BIM概論 第四章 建筑信息模型(BIM)概論重慶大學(xué)版課件

1、第四章 BIM技術(shù)在項目各環(huán)節(jié)的應(yīng)用1.CONTENTS目錄4.1BIM技術(shù)在建筑設(shè)計階段的應(yīng)用4.2BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的應(yīng)用4.3BIM技術(shù)在MEP設(shè)計中的應(yīng)用4.4BIM技術(shù)在智慧建造中的應(yīng)用4.5BIM技術(shù)在工程項目成本控制中的應(yīng)用4.6BIM技術(shù)在建筑運維中的作用2.4.1.1 概念設(shè)計概念設(shè)計是由分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品的一系列有序、可組織、有目標(biāo)的設(shè)計活動。它表現(xiàn)為一個由粗到精、由模糊到清晰、由抽象到具體的不斷進化的過程。它需要思考項目的一切相關(guān)問題，包括成本估計、功能設(shè)置、建造方式、材料質(zhì)感、人文文化、地域特征等。在概念設(shè)計初期，設(shè)計團隊需要整理分析項目任務(wù)書、擬建場地、

2、氣象條件、規(guī)劃要求等一系列信息。BIM技術(shù)可以創(chuàng)建基地和周邊環(huán)境的三維信息，模擬一年中各個時間太陽的運動軌跡、季風(fēng)方向。這些三維信息便于設(shè)計師作出正確決定，避免錯誤發(fā)生。3.4.1.1 概念設(shè)計4.4.1.1 概念設(shè)計SketchUp設(shè)計作品5.4.1.1 概念設(shè)計Rhinoceros設(shè)計作品6.4.1.1 概念設(shè)計體量模型7.4.1.1 概念設(shè)計Rhinoceros設(shè)計作品8.概念體量模型滿足設(shè)計需求以后，就要對模型進行深入分析，內(nèi)容包括：面積、容積率、體形系數(shù)、建筑密度等技術(shù)指標(biāo)以及日照條件、風(fēng)環(huán)境等模擬分析指標(biāo)。當(dāng)出現(xiàn)問題時可以及時調(diào)整，還可以有效控制設(shè)計方案的面積指標(biāo)，避免模型精度不足

3、導(dǎo)致的面積誤差。目前，Revit提供的數(shù)據(jù)接口支持Ecotect、GreenBuildingStudio等分析工具。4.1.2能耗分析9.Autodesk Ecotect Analysis軟件是一款功能全面，適用于從概念設(shè)計到詳細設(shè)計環(huán)節(jié)的可持續(xù)設(shè)計及分析工具，包含應(yīng)用廣泛的仿真和分析功能，能提高現(xiàn)有建筑和新建筑設(shè)計的性能。該軟件將在線能效、水耗及碳排放分析功能與桌面工具相集成，能可視化及仿真真實環(huán)境中的建筑性能。用戶可以利用強大的三維表現(xiàn)功能進行交互式分析，模擬日照、陰影、發(fā)射和采光等因素對環(huán)境的影響。在建筑項目中，朝向主要受到熱輻射、日照、通風(fēng)等氣候因素影響，空間的舒適度與朝向也有一定關(guān)系

4、。針對不同地域的氣候因素，對朝向選擇的結(jié)果存在著差異，而且地區(qū)不同也導(dǎo)致對不同的氣候因素的側(cè)重不同，所以氣候因素最優(yōu)朝向不一致并且會相互矛盾?？梢酝ㄟ^Ecotect軟件分析該城市氣候因素朝向特點，依照模擬結(jié)果得出建筑合理朝向方位。4.1.2能耗分析10.4.1.2能耗分析輻射得熱最優(yōu)朝向分析圖11.4.1.2能耗分析日照與建筑朝向關(guān)系圖12.4.1.2能耗分析某城市夏季和秋季風(fēng)頻圖13.4.1.3初步設(shè)計BIM技術(shù)中的Revit軟件就可從體量模型自動創(chuàng)建樓板、墻、幕墻、屋頂?shù)然A(chǔ)建筑構(gòu)件，快速而準確的完成平、立、剖面等設(shè)計。進而形成可以體現(xiàn)設(shè)計思想、較為完整的概念設(shè)計方案。這一階段，建筑師通常

5、會提供多個概念設(shè)計方案供業(yè)主比較、選擇。BIM技術(shù)的引入大大提高建筑師和業(yè)主直接溝通的效率，讓方案更直觀。14.一座建筑物的設(shè)計過程中，要考慮很多構(gòu)件的需求，包括：墻、樓板、門窗、管道等。BIM技術(shù)設(shè)計的過程中可以以這些構(gòu)件作為基本圖元，逐步完善三維模型。Revit軟件中的平面視圖與CAD中的平面視圖在視覺上基本是一致的。都是一種水平的切割的剖面圖，同時展現(xiàn)一個水平面上的所有空間。不同之處在于：1.組織平面布局的基本元素不同，傳統(tǒng)的CAD中運用的是點、線等幾何元素，而Revit軟件中使用的是智能的建筑構(gòu)件。2.Revit除在圖紙中體系幾何信息以外，還直觀體現(xiàn)非幾何信息，這是傳統(tǒng)CAD軟件所欠缺

6、的。4.1.3初步設(shè)計15.4.1.3初步設(shè)計某教學(xué)樓一層Revit模型和平面圖16.Revit軟件中，材質(zhì)由不同的資源構(gòu)成。默認情況下材質(zhì)將具備“圖形”和“外觀”兩種資源。其中“圖形”資源是所有材質(zhì)必須具備的資源定義，用于控制采用該材質(zhì)圖元顯示時的顏色、透明度以及立面視圖中該圖元的表面填充圖案樣式、被剖切時的截面填充圖案樣式等。4.1.3初步設(shè)計17.4.1.3初步設(shè)計 Revit對墻體賦予材質(zhì)種類信息Revit賦予墻體真實的材質(zhì)效果18.Revit軟件提供的詳圖設(shè)計編輯工具是二維的，其操作邏輯是從三維模型中提取二維圖紙。但是模型中提取的基本二維圖紙不能滿足當(dāng)前施工圖標(biāo)準，因此需要運用詳圖設(shè)

