第1章BIM技術準備
　　1.1BIM的概念和基礎
　　1.1.1什么是BIM
　　建筑業(yè)中我們通常說的BIM是building information modeling的簡稱，即建筑信息模型。BIM是以三維數(shù)字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對工程項目設施實體與功能特性的數(shù)字化表達。一個完善的信息模型，能夠連接建筑項目生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源，是對工程對象的完整描述，可被建設項目各參與方普遍使用。BIM具有單一工程數(shù)據(jù)源，可解決分布式、異構(gòu)工程數(shù)據(jù)之間的一致性和全局共享問題，支持建設項目生命期中動態(tài)的工程信息創(chuàng)建、管理和共享。建筑信息模型同時又是一種應用于設計、建造、管理的數(shù)字化方法，這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在整個進程中顯著提高效率和大量降低風險。
　　BIM一般具有以下特征：
　　一是模型信息的完備性： 除了對工程對象進行3D幾何信息和拓撲關系的描述外，還包括完整的工程信息描述，如對象名稱、結(jié)構(gòu)類型、建筑材料、工程性能等設計信息； 施工工序、進度、成本、質(zhì)量以及人力、機械、材料資源等施工信息； 工程安全性能、材料耐久性能等維護信息； 對象之間的工程邏輯關系等。
　　二是模型信息的關聯(lián)性： 信息模型中的對象是可識別且相互關聯(lián)的，系統(tǒng)能夠?qū)δＰ偷男畔⑦M行統(tǒng)計和分析，并生成相應的圖形和文檔。如果模型中的某個對象發(fā)生變化，與之關聯(lián)的所有對象都會隨之更新，以保持模型的完整性和魯棒性。
　　三是模型信息的一致性： 在建筑生命期的不同階段模型信息是一致的，同一信息無須重復輸入，而且信息模型能夠自動演化，模型對象在不同階段可以簡單地進行修改和擴展而無須重新創(chuàng)建，避免了信息不一致的錯誤。
　　從大數(shù)據(jù)的角度來看，我們發(fā)現(xiàn)BIM所完成的成果今后將大量轉(zhuǎn)化成基礎信息來為城市建設和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展服務，某種意義上來說，我們可以把它當作城市大數(shù)據(jù)信息的一個底板(圖1��1)。
　　圖1��1常見的BIM大數(shù)據(jù)應用
　　1.1.2BIM的發(fā)展趨勢
　　建筑工程中BIM應用的目標是提高工程各階段的效率，提供符合后續(xù)使用需求的各類信息并與實際使用相結(jié)合。目前BIM在國內(nèi)處于從推廣到成熟的過渡階段，應用范圍日漸擴大，應用手段日趨多樣。目前BIM技術的應用已經(jīng)涵蓋了民用建筑、工業(yè)建筑、大型市政工程(包括橋梁、隧道、設備管廊等)、地下工程等。在可預期的將來，設計階段將完成從2D到3D的轉(zhuǎn)化，施工階段的BIM協(xié)同管控也將落到實處，同時更多運維階段BIM綜合應用案例將會出現(xiàn)，BIM的應用將更多地提升到建筑全生命周期管理上來。
　　BIM未來將有以下幾種發(fā)展趨勢：
　　第一，以移動技術來獲取數(shù)據(jù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動智能終端的普及，人們現(xiàn)在可以在任何地點和任何時間來獲取信息。而在建筑設計領域，將會看到很多承包商為自己的工作人員都配備這些移動設備，在工作現(xiàn)場就可以獲取設計數(shù)據(jù)。
　　第二，數(shù)據(jù)的暴露。現(xiàn)在可以把監(jiān)控器和傳感器放置在建筑物的任何一個地方，針對建筑內(nèi)的溫度、空氣質(zhì)量、濕度進行監(jiān)測。然后，再加上供熱信息、通風信息、供水信息和其他的控制信息。這些信息匯總之后，設計師就可以對建筑的現(xiàn)狀有一個全面充分的了解。
　　第三，未來還有一個最為重要的概念——云端技術，即無限計算。不管是能耗還是結(jié)構(gòu)分析，針對一些信息的處理和分析都需要利用云強大的計算能力。甚至，我們渲染和分析過程可以達到實時計算，幫助設計師盡快地在不同設計和解決方案之間進行比較。
