第一阶段：BIM概述与Revit基础

项目1　BIM概述

随着计算机软硬件的普及和通信与网络技术突飞猛进的发展，传统的工程建造业也在寻求摆脱落后生产模式的解决方案，因此以BIM为代表的新兴信息技术应运而生。这种全新的建筑全生命周期方案有效解决了建设行业的诸多不足，大刀阔斧地改变了当前工程建设的模式，推动了整个建设行业从传统的粗放、低效的建造模式向以全面数字化、信息化为特征的新型建造模式转变。

学习目标

1.1　什么是BIM?

BIM（Building Information Modeling）——建筑信息模型，是一种将数字信息技术应用于设计建造、管理的数字化方法，也是运用计算机技术共享信息资源，为工程项目全生命周期中的决策提供可靠依据的过程。它是一种基于三维模型的智能流程，能让建筑设计、施工和运营维护及各方专业人员深入了解项目并高效地规划、设计、构建和管理建筑及基础设施。在项目设计阶段使用BIM技术可以在计算机上模拟创建1:1动态三维信息模型，持续构建的数字化模型支持项目整个阶段的设计与校核，可以减少规划与设计阶段带来的误差。当模型构建完成后，模型中的构件便承载着丰富的信息，如精确的几何构件尺寸、结构边界条件信息、面积信息等，这些信息将带来多方面的用途，如指导施工、材料预制加工、模拟建筑真实的建造运营等。各方建设主体通过使用BIM技术，进一步完善建筑设计、施工、运营维护等全过程管理，达到提高建设效率、降低项目风险、改善管理绩效的目的。

1.1.1　认识BIM技术

BIM中Building代表的是BIM的行业属性，BIM的服务对象主要是建设工程行业；Information是BIM的灵魂，BIM的核心是创建建设产品的数字化信息，从而为工程实施的各阶段、各参与方的建设活动提供与建设产品相关的信息，包括几何信息、物理信息、功能信息、价格信息等；Modeling是BIM的信息创建和存储形式，BIM中的信息是以数字模型的形式创建和存储的，这个模型具有三维、数字化和面向对象等特征。

知识链接

BIM技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应用，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

——住房和城乡建设部工程质量安全监管司

1.1.2　BIM技术的特点

1.模型信息化

BIM以信息的方式进行传达，具有信息完备性、关联性和一致性等特征。BIM除了对工程三维几何信息进行描述外，还包括对工程信息的完整体现，如建筑材料、工程性能、结构类型等设计信息；施工工序、施工进度、成本控制、质量控制等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等维护信息。这些模型信息之间是可识别并互相关联的，若模型中的某个对象发生变化，与之关联的所有对象都会随之更新，保证了模型的整体性及一致性。

2.模型可视化

在计算机上，原有的平面图纸表达的工程项目转变为三维立体模型展示在用户面前，用户可以实时查看或修改三维模型的信息参数，以达到设计、检查、建造模拟的目的。这样，在项目的设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策均在可视化的状态下进行，如图1-1所示。

3.协调性

在以往的设计过程中，各专业工程师之间信息沟通不及时或不到位，往往导致设计的成果出现诸多碰撞、缺漏等问题，对施工造成很不利的影响。例如，布置管道时未考虑清楚其他项目工程布置情况，导致布置管道不合理的情况发生。在BIM中各方参与人员在设计阶段可以基于一个中心文件进行平行工作，再将各专业模型整合到一个整体中进行检查，这样较大程度地减少了不必要的设计错误，如图1-2所示。

4.模拟性

BIM不仅可以模拟具体的建筑物，还可以模拟难以在真实世界中进行的操作。在设计阶段可以为设计中所需数据进行模拟分析，如日照分析、节能分析、热能传导模拟等；在施工阶段可以进行4D（3D模型中加入项目发展时间）施工模拟，根据施工组织设计来模拟实际施工，从而确定合理的施工方案；在运营阶段可以对物业进行维护管理，如在建筑使用期间发生管道或管件损坏的情况，可以通过查看模型找到问题的原因并进行维修。

5.优化性

BIM强调的是工程项目全生命周期的应用，整个项目从设计到运营维护的过程实际上是不断优化的过程，受“信息”“复杂程度”“时间”三方面的影响，准确的信息为合理优化结果提供了基本依据。BIM提供了建筑物实际存在的信息，这些信息使复杂的项目进一步优化成为可能，例如，通过把项目设计和投资回报分析相结合，计算出设计变化对投资回报的影响，使得业主明确哪种项目设计方案更符合自身的需求。