7、計工具和詳圖編輯工具對其進行進一步完善，才能得到符合出圖標(biāo)準的二維圖紙。目前，完全可以使用Revit軟件可以100%出建筑施工圖。4.1.4深化設(shè)計19.Revit軟件提供了專門的“協(xié)作”工具：工作集和鏈接。工作集的協(xié)作流程為：1.團隊負責(zé)人依照成員數(shù)量和項目復(fù)雜程度，將設(shè)計模型劃分為若干個組成部分，各部分之間不能重疊。2.將相應(yīng)的建筑構(gòu)件分配到各部分中，并制定編輯權(quán)限，同時將該模型文件保存為設(shè)計中心文件。3.隨后成員通過網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)器上的中心文件，通過“另存為”命令得到各自需要編輯的部分，在本地計算機進行深化設(shè)計。深化設(shè)計過程中成員需要隨時將自己的設(shè)計結(jié)果更新到設(shè)計中心文件中去，保證其他成員

8、可以及時的看到其他部分的設(shè)計成果，從而使設(shè)計工作保持一致。4.1.5設(shè)計中的協(xié)同20.鏈接Revit模型的操作方法同AutoCAD的外部參照非常類似，是最接近于傳統(tǒng)模式。該方法適用于單體建筑，或可以拆分為多個單體，且需要分別出圖的建筑群項目，設(shè)計團隊中的建筑師各自完成一部分單體設(shè)計內(nèi)容，并在總圖（場地）文件中鏈接各自的Revit模型，實現(xiàn)階段性協(xié)同設(shè)計（此方式和傳統(tǒng)的AutoCAD外部參照協(xié)調(diào)設(shè)計模式相同）。對特大型項目，也可以在“鏈接”中使用“工作集”功能。兩種方式結(jié)合，實現(xiàn)更大規(guī)模的協(xié)同設(shè)計。在這種團隊協(xié)同模式之下，不同專業(yè)之間都能在設(shè)計過程中相互協(xié)調(diào)，相互溝通，形成一個有機的整體。4.1

9、.5設(shè)計中的協(xié)同21.Revit軟件有明細表工具，該工具可以按照對象類別統(tǒng)計并列表顯示各類模型圖元數(shù)量、材質(zhì)數(shù)量、圖紙列表、視圖列表和注釋塊列表。對工程量分析，明細表工具主要用來統(tǒng)計材質(zhì)信息和數(shù)量。建立明細表是提取BIM模型關(guān)鍵步驟。基本方法是：1.通過建立明細表直接提取出各種建筑構(gòu)件的基本幾何信息，如面積等。2.按照建筑中各種構(gòu)件的不同構(gòu)造做法，編制材料用量比例公式，即能提取出各種材料的體積。3.查表得出構(gòu)件材料的密度，最終得到主要材料的質(zhì)量。4.1.6工程量統(tǒng)計22.一般使用Revit軟件出圖分為4個基本步驟。1.進行圖紙布置。使用Revit軟件中的“新建圖紙”工具可以為項目創(chuàng)建圖紙視圖，

10、指定圖紙使用的標(biāo)題欄族并將指定的視圖布置在圖紙視圖中形成最終施工圖檔。2.項目信息設(shè)置。在出完成圖紙名稱、圖紙編號以外，還需要完成諸如項目名稱、客戶名稱等內(nèi)容信息，在Revit軟件“項目信息”工具設(shè)置公用信息參數(shù)。3.圖紙修訂和版本控制。在項目進行當(dāng)中，圖紙修訂是不可避免的，Revit可以記錄追蹤這些修訂內(nèi)容信息，并且可以吧它發(fā)布到圖紙上。4.打印和圖紙導(dǎo)出。在圖紙布置完成后，可以利用打印機進行打印，或是用虛擬打印機程序生成PDF格式文檔，也可以把指定視圖或圖紙導(dǎo)出為CAD格式文件。但值得注意的是，Revit軟件不支持圖層概念，但可以設(shè)置各構(gòu)件對象導(dǎo)出DWG時對應(yīng)的圖層，以方便在CAD中的應(yīng)用

11、。4.1.7模型出圖和渲染23.Revit軟件自帶的渲染功能，可以快速創(chuàng)建BIM模型各角度的渲染圖，還具有3Dmax軟件接口，支持將BIM模型導(dǎo)入并進一步完善。4.1.7模型出圖和渲染24.常用的日照模擬軟件有Sunlight、IES（IntegratedEnvironmentalSolution）、Radiance、Ecotect、Daysim等。Sunlight由中國建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所研發(fā)，是基于三維圖形平臺的日照分析軟件。軟件以三維模型作為分析數(shù)據(jù)依據(jù)，按國家及各地區(qū)有關(guān)日照的相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準，采用建筑設(shè)計資料集太陽位置計算公式、日影原理、光線返回法、陰影輪廓法等技術(shù)，提供日

12、照基本計算數(shù)據(jù)設(shè)置和日照計算方法,可進行建設(shè)前后窗上或任意空間點的日照情況比較，并以表格形式輸出日照分析報告。4.1.8 BIM技術(shù)與室內(nèi)人居環(huán)境設(shè)計25.除了對日照分析以外，BIM技術(shù)還能夠準確的分析室內(nèi)采光信息。將BIM模型導(dǎo)入采光分析軟件中，對門窗進行編號，添加門窗類型、采光系數(shù)、材料透射比和反射比等信息。對照采光設(shè)計規(guī)范設(shè)置房間類型屬性。對室內(nèi)采光區(qū)域進行采光模擬并分析，得出采光評估報告。根據(jù)分析反饋，設(shè)計師可以及時調(diào)整門窗的尺寸和位置，選擇合適的門窗類型，對于進深較大區(qū)域加設(shè)反光板來改善采光，合理利用采光節(jié)能進行照明設(shè)計。4.1.8 BIM技術(shù)與室內(nèi)人居環(huán)境設(shè)計26.設(shè)計師在設(shè)計階段

