作内容包括：根据设计条件，建立设计目标与设计环境的基本关系，提出空间建构设想、创意表达形式及结构方式等初步解决方法和方案。场地分析建筑性能模拟分析设计方案比选面积明细表统计初步设计主要目的是通过深化方案设计，论证工程项目的技术可行性和经济合理性。主要工作内容包括：拟定设计原则、设计标准、设计方案和重大技术问题以及基础形式，详细考虑和研究各专业的设计方案，协调各专业设计的技术矛盾，并合理地确定技术经济指标。各专业模型构建建筑结构平面、立面、剖面检查面积明细表统计工程量统计施工图设计本阶段的主要目的是为施工安装、工程预算、设备及构件的安放、制作等提供完整的模型和图纸依据。主要工作内容包括：根据已批准的设计方案编制可供施工和安装的设计文件，解决施工中的技术措施、工艺做法、用料等问题。各专业模型构建冲突检测及三维管线综合竖向净空优化虚拟仿真漫游辅助施工图设计面积明细表统计工程量统计2.BIM在项目设计阶段的应用（1）三大专业BIM模型32建筑专业结构专业安装专业EastmanC,Teicholz

P,etal.BIMHandbook:AGuidetoBuildingInformationModelingforOwners,Managers，Designers，Engineers，andContractors[M].2nd

Ed.Hoboken:JohnWiley&SonsInc.,2011.33（a）一个设计选项用窗楣檐蓬来遮挡太阳直射（b）一个设计选项用反光镀膜玻璃来遮挡太阳直射2.BIM在项目设计阶段的应用（2）数量计算应用可依不同建筑组件进行不同的数量计算项目的输出。34创建空间明细表https:///zh-hans/support/revit-products/learn-explore/caas/CloudHelp/cloudhelp/2016/CHS/Revit-Model/files/GUID-31DBA3DA-11B7-44A3-A92B-4D358EE18444-htm.html2.BIM在项目设计阶段的应用35（3）自动输出2D平面图2.BIM在项目设计阶段的应用36空调系统模型电力系统模型管线系统模型整合模型谢尚贤，2015（4）多系统图面整合2.BIM在项目设计阶段的应用37（5）三专业综合/home/article/show.html?id=2002&cid=9272.BIM在项目设计阶段的应用38（5）三专业综合2.BIM在项目设计阶段的应用39风管穿梁预留洞检查门窗开启保温碰撞管线打架（6）碰撞检测提交的碰撞报告表，明确表示碰撞位置2.BIM在项目设计阶段的应用40（7）管线综合通过管线综合设计，避免二维设计带来的机电碰撞与净高问题，三维模型可出具二维管线综合图，模型可用于指导施工。空洞预留2.BIM在项目设计阶段的应用41排列与净高问题2.25m2.45m通过发现和解决冲突，提前模拟，限高24米的建筑物做到了六层，并把层高3.8米实现净高2.45米。优化调整前优化调整后2.BIM在项目设计阶段的应用42（8）性能分析光环境模拟、疏散模拟、风环境模拟烟气模拟、能耗模拟2.BIM在项目设计阶段的应用3.BIM在项目施工阶段的应用43阶段划分阶段描述基本应用施工阶段施工阶段是指建设单位与施工单位签订工程承包合同开始到项目竣工为止,在实际项目过程中,各个分部分项交叉进行,BIM应用贯穿其中,主要应用包括现场数据采集、图纸会审、施工深化设计、施工方案模拟及构件预制加工、施工放样、施工质量与安全管理、设备和材料管理等方面。施工数据采集冲突检测及三维管线综合竖向净空优化虚拟仿真漫游图纸会审施工深化设计施工方案模拟施工计划模拟构件预制加工施工放样工程量统计设备与材料管理质量与安全管理竣工模型构建44上海中心钢结构深化设计对机电构件进行实际施工安装深化，增加吊架，管道细分等工作，模型完全可用于现场施工。赵斌.BIM技术在上海中心项目中的实践[J].绿色建筑,2015(4):23-25.（1）深化施工图设计3.BIM在项目施工阶段的应用45（2）4D施工模拟：结合工程进度，更加直观表达施工情况。3.BIM在项目施工阶段的应用46施工进度跟踪现场实际对照进度状况分类形成处理方案调整进度计划消除影响因素影响因素分析劳动力不足物资供应不足垂直运力不足作业面冲突辅助工作滞后施工方案缺失方案不可行设计缺陷施工不规范资源冲突问题技术质量问题（3）进度管理4D3.BIM在项目施工阶段的应用47广联达BIM5D技术（4）成本管理5D3.BIM在项目施工阶段的应用48传统的交底方式可视化交底3D模型交底（5）质量管理3.BIM在项目施工阶段的应用49施工3D配合：现场通过模型指导施工，在三维模型上进行施工协调。3.BIM在项目施工阶段的应用50三维模型工厂预制现场吊装施工现场三维模型（6）预制加工3.BIM在项目施工阶段的应用BIM在装配式建筑中的