6.可出图性

BIM可自动生成建筑各专业二维设计图纸，这些图纸中构件的关系与模型实体始终保持关联，当模型发生变化，图纸也随之变化，保证了图纸的正确性，如图1-3所示。

1.2　BIM的过去、现状与未来趋势

BIM概念的起源可追溯至1974年Eastam发表的论文，直至1995年IAI（国际协作联盟）决定推出IFC（Industry Foundation Classes），标志着世界级的BIM风潮开始兴起。本节内容中将带大家系统地认识BIM从诞生至今的发展历程，进一步了解BIM在国内外的发展现状与未来趋势。

1.2.1　BIM的历史

提及BIM的诞生与发展，不得不提到以下两位：一位是Charles Eastman（Chuck）（图1-4），另一位是Jerry Laiserin（图1-5），前者为“BIM之父”，后者为“BIM教父”。

早在1975年，当时任职于卡耐基梅隆大学的Charles Eastman于《AIA杂志》（现已停刊）上发表了关于“建筑描述系统（Building Description System）”的工作原理，也就是最初的BIM概念：“互动的典型元素……从同一个有关元素的描述中获得剖面、平面、轴测图或透视图……任何布局的改变只需要操作一次，就会使所有的绘图得到更新。所有从相同元素布局得来的绘图都会自动保持统一……任何算量分析都可以直接与这个描述系统对接……可以很容易地生成估价和材料用量……为视觉分析和数量分析提供一个完整的、统一的数据库……在市政厅或建筑师的办公室就可以做到自动对建筑的规范性进行核查。大型工程项目的施工方也许会发现，在进度计划和材料订购上这个描述系统更具有优越性。”

Charles Eastman提出的技术在接下来几年时间里渐渐被商业化运作，在美国这项技术被称为“Building Product Model（建筑产品模型）”，在欧洲被称为“Building Product Information Model（建筑产品信息模型）”。由于这两种词组中的“产品”一词都被用来区别于“过程”模型，故融合后就衍变为“建筑信息模型”一词。

2002年12月，Jerry Laiserin发表了一篇名为Comparing Pommes and Naranj as的文章，文中对“Building Information Modeling”中涉及的每个词“Building”“Informa-tion”“Modeling”都进行了详细的描述和定义，并说明这个是对下一代设计软件的描述，亦可理解为对CAD系统与BIM系统的比较。

1.2.2　BIM的现状

BIM的实践最初主要由几个比较小的先锋国家所主导，如芬兰、挪威和新加坡，美国等一批早期实践者紧随其后。经过长期的探究，BIM在美国逐渐成为主流，并对包括中国在内的其他国家的BIM实践产生影响。

目前美国大多数建筑项目已经开始应用BIM技术，并且创建了各种BIM协会，出台了各种BIM标准。比较有代表性的是GSA（美国总务署）、USACE（美国陆军工程兵团）、building SMART联盟。如GSA负责美国所有的联邦设施的建造和运营，并推出了全国3D-4D-BIM计划，要求所有大型项目（招标级别）都需应用BIM技术，最低要求是空间规划验证和最终概念展示需提交BIM模型。

反观国内近况，BIM热潮逐渐席卷了中国建筑行业，在2014年麦克劳希尔公司和清华大学共同完成的《2014中国BIM报告》中，中国BIM发展速度位列全球第四。但相较于发达国家的建筑行业BIM应用情况，国内BIM技术的理念探讨与技术应用发展起步较晚，但这几年在国际化的信息交互背景下，我国BIM技术的推广、应用的速度与成效还是令人欣喜的。一些大型的房地产企业、设计院、大型施工单位已经陆续开展了BIM结合实际项目的研究与应用；国内软件商（如PKPM、YJK、鸿业、广联达、鲁班和斯维尔等）也开始对BIM软件进行研发，并产生了实际的效益；部分高校也开始了BIM课题的研究，并将BIM技能指导列入专业课表中，作为学生毕业前必须掌握的技能之一。

1.2.3　BIM未来趋势与挑战

BIM技术目前的发展趋势是逐步打通建设项目全生命周期的应用流程，在项目的整个生命周期发挥作用。随着计算机硬件与软件功能的进一步升级，BIM技术将不断与其他先进技术集成，应用方法亦趋于灵活。BIM与3D扫描、打印技术、VR虚拟交互技术、遥感技术等诸多先进技术的结合将为建设行业带来巨大的影响。