13、就能通過BIM技術(shù)將室內(nèi)自然通風(fēng)情況考慮周全。把BIM模型導(dǎo)入風(fēng)環(huán)境模擬軟件進行通風(fēng)仿真，會得到可視化的動態(tài)模擬分析結(jié)果，便于有效解決室內(nèi)自然通風(fēng)問題，優(yōu)化室內(nèi)空氣環(huán)境。例如，通過調(diào)整建筑室內(nèi)布局、門窗及通風(fēng)口位置、尺寸等，在物理層面為空氣流通提供有效流場；或通過對通風(fēng)換氣系統(tǒng)的布局、室內(nèi)綠色裝飾材料的控制等手段，進一步降低室內(nèi)空氣滯留、空氣污染的隱患。常見的風(fēng)環(huán)境模擬軟件有Phoenics、FLUENT、Airpark、Ecotect、Winair、VENT等。4.1.8 BIM技術(shù)與室內(nèi)人居環(huán)境設(shè)計27.室內(nèi)聲學(xué)環(huán)境也會對人體健康產(chǎn)生影響。研究表明，若室內(nèi)聲學(xué)環(huán)境較差，將會對人的基本聽力、

14、語言交流、休息睡眠、心臟功能、等方面有許多不利影響，對兒童這種影響更為明顯。因此，室內(nèi)聲學(xué)環(huán)境要符合相關(guān)國家標(biāo)規(guī)定。BIM技術(shù)的優(yōu)勢在于，把信息模型和聲學(xué)分析軟件結(jié)合后，能夠快速得到聲環(huán)境評估結(jié)果，在建筑方案設(shè)計階段指導(dǎo)優(yōu)化設(shè)計，避免噪音干擾。信息模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入聲環(huán)境模擬軟件后可以模擬：聲源確定、聲場邊界條件界定等。軟件將建立聲線數(shù)量和聲音強度之間的數(shù)量關(guān)系，計算聲音的強度對建筑環(huán)境的影響，把分析結(jié)果以可視化的方式呈現(xiàn)出來，便于進行設(shè)計優(yōu)化。根據(jù)評估，可以對受噪聲影響的室內(nèi)進行設(shè)計調(diào)整，或?qū)?yōu)化裝飾材料的選擇，如選擇雙層玻璃、吸音材料等。常用的聲環(huán)境模擬軟件有RAYNOISE、SoundPLAN

15、、Odeon、RAMSETE、AutodeskEcotect等。4.1.8 BIM技術(shù)與室內(nèi)人居環(huán)境設(shè)計28.BIM技術(shù)用于光環(huán)境模擬是可持續(xù)建筑設(shè)計的新方向和新手段。通過建成前對建筑模擬和分析，可以直觀的發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的各種，并進行優(yōu)化改進。分析可以幫助設(shè)計師根據(jù)不同類型、數(shù)量的照明設(shè)備的參數(shù)信息，進行室內(nèi)空間三維照度計算和照明模擬，依據(jù)不同照明方案的能耗計算結(jié)果優(yōu)化照明布局形式，達到基礎(chǔ)照明、重點照明和裝飾照明的和諧，從而獲得良好的高質(zhì)量照明效果，避免眩光、陰影等不良光環(huán)境。常用的照明分析軟件有Ecotect、DIALux、AGI32等4.1.8 BIM技術(shù)與室內(nèi)人居環(huán)境設(shè)計29.室內(nèi)視線分

16、析主要考慮兩類場景，一是突出視覺功能的場所（如劇場、影院等），分析室內(nèi)各視點對室內(nèi)某區(qū)域的視線效果；二是室內(nèi)視野評價，分析室內(nèi)各視點對室外環(huán)境的可視度。利用BIM模型進行室內(nèi)視線分析的優(yōu)勢就是真實還原場景并提供高效、科學(xué)的評估依據(jù)。在BIM模型中，可以通過Revit軟件自帶的“相機”功能，在任意室內(nèi)景觀窗前設(shè)置相機，根據(jù)拍攝的可視度調(diào)整景觀窗的位置和大小，達到適當(dāng)?shù)囊胄Ч５?，這種以“點”為基礎(chǔ)的評估方式工作量較大，對于大體量建筑不是很實際。這時，可以通過Revit軟件中的“漫游”功能創(chuàng)建虛擬漫游路徑，實現(xiàn)視點串聯(lián)，達到“所見即所得”的感觀體驗，更全面、快速地評估。圖4.21所示為利用Ec

17、otect軟件進行某辦公室內(nèi)可視度分析。4.1.8 BIM技術(shù)與室內(nèi)人居環(huán)境設(shè)計30.（1）方案設(shè)計本階段主要是建筑設(shè)計師和結(jié)構(gòu)工程師溝通，從藝術(shù)、功能和力學(xué)的角度分析結(jié)構(gòu)主體布局。BIM技術(shù)可以利用三維空間展示建筑師的設(shè)計成果，并與結(jié)構(gòu)工程師協(xié)調(diào)初步確定結(jié)構(gòu)方案。4.2 BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的應(yīng)用31.（2）初步設(shè)計階段設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)工程師依照建筑設(shè)計師提交建筑初步模型布置豎向承重構(gòu)件、豎向抗側(cè)力構(gòu)件以及水平構(gòu)件，借助BIM技術(shù)減少建筑與結(jié)構(gòu)之間的碰撞沖突。一般有兩種方式：一是平面圖中布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件時，多個窗口或多顯示器同時工作，將構(gòu)件布置的結(jié)果實時顯示在鏈接其他專業(yè)三維模型中，及時修改

18、構(gòu)件布置產(chǎn)生的碰撞；二是在各專業(yè)模型完成后，通過BIM平臺碰撞檢測軟件，查找定位模型之間有沖突之處。4.2 BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的應(yīng)用32.（3）施工圖設(shè)計完成模型和結(jié)構(gòu)計算后，利用BIM軟件進行施工圖設(shè)計和出圖。施工圖階最終的成果文件是完成滿足設(shè)備材料采購、非標(biāo)準設(shè)備制作和施工要求的全套圖紙。Revit軟件是基于參數(shù)化設(shè)計的建模軟件。建筑或結(jié)構(gòu)模型完成后，可以通過各個標(biāo)高的平面視圖轉(zhuǎn)換成施工圖。后期設(shè)計發(fā)生變更時，無論直接修改Revit項目瀏覽器的施工圖，還是在三維模型中修改，其他視圖相應(yīng)位置的構(gòu)件都會作相關(guān)聯(lián)的修改。通過Revit系列軟件的項目瀏覽器可以高效管理設(shè)計圖紙、施工圖設(shè)計說明