材料跟踪：通过条形码技术扫描材料信息，进行跟踪。

基于云的BIM部品部件库设计构件生产施工过程芯片植入成品检验核实手持机+PAD辅助定位安装BIM安装模拟RFID芯片BIM模型关联唯一编码3.BIM在项目施工阶段的应用52（7）竣工模型整合所有分包模型后，根据现场施工情况生成最终的竣工模型，交付业主，并为后期运营提供数据基础。3.BIM在项目施工阶段的应用4.BIM在项目运维阶段的应用53阶段划分阶段描述基本应用运营阶段本阶段的主要目的是管理建筑设施设备，保证建筑项目的功能、性能满足正常使用的要求。改造工程也在本阶段。现场3D数据采集和集成设备设施运维管理子项改造管理拆除阶段本阶段的主要目的是建立合理的拆除方案，妥善处理建筑材料设施设备，力求拆除的可再生利用。拆除施工模拟工程量统计竣工模型交付维护计划建筑系统分析资产管理空间管理与分析防灾计划与灾害应急模拟+运营信息集成544.BIM在项目运维阶段的应用55维修日期自动提醒检查维修记录：上次检查时间：2017-06-28设备状况记录：良好检查人员：李XX下次检查时间：2012-03-11通过模型管理设备类型：XX设备参数：XX施工单位：XX公司运维单位：XX公司生产厂家联系电话：4343434现场检查运用移动设备进行现场查看对比，并可以扫描设备二维码读取设备信息进行管理4.BIM在项目运维阶段的应用56故障检查分析直接导入运维信息与模型匹配；三维模型直观显示设备通路，快速查询分析故障和开关位置，以及停用设备所影响的房间范围4.BIM在项目运维阶段的应用ContentsBIM应用价值BIM在建设项目各阶段的应用BIM在建设项目各参与方的应用57建立以业主方为主导的BIM应用模式业主是BIM项目的实际拥有者(Owner)，也是项目建设的发动者，是推动行业变革的主要驱动力。在基于BIM的流程中，业主通过改善的整合设计过程使其投资得到的更大回报，这个整合过程增加了不同阶段中工程信息的价值并使工程团队的效率更高。同时，业主可在工程质量、成本和将来的设施运营中获得利益。581.业主方的价值1.业主方的价值59各项目参与方BIM应用受益分析（资料来源：Succar，2010）（1）记录和评估存量物业用BIM模型来记录和评估已有物业，为业主更好地管理生命周期运营成本，可把物业BIM信息和业主的业务决策和管理系统集成；（2）产品规划通过BIM模型使设计方案和投资回报分析的财务工具集成，业主就可以实时了解设计方案变化对项目投资收益的影响；（3）设计评估和招投标通过BIM模型帮助业主检查设计院提供的设计方案在满足多专业协调、规划、消防、安全以及日照、节能、建造成本等各方面要求上的表现，保证提供正确和准确的招标文件。1.业主方的价值60（4）项目沟通和协同利用BIM的3D、4D（三维模型+时间）、5D（三维模型+时间+成本）模型和投资机构、政府主管部门以及设计、施工、预制、设备等项目方进行沟通和讨论，节省决策时间和减少由于理解不同带来的错误。（5）GIS系统集成对营销、物业使用和应急响应等都有极大帮助。（6）运维管理BIM模型包括了物业使用、维护、调试手册中需要的所有信息，同时为物业改建、扩建、重建或拆除等重大变化都提供了完整的原始信息。1.业主方的价值61业主方应用的难点：管理上的程序难点市场不完善，处于革新过程中培训及再学习成本高法律层面的约束业主权利理解技术上的实施难点跨专业综合设计带来工作流程与模型管理模式转变标准定义未完善621.业主方的价值（1）方案设计使用BIM技术能进行造型、体量和空间分析外，还可以同时进行能耗分析和建造成本分析等，使得初期方案决策更具有科学性。（2）扩初设计建筑、结构、机电各专业建立BIM模型，利用模型信息进行能耗、结构、声学、热工、日照等分析，各种冲突检查和规范检查，工程量统计。（3）施工图各种平面、立面、剖面图纸和统计报表都从BIM模型中得到。（4）设计协同设计有上十个甚至几十个专业需要协调，包括设计计划、互提资料、校对审核、版本控制等。设计工作重心前移632.设计方的价值2.设计方的价值设计方应用的难点：成本投入不愿意共享模型信息（知识产权与利益）多专业BIM设计软件的不兼容团队合作的管理业主BIM需求不清晰643.施工方的价值施工方BIM实施目标主要是利用BIM技术加强施工管理，通过建立BIM施工模型，将构筑物及其施工现场3D模型与施工进度链接，并与施工资源、安全质量、场地布置、成本变化等信息集成一体，实现基于BIM的施工进度、人力、材料、设备、成本、安全、质量、场地布置等的动态集成管理及施工过程可视化模拟。653.施工方的价值（1）图纸会审专业人员创建施工图设计模型，在创建模型的过程中，发现图纸中隐藏的问题，图纸会审时，以三维模型作为媒介，对问题进行逐个解决，大大提高沟通效率。（2）深化设计各专业深化设计后的模型按照统一的坐标原