BIM能解决复杂工程的大数据建造、管理，和共享应用等问题，在数据、技术和协同管理三个方面，提供了革命性项目管理方法。在这样的行业大趋势下，在建筑产业生态圈中，参建各方都需要建立企业级数据库，进行全过程、集成化、系统化的应用。

今后在建筑行业中，上至项目管理，下至一线施工人员都离不开BIM技术的应用，尤其是近几年随着装配式建筑在国内的推广与应用，以BIM平台为依托的项目建设将成为常态。因此用BIM的知识技术武装自己，让自己成为懂BIM、会用BIM的新型技术与管理人才已然成为当务之急。

1.3　支撑BIM的平台及软件

在多数组织机构内，BIM会牵涉许多应用程序以实现不同的用途。不同的企业根据自身的业务情况选择合适的BIM平台及软件是至关重要的。

1.3.1　Autodesk Revit平台

Revit是当前最知名的BIM建筑设计市场的领导者。它完全独立于AutoCAD的平台，拥有完全不同的代码和文件结构，集成了建筑、结构、机电三种专业于一体，包含了大多数建筑设计及管理的功能。Revit平台支持与Autodesk其他产品共同协作，打造建筑工程一体化解决方案。例如，Revit配合3ds Max可以进行建筑表现工作；Revit配合CAD可以进行二维图纸精细化加工；Revit配合Navisworks进行建筑构件碰撞检查、施工模拟等工作。图1-6为Revit建筑信息模型。

1.3.2　Bentley平台

Bentley是土木工程和基础设施市场的主要参与者，它为建筑、机电、公共建设等方面提供了许多相关的产品。Bentley平台架构最底层是工程数据中心，用于存储并管理由不同专业的工具软件创建的信息模型及工程图纸。工程数据中心之上是工程内容（对象、模型、图纸）创建平台。Bentley平台以MicroStation为基础图形环境，集二维图纸创建与三维信息模型创建于一身，并且能够兼容多种数据格式的图形平台。图1-7为Bentley平台模型。

1.3.3　ArchiCAD平台

1987年Graphisoft推出旗舰产品ArchiCAD以“虚拟建筑”的概念作为第一个建筑信息模型软件，在设计、文档管理、协同工作和对象管理四个方面表现尤为突出。

设计方面，使用ArchiCAD可以在最恰当的视图中轻松创建建筑形体，修改复杂的元素，同时将创造性的自由设计与其强大的建筑信息模型高效地结合起来；文档管理方面，利用ArchiCAD可以创建3D建筑信息模型，同时所有的图纸文档和图像都会自动创建；协同工作方面，Graphisoft的BIM Server通过Delta服务器技术使得团队成员可以在BIM模型上进行实时的协同工作；对象管理方面，CDL（几何描述语言）包含了为用户提供的绘图符号、文本说明，以及应用于图纸、展示和工程量计算方面的所有信息数据。图1-8为ArchiCAD平台与模型。

1.3.4　CATIA平台

CATIA是法国Dassault公司开发的旗舰解决方案产品。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，是一款全球首屈一指的航空航天、汽车行业大型系统的参数建模平台；其中Digital Project是基于这个平台的建筑和建设的定制软件，在处理复杂参数集成、异形曲面方面造型的能力异常优秀。图1-9为Digital Project模型。

1.3.5　Tekla平台

Tekla是芬兰Tekla公司开发的，主要应用于钢结构深化设计，它通过创建三维模型而自动生成钢结构详图和各种报表。由于图纸与报表均以模型为准，并且在三维模型中操作者很容易发现构件之间连接有无错误，所以它保证了钢结构详图深化设计中构件之间的正确性。同时自动生成的各种报表和接口文件（数控切割文件）可以服务（或在设备中直接使用）于整个工程。图1-10为Tekla模型。

除了以上列举的五种BIM平台外，常用的平台还有Vectorworks平台、DProfiler平台、AutoCAD Based平台等。

项目小结

1.BIM是基于数字技术的建筑信息模型的总称。

2.BIM技术具有模型信息化、模型可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点。

3.BIM热潮逐渐席卷了中国建筑行业，BIM技术在国内呈现爆发式增长，掌握BIM技术成为一名工程师必备的技能。

4.目前主流的支撑BIM平台及软件主要有Autodesk Revit、Bentley、ArchiCAD、CATIA、Tekla等。

复习思考

1.BIM的全称是什么？

2.BIM技术具有什么特征？

3.目前主流的BIM平台有哪些，各有什么特点？