19、等圖紙文件。4.2 BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的應(yīng)用33.（3）施工圖設(shè)計BIM技術(shù)支持下的結(jié)構(gòu)施工中，平法表示方法和實體表達各有優(yōu)點和不足。實體詳圖表達優(yōu)點在于：1.三維形式表達鋼筋信息。從圖中可以確定鋼筋的位置和形式和尺寸等信息，對復(fù)雜構(gòu)件可以放大剖析，避免鋼筋碰撞。2.便于工程量統(tǒng)計。方便對鋼筋和混凝土用量統(tǒng)計方便。3.實現(xiàn)隱蔽工程可見性。模型雖然是用來模擬現(xiàn)實中的建筑，但還能做一些現(xiàn)實中不可能的操作，如實現(xiàn)混凝土在模型中的透明度，這樣在改變透明度的情況下，可以清楚觀察到內(nèi)部鋼筋的擺放和連接方式，4.2 BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的應(yīng)用34.（3）施工圖設(shè)計實體詳圖表達鋼筋的不足之處在于：1

20、.這種設(shè)計方案需要進行逐根處理鋼筋的定位和長度等信息，所以工作量很多。2.此外鋼筋節(jié)點和信息的增多對電腦顯卡和CPU的要求就很高；3.這種設(shè)計方式會占用大量篇幅圖紙量。BIM技術(shù)中也可以用平法表示，但與傳統(tǒng)的平法施工圖有所區(qū)別。BIM中的平法不僅是抽象的符號表達，而且把非幾何信息賦值給構(gòu)件，與構(gòu)建形成一體，可以提取交換，便于后期分析。特別的，BIM中的平法注釋族和BIM屬性欄中的參數(shù)可以相互關(guān)聯(lián)，更改屬性欄中信息，可以立即傳遞到平法施工圖中，平法施工圖中的相應(yīng)注釋符號，數(shù)值化信息以及位置均可以自動更新。4.2 BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的應(yīng)用35.MEP是國外對Mechanical、Electr

21、ical、Plumbing3個專業(yè)的簡稱，即國內(nèi)所說的建筑機電設(shè)備專業(yè),簡稱水暖電專業(yè)。現(xiàn)代建筑品質(zhì)的提升，決定建筑對設(shè)備的功能和性能都有較高的要求。4.3 BIM技術(shù)在MEP設(shè)計中的應(yīng)用36.確定MEP系統(tǒng)選型方案后，通過BIM技術(shù)將各類管道和設(shè)備以最優(yōu)化的方式布置在有限的建筑安裝空間內(nèi)，同時要盡量保證樓層凈高。以往的設(shè)備設(shè)計過程中，各專業(yè)一般分別由不同的參與方進行設(shè)計，彼此之間很難有效溝通，最終的布局方案無法滿足建筑使用需要，對凈高的影響很大。利用MEP軟件可以對設(shè)備系統(tǒng)排布進行綜合考慮，盡可能高效節(jié)約地利用空間，增加建筑凈高，同時軟件也能夠?qū)芫€設(shè)備集中的設(shè)備間、設(shè)備層、管道井等附屬空間

22、進行優(yōu)化排布，降低建筑安裝成本，減少施工返工率。4.3 BIM技術(shù)在MEP設(shè)計中的應(yīng)用37.圖所示為管道優(yōu)化前的設(shè)備布置方案，MEP系統(tǒng)最低點到樓板的高度為3.00m。利用MEP軟件分析后，發(fā)現(xiàn)原水管、風(fēng)管、橋架同標(biāo)高排布，未有效利用梁下的空間，優(yōu)化后的方案將水管和風(fēng)管進行分層排布，充分利用空間，避開管線碰撞，增加凈高，最終MEP系統(tǒng)最低點到樓板的高度增加了0.14m4.3 BIM技術(shù)在MEP設(shè)計中的應(yīng)用38.從施工總承包商出發(fā)，工程師還需用MEP軟件完成設(shè)備管線綜合工作。管線綜合是依照工程師的知識和經(jīng)驗從施工出發(fā)，在考慮施工空間和檢修空間的前提下，確保MEP方案的總施工成本最低。為提高管線綜

23、合的可施工性，實施BIM管線綜合時不僅需要考慮安裝順序，同時也考慮了管線施工規(guī)范，如管道保溫層、支吊架形式、管道安裝空間及檢修空間、安裝流程等。4.3 BIM技術(shù)在MEP設(shè)計中的應(yīng)用39.完成MEP系統(tǒng)設(shè)計后，還需要按照國家標(biāo)準進行二維出圖工作。如何將MEP軟件設(shè)計的平面圖進行標(biāo)準化、準確表達是一個難點，需要通過設(shè)置工作集、巧用過濾器、修改部分族，以實現(xiàn)平面圖表達的標(biāo)準化。采用MEP軟件還可以進行創(chuàng)建平面圖工作生成設(shè)備平面圖，大大提升了后期繪圖效率和準確率4.3 BIM技術(shù)在MEP設(shè)計中的應(yīng)用40.4.3 BIM技術(shù)在MEP設(shè)計中的應(yīng)用某建筑二層衛(wèi)生間給排水大樣圖41.4.4 BIM技術(shù)在智慧

24、建造中的應(yīng)用智慧建造是一種先進的建造理念，它可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的和諧發(fā)展，與大自然和諧可持續(xù)發(fā)展，還可以在先進的信息化技術(shù)系統(tǒng)支撐下，使得經(jīng)營環(huán)境公開透明，企業(yè)項目管理高效精細。智慧建造理念的特點主要包括以下3個方面：1.提高信息創(chuàng)建質(zhì)量和信息利用率。2.采用精細化管理，提高資源利用率，實現(xiàn)低碳節(jié)能要求。3.以 BIM 技術(shù)為核心。42.4.4 BIM技術(shù)在智慧建造中的應(yīng)用智慧建造理念的出現(xiàn)給建筑工程領(lǐng)域帶來新的機遇，它能保證各個參與方的利益。1.對建設(shè)方或業(yè)主來說，智慧建造理念能實現(xiàn)降低成本、提高工程質(zhì)量、減少資源浪費，從而保證更多利益。2. 對承包方來說，智慧建造能在過程中實現(xiàn)資源合理分配，工期

25、實時動態(tài)調(diào)整，合理安排人員，減少窩工現(xiàn)象，使承包商從中獲取更好效益。43.4.4 BIM技術(shù)在智慧建造中的應(yīng)用相對于傳統(tǒng)建造方式，智慧建造對項目在實施過程中有很大優(yōu)勢。1.縮短工程項目周期。通過合理安排工程項目進度及人員安排，可以合理縮短項目周期。2. 提高企業(yè)競爭力。智慧建造理念將倒逼企業(yè)內(nèi)部運營機制與組織架構(gòu)改革，提高信息化水平，增強企業(yè)的競爭能力。3. 提升項目參與人員的協(xié)作能力。智慧建造理念需要建立信息統(tǒng)一的共享平臺，各方依據(jù)項目的開展來增減項目信息，使得工程信息獲取更加便捷有效，增強了各參與方的協(xié)同作業(yè)能力。同時，信息共享還能夠有效減少建造過程的各類型沖突。通過合理現(xiàn)場布置，能減少施

26、工機具碰撞，降低施工現(xiàn)場風(fēng)險，實現(xiàn)質(zhì)量管理。信息共享還可以根據(jù)現(xiàn)場情況合理調(diào)整現(xiàn)場管理規(guī)定，實時監(jiān)控施工現(xiàn)場情況，更有效的提高工程質(zhì)量。44.4.4.3智慧建造體系根據(jù)智慧建造的框架體系，同時結(jié)合智慧建造子系統(tǒng)功能實現(xiàn)橫向關(guān)系，構(gòu)建BIM技術(shù)和智慧建造的相互關(guān)系，如圖 4 . 33所示。該建造體系基于 BIM 系統(tǒng)平臺設(shè)計，主要分為數(shù)據(jù)層、模型層和應(yīng)用層。通過 IFC 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具，施工企業(yè)把從設(shè)計企業(yè)獲取的BIM信息模型作為系統(tǒng)平臺運行的基礎(chǔ)。同時，利用 BIM信息模型與施工進度進行鏈接，生成四維信息模型。四維模型可以實現(xiàn)施工優(yōu)化控制、動態(tài)施工模擬與動態(tài)施工管理，滿足施工階段的質(zhì)量目標(biāo)、成本

27、目標(biāo)、進度目標(biāo)、安全目標(biāo)。同時，項目各方也通過系統(tǒng)平臺，設(shè)定不同的訪問權(quán)限，讓工程洽商與協(xié)調(diào)更為便捷和安全45.4.4.3智慧建造體系BIM 技術(shù)和智慧建造的相互關(guān)系圖46.4.4.4智能建造的組織形式傳統(tǒng)施工組織結(jié)構(gòu)圖47.4.4.4智能建造的組織形式在BIM技術(shù)條件下，各部門的管理任務(wù)分工將發(fā)生重大變化，部門名稱傳統(tǒng)施工管理任務(wù)分工基于BIM技術(shù)的施工管理任務(wù)分工工程技術(shù)部審查施工方案、進度計劃，負責(zé)主材的檢查驗收，處理施工技術(shù)問題，提出變更建議；監(jiān)控工工藝流程，提高施工質(zhì)量利用4D施工模擬，檢驗施工方案的可行性，消除施工現(xiàn)場沖突，模擬建立標(biāo)準化施工工藝流程，提高施工質(zhì)量物資采購部按進度調(diào)

28、配材料設(shè)備，檢查材料設(shè)備的品種、規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量是否符合相應(yīng)規(guī)定要求；根據(jù)3D建筑信息模型及數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計的工程量，合理安排物資供應(yīng)，并依據(jù)數(shù)據(jù)庫訪問各構(gòu)件的材料設(shè)備信息工程施工部執(zhí)行各分部分項施工任務(wù)，保證施工質(zhì)量、進度、安全符合要求；施工動態(tài)檢查，4D施工進度模擬，動態(tài)調(diào)整施工進度，依據(jù)BIM技術(shù)建立的標(biāo)準化施工工藝流程施工工程質(zhì)安部負責(zé)工程質(zhì)量、安全的檢查監(jiān)督工作，深入工地巡檢，及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量或安全隱患，并及時糾正BIM與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，進行現(xiàn)場跟蹤與檢驗，保證施工質(zhì)量、安全、進度要求商務(wù)合約部做好各項合同的簽訂工作與檔案管理，負責(zé)施工直接成本管理，參與業(yè)主供料咨詢合約談判等利用4D模型，進行

29、成本控制，建立5D模型；及時更新4D/5D信息模型的材料設(shè)備信息庫綜合辦公事負責(zé)辦理各項報批手續(xù)，制定工程建設(shè)安全管理意見和文明施工管理辦法，并狠抓落實；整理各項施工資料利用3D/4D/5D建筑信息模型及數(shù)據(jù)庫，做好竣工工程施工資料的收集和整理工作；信息管理部工程項目各信息的建設(shè)、維護、共享與保密利用BIM系統(tǒng)平臺，在同一建筑信息模型上管理、維護、更新各方項目信息，做好各方訪問權(quán)限劃分與設(shè)定48.4.4.4智能建造的組織形式信息終端交互設(shè)備是指各種輸入輸出設(shè)備，包括圖形工作站、筆記本電腦、平板電腦、智能手機、激光打印機或手持智能設(shè)備等。個人PC作為必備的輸入輸出設(shè)備，為了應(yīng)對高信息存儲，其配置

30、勢必需要一定的提高。例如，歐特克官網(wǎng)提供了Revit軟件入門級、合理級、推薦級配置需求，按照需求配置設(shè)備能節(jié)約成本。為便于能隨時隨地讀取項目信息，獲取資料，可以采用 Graphisoft SE公司制作的一款在智能手機上查看三維建筑信息模型的軟件BIMx，49.4.4.4智能建造的組織形式BIMx軟件使用截圖50.4.4.5施工準備階段優(yōu)化控制管理BIM 技術(shù)可以在這個階段完成項目的碰撞檢查、4D 模擬、虛擬建造等具體應(yīng)用，將有效地控制施工過程中的潛在風(fēng)險，減少不必要的損失，保證工程順利進行。51.4.4.5施工準備階段優(yōu)化控制管理圖紙會審主要是由設(shè)計人員向項目團隊或施工單位設(shè)計意圖及施工注意事

31、項，并解答由施工單位或監(jiān)理單位提出有關(guān)設(shè)計問題。該階段是對設(shè)計圖紙的透徹分析與施工可行與否的論證階段，是設(shè)計單位與施工單位、監(jiān)理單位甚至業(yè)主進行溝通協(xié)同平臺?？梢岳肂IM技術(shù)創(chuàng)建該平臺，三維模型的創(chuàng)建能讓各專業(yè)之間、各方直觀地了解建筑實體，甚至其中所包含的各項技術(shù)規(guī)范。因此，若設(shè)計中的錯誤問題能在該階段發(fā)現(xiàn)并修正，則可避免因此產(chǎn)生的設(shè)計變更。實踐證明，對大型項目或管線設(shè)計比較復(fù)雜的項目進行碰撞檢驗，往往可得到上千個的碰撞檢驗問題。如果僅僅依靠人力排查構(gòu)件沖突，將是一項非常艱巨的工作。52.4.4.5施工準備階段優(yōu)化控制管理傳統(tǒng)施工方案的編制是通過分析項目的重難點，借助施工技術(shù)人員或?qū)＜业慕?jīng)驗

32、分析，完成施工方案的設(shè)計與調(diào)整優(yōu)化。但是，傳統(tǒng)施工方案編制過程依靠技術(shù)人員或?qū)＜覍椖康睦斫庖约白陨淼慕?jīng)驗，而經(jīng)驗則有很大的不確定性，受到很多主觀因素的影響，傳統(tǒng)意義上施工方案的編制無法進行直觀的比較、有效的驗算和有依據(jù)的優(yōu)化，針對未來的不確定性更無法預(yù)料項目實施過程中的突發(fā)問題。因此，對結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜或重大工程項目而言，完全依靠經(jīng)驗式的施工方案根本無法對項目產(chǎn)生指導(dǎo)價值，這就需要借助計算機虛擬建造技術(shù)對施工方案中的各種不確定性以及合理性進行提前預(yù)演，以對項目進行有效控制，在各類方案中進行比對與優(yōu)化。53.4.4.5施工準備階段優(yōu)化控制管理基于 BIM 的虛擬建造技術(shù)優(yōu)化施工方案應(yīng)用流程54.4

33、.4.5施工準備階段優(yōu)化控制管理基于BIM的虛擬建造技術(shù)優(yōu)化施工方案能滿足以下3個功能。1.動態(tài)建模功能。施工方案利用虛擬建造技術(shù)編制包括基于方案的動態(tài)建模、方案比較與分析、方案優(yōu)選、方案優(yōu)化以及結(jié)果評價等內(nèi)容，其中方案動態(tài)建模包括建筑環(huán)境、擬定方案的建立、邊界條件處理、荷載條件處理等內(nèi)容，方案分析包括方案的可行性、合理性和安全性分析。2.可視化功能。利用BIM技術(shù)將建立的3D模型放置在虛擬環(huán)境中，可以動態(tài)觀察各施工方案實施過程，從而優(yōu)化施工方案。3.協(xié)同作業(yè)功能。協(xié)同作業(yè)功能是指技術(shù)人員或?qū)＜以谕唤ㄖ畔⒛Ｐ蛯ν粚ｍ検┕し桨高M行同時設(shè)計，相互交流，信息共享，比較選擇最優(yōu)方案。同時，可以減

34、少大量文檔生成及其傳遞時間和誤差。3.4D進度模擬技術(shù)檢驗可建性4D進度模擬技術(shù)將3DBIM模型與施工進度圖(MSPROJECT編制)進行鏈接，Navisworks軟件對工程項目模擬建造，優(yōu)化施工進度，分析項目的可建性。55.4.4.5施工準備階段優(yōu)化控制管理基于 BIM 的施工進度模擬流程56.4.4.6施工過程中進度、資源、成本動態(tài)管理根據(jù)智慧建造體系框架，利用 4D BIM 信息模型，優(yōu)化控制進度、資源、成本間的沖突矛盾，實現(xiàn)施工建造的集成化動態(tài)管理是當(dāng)下施工建造向信息化、智能化、智慧化管理轉(zhuǎn)變的必經(jīng)之路。1.進度動態(tài)管理通過實時分析計劃進度與實際進度之間的差異，利用進度超期預(yù)警系統(tǒng)自動

35、分析工期延誤的影響，提出相應(yīng)的后續(xù)工作進度計劃就是基于 BIM 技術(shù)實現(xiàn)進度動態(tài)的管理。例如，如果關(guān)鍵線路上的工作延誤，則施工項目的總體進度會受到影響，即工期拖延、施工成本增加，所以，施工進度的合理規(guī)劃與進度過程中預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計可以提升施工單位進度控制能力和管理水平。57.4.4.6施工過程中進度、資源、成本動態(tài)管理進度預(yù)警系統(tǒng)工作原理示意圖58.4.4.6施工過程中進度、資源、成本動態(tài)管理2.資源成本動態(tài)管理施工資源成本動態(tài)管理是在施工過程中隨著施工進度進展，結(jié)合市場價格信息合理確定工作任務(wù)中人、機、材的用量，借以實時統(tǒng)計施工成本。資源成本動態(tài)管理系統(tǒng)能在施工條件或施工內(nèi)容發(fā)生變更的時候，及時

36、調(diào)整資源配置，做到可行、科學(xué)、合理。施工資源動態(tài)管理系統(tǒng)的主要功能包括：根據(jù)施工項目進度計劃和相應(yīng)工作資源需求量，制定人、材、機需求計劃。根據(jù)進度分析，編制物資采購計劃、物資現(xiàn)場管理計劃以及物資倉儲可視化管理。施工成本動態(tài)管理主要包括以下幾方面：根據(jù) BIM 模型統(tǒng)計的工程量，結(jié)合預(yù)算定額和市場信息價格，計算工程總成本。隨著施工進度的開展，根據(jù)實際進度與計劃進度，合理調(diào)配施工資源，計算當(dāng)前施工狀態(tài)的施工成本，實時掌握控制施工成本。59.4.4.6施工過程中進度、資源、成本動態(tài)管理實現(xiàn)4D動態(tài)碰撞檢查或進度、成本、資源沖突分析，需要現(xiàn)場實時監(jiān)控技術(shù)，也就是被稱為無線射頻識別RFID(Radio

37、FrequencyIdentification)。它能滿足跟蹤施工現(xiàn)場實時進度技術(shù)，結(jié)合BIM技術(shù)的結(jié)合，把BIM技術(shù)延伸到施工階段的應(yīng)用、檢查與控制作用。RFID技術(shù)是一種非接觸性的自動識別技術(shù)，主要是通過射頻信號對目標(biāo)對象進行自動識別，同時獲取相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)。這種自動識別技術(shù)不需要人工干預(yù)，同時還可在各種惡劣環(huán)境中工作，特別適合施工現(xiàn)場作業(yè)；同時還能識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。60.4.4.6施工過程中進度、資源、成本動態(tài)管理結(jié)合 RFID 技術(shù)與 BIM 技術(shù)進行施工現(xiàn)場管理61.4.4.6施工過程中進度、資源、成本動態(tài)管理4)施工進度管理RFID技術(shù)在施工進度控制中起獲取進度信息的作用

38、，在4D施工進度模型中添加RFID系統(tǒng)，使進度信息獲取的方式自動化，實現(xiàn)整個4D施工進度流程自動化，減少人工輸入的缺漏和錯誤。結(jié)合 RFID 與 BIM 技術(shù)控制進度62.4.4.6施工過程中進度、資源、成本動態(tài)管理基于 BIM 技術(shù)的預(yù)制加工流程圖63.4.4.6施工過程中進度、資源、成本動態(tài)管理基于 BIM 技術(shù)的智慧建造過程，從設(shè)計階段或施工準備階段引入BIM 模型。BIM 模型也隨著工程項目的開展，BIM 模型包含的數(shù)據(jù)庫也在不斷完善。因此，在施工竣工交付階段施工單位完全可以按業(yè)主的要求提交 BIM 竣工模型。BIM模型精度也由LOD300提升到LOD500級別，便于后期運維使用。64

39、.4.5 BIM技術(shù)在工程項目成本控制中的應(yīng)用（1）決策階段投資決策是項目建設(shè)的先決條件，優(yōu)秀的決策是項目成功的保證，也與項目成本有直接關(guān)系，因此一個合理的決策是實現(xiàn)成本控制的必要條件。進行施工項目的決策時，造價人員根據(jù)初步的施工模型，提取出一份大致的工程量數(shù)據(jù)，與企業(yè)內(nèi)部施工定額相結(jié)合，預(yù)估出擬建施工項目的造價成本信息。65.4.5 BIM技術(shù)在工程項目成本控制中的應(yīng)用（2）設(shè)計階段通過BIM技術(shù)，設(shè)計人員能直接在模型數(shù)據(jù)庫中選擇與當(dāng)前施工項目相類似的歷史施工項目模型的相關(guān)設(shè)計指標(biāo)，創(chuàng)建一個經(jīng)濟合理的限額設(shè)計。同時，造價人員能直接在模型中提取工程量數(shù)據(jù)及項目參數(shù)，較為快捷地得到概算價格，這樣

40、能從施工項目的全生命周期角度出發(fā)控制施工項目的實際成本，有效地進行成本控制。66.4.5 BIM技術(shù)在工程項目成本控制中的應(yīng)用（3）招投標(biāo)階段工程量清單計價是國內(nèi)建筑項目普遍釆用的招投標(biāo)模式，BIM技術(shù)的應(yīng)用對招投標(biāo)過程產(chǎn)生重大影響。BIM模型使得造價人員又快又準地提取出各類工程量數(shù)據(jù)，并能結(jié)合建設(shè)項目的實際特點計量出相對精準的工程量清單，極大地減少人文造成的漏項、重復(fù)及錯算的情況出現(xiàn)，在項目開始前將可能因工程量數(shù)據(jù)問題而引起糾紛的情況降到最低。中華人民共和國招標(biāo)投標(biāo)法明確規(guī)定：“自招標(biāo)文件開始發(fā)出之曰起至投標(biāo)人提交投標(biāo)文件截止之日止，最短不得少于20日”。為盡快開工，建設(shè)單位普遍在遵守我國現(xiàn)

41、行法律法規(guī)的條件下，將時間盡可能少的留給投標(biāo)單位編制投標(biāo)書。這樣因為過短的時間規(guī)定，僅依賴人工計算工程量，無法保證工程量清單的準確性。通過BIM技術(shù)，投標(biāo)單位可以直接從模型中提取所需的工程量數(shù)據(jù)，編制工程量投標(biāo)清單，制定投標(biāo)策略。67.4.5 BIM技術(shù)在工程項目成本控制中的應(yīng)用（4）施工階段傳統(tǒng)的建造模式中，施工企業(yè)中標(biāo)后都是以平面圖紙為基礎(chǔ)，設(shè)計、施工、建設(shè)、監(jiān)理各方需要分專業(yè)、分方向分階段核對設(shè)計圖紙。如果各方只考慮自身需要，不能做到信息協(xié)同共享，也就不能發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙的問題與缺陷。而BIM技術(shù)能夠提供一個信息交流的平臺，方便各工種間的工作協(xié)同和集中信息。以BIM建筑模型為基礎(chǔ)，將不同專業(yè)

42、的數(shù)據(jù)進行匯總分析，在通過碰撞檢測功能后，可以直接糾正出現(xiàn)的問題，盡可能避免因設(shè)計失誤出現(xiàn)的施工索賠問題，有利于成本控制。通過BIM技術(shù)，在施工組織設(shè)計時，各項計劃安排可以在模型中進行試用、調(diào)整、修改，節(jié)約人力、財力，并根據(jù)模型的動態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)動態(tài)成本實時監(jiān)控和控制。68.4.5 BIM技術(shù)在工程項目成本控制中的應(yīng)用（5）竣工階段竣工驗收移交的過程中，往往會發(fā)生大量資料丟失或信息缺失等狀況，這個階段需要進行竣工驗收結(jié)算。傳統(tǒng)上，造價人員需要通過平面圖紙和工程量計算書等一系列文件對墻、梁、板、柱等結(jié)構(gòu)逐件逐項地核對結(jié)算，工作強度大，容易發(fā)生結(jié)算錯誤。使用BIM技術(shù)后，在項目施工的過程中，對建筑模

43、型不斷完善，其包含的工程信息已經(jīng)完全代表項目工程實體，對成本控制的最后階段提供強有力的保證。69.4.5 BIM技術(shù)在工程項目成本控制中的應(yīng)用（5）竣工階段竣工驗收移交的過程中，往往會發(fā)生大量資料丟失或信息缺失等狀況，這個階段需要進行竣工驗收結(jié)算。傳統(tǒng)上，造價人員需要通過平面圖紙和工程量計算書等一系列文件對墻、梁、板、柱等結(jié)構(gòu)逐件逐項地核對結(jié)算，工作強度大，容易發(fā)生結(jié)算錯誤。使用BIM技術(shù)后，在項目施工的過程中，對建筑模型不斷完善，其包含的工程信息已經(jīng)完全代表項目工程實體，對成本控制的最后階段提供強有力的保證。70.4.6 BIM技術(shù)在建筑運維中的作用美國國家標(biāo)準與技術(shù)協(xié)會（NIST）于 20

44、04 年進行了一次研究，目的是預(yù)估美國重要設(shè)施行業(yè)（如商業(yè)建筑、公共設(shè)施建筑和工業(yè)設(shè)施）中的效率損失。該研究報告顯示，業(yè)主和運營商在運維管理方面耗費的成本幾乎占總成本的 2/3。設(shè)施管理人員的日常工作主要有：使用修正筆手動更新住房報告；通過計算天花板的數(shù)量，計算收費空間的面積;通過查找大量建筑文檔，找到關(guān)于熱水器的維護手冊；搜索竣工平面圖，但毫無結(jié)果，最后才發(fā)現(xiàn)從一開始就沒有收到該平面圖。一幢建筑在其生命周期的費用消耗中，約80%是發(fā)生在其使用階段。其中，主要的費用由抵押貸款的利息支出、租金、重新使用的投入、保險、稅金、能源消耗、服務(wù)費用、維修、建筑維護和清潔等構(gòu)成。建筑物平均使用年限達到 7

45、 年后，使用階段發(fā)生的費用會超過最初的建筑安裝造價，并且這些費用總額以一種不均勻比例增長。一幢建筑物的使用年限達到 50 年后，建筑物的造價和使用階段的總維護費用比例可達19。因此，職業(yè)化的運維管理將會給業(yè)主和運營商產(chǎn)生極大的經(jīng)濟效益。71.4.6 BIM技術(shù)在建筑運維中的作用美國國家標(biāo)準與技術(shù)協(xié)會（NIST）于 2004 年進行了一次研究，目的是預(yù)估美國重要設(shè)施行業(yè)（如商業(yè)建筑、公共設(shè)施建筑和工業(yè)設(shè)施）中的效率損失。該研究報告顯示，業(yè)主和運營商在運維管理方面耗費的成本幾乎占總成本的 2/3。設(shè)施管理人員的日常工作主要有：使用修正筆手動更新住房報告；通過計算天花板的數(shù)量，計算收費空間的面積;通

46、過查找大量建筑文檔，找到關(guān)于熱水器的維護手冊；搜索竣工平面圖，但毫無結(jié)果，最后才發(fā)現(xiàn)從一開始就沒有收到該平面圖。一幢建筑在其生命周期的費用消耗中，約80%是發(fā)生在其使用階段。其中，主要的費用由抵押貸款的利息支出、租金、重新使用的投入、保險、稅金、能源消耗、服務(wù)費用、維修、建筑維護和清潔等構(gòu)成。建筑物平均使用年限達到 7 年后，使用階段發(fā)生的費用會超過最初的建筑安裝造價，并且這些費用總額以一種不均勻比例增長。一幢建筑物的使用年限達到 50 年后，建筑物的造價和使用階段的總維護費用比例可達19。因此，職業(yè)化的運維管理將會給業(yè)主和運營商產(chǎn)生極大的經(jīng)濟效益。72.4.6 BIM技術(shù)在建筑運維中的作用美

47、國國家標(biāo)準與技術(shù)協(xié)會（NIST）于 2004 年進行了一次研究，目的是預(yù)估美國重要設(shè)施行業(yè)（如商業(yè)建筑、公共設(shè)施建筑和工業(yè)設(shè)施）中的效率損失。該研究報告顯示，業(yè)主和運營商在運維管理方面耗費的成本幾乎占總成本的 2/3。設(shè)施管理人員的日常工作主要有：使用修正筆手動更新住房報告；通過計算天花板的數(shù)量，計算收費空間的面積;通過查找大量建筑文檔，找到關(guān)于熱水器的維護手冊；搜索竣工平面圖，但毫無結(jié)果，最后才發(fā)現(xiàn)從一開始就沒有收到該平面圖。一幢建筑在其生命周期的費用消耗中，約80%是發(fā)生在其使用階段。其中，主要的費用由抵押貸款的利息支出、租金、重新使用的投入、保險、稅金、能源消耗、服務(wù)費用、維修、建筑維護和清潔等構(gòu)成。建筑物平均使用年限達到 7 年后，使用階段發(fā)生的費用會超過最初的建筑安裝造價，并且