　　第四，數(shù)字化現(xiàn)實捕捉。這種技術是用激光對橋梁、道路、鐵路等進行掃描，以獲得早期的數(shù)據(jù)。我們也看到，現(xiàn)在不斷有新的算法，把激光所產(chǎn)生的點集中成平面或者表面，然后放在一個建模的環(huán)境當中，可以利用這樣的技術為客戶建立可視化的效果。值得期待的是，未來設計師可以在一個3D空間中使用這種進入式的方式進行工作，直觀地展示產(chǎn)品開發(fā)的未來。
　　第五，協(xié)作式項目交付。BIM是一個工作流程，而且是基于改變設計方式的一種技術，改變了整個項目施工的方法，是一種設計師、承包商和業(yè)主之間合作的過程，每個人都有自己非常有價值的觀點和想法。
　　1.1.3BIM的項目全生命周期應用
　　當前我們所指建筑項目全生命周期(building lifecycle)，包含了建筑工程項目從規(guī)劃設計到施工，再到運營維護，直至拆除為止的全過程。一般我們將建筑全生命周期劃分為四個階段，即規(guī)劃階段、設計階段、施工階段和運營階段。
　　根據(jù)美國BSA(building SMART alliance)聯(lián)盟對BIM在建筑全生命周期的應用現(xiàn)狀做了歸納，BIM在工程項目全建筑生命周期各階段的主要應用為： ①規(guī)劃階段主要用于現(xiàn)狀建模、成本預算、階段規(guī)劃、場地分析、空間規(guī)劃等； ②設計階段主要用于對規(guī)劃階段設計方案進行論證，包括方案設計、工程分析、可持續(xù)性評估、規(guī)范驗證等； ③施工階段則主要起到與設計階段三維協(xié)調(diào)的作用，包括場地使用規(guī)劃、雇工系統(tǒng)設計、數(shù)字化加工、材料場地跟蹤、三維控制和計劃等； ④在運營階段主要用于對施工階段進行記錄建模，具體包括制定維護計劃、進行建筑系統(tǒng)分析、資產(chǎn)管理、空間管理/跟蹤、災害計劃等。
　　1.1.4BIM軟件概述
　　目前市場上的BIM軟件種類繁多，功能也各不相同。對于BIM軟件的定義，目前尚未有特別權(quán)威的說法，從大類而言，當前我們接觸到的BIM軟件可以分為以下幾類。
　　1. BIM建模軟件(BIM制圖軟件)
　　這類軟件以Revit為代表，也包括Bentley、ArchiCAD等國外商用軟件和廣聯(lián)達、魯班等國產(chǎn)軟件。這些軟件就像是一幢房子的基礎，沒有基本BIM模型的建立，也就沒有后續(xù)的各方面應用。
　　2. BIM分析軟件
　　分析類軟件涵蓋了傳統(tǒng)的PKPM和盈建科等設計分析軟件，同時也包含Ecotect、Radiance等國外環(huán)境分析軟件。這類軟件基于已建成的BIM模型進行各種功能的分析，如結(jié)構(gòu)、聲、光、能耗等，同時部分軟件也自帶了輕量級的BIM建模功能，是BIM在項目前期應用的重要工具。
　　3. BIM預算軟件
　　BIM預算軟件與傳統(tǒng)的算量預算軟件相比，主要的功能區(qū)別在于是否與BIM模型相結(jié)合。其優(yōu)勢主要在二次建模/調(diào)整的快捷性和計算的準確性上，如國產(chǎn)的廣聯(lián)達、品茗軟件的算量功能模塊都屬于這個范疇。目前BIM算量軟件的發(fā)展迅速，市場上新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，與BIM建模軟件的結(jié)合也越來越好。
　　4. BIM施工管理軟件
　　這類軟件主要為施工階段提供模擬和BIM協(xié)同管理服務，如國產(chǎn)的廣聯(lián)達BIM5D、魯班施工模擬以及Navisworks的施工模擬模塊等都屬于這類軟件。施工管理軟件的需求主要面向一線施工企業(yè)，當前仍有大量需求等待在新軟件、新版本中實現(xiàn)。
　　5. BIM效果表現(xiàn)軟件
　　傳統(tǒng)的3Ds Max及Lumion等渲染軟件，包括Navisworks軟件的渲染模塊等，現(xiàn)在都被劃歸入BIM效果表現(xiàn)軟件的范疇。在BIM應用中他們的共同特點是能夠?qū)�入BIM建模軟件建立的模型，并通過材質(zhì)設定和渲染等功能最終提供符合要求的建筑表現(xiàn)。
　　6. BIM運維管理軟件
　　BIM應用的最終階段是運維管理階段，目前的BIM運維管理軟件以Archibus為代表，通過BIM模型及信息庫與建成建筑物的管理，對日常運行維護進行數(shù)據(jù)化和可視化的管理。當前，本土化運維軟件的開發(fā)進度仍相對落后，不少樣板項目仍然采用在國外軟件基礎上進行二次開發(fā)的模式來實現(xiàn)運維端應用。
　　1.1.5Revit概述
　　BIM軟件的種類繁多，對于在校學習的學生和BIM初學者來說，關鍵在于掌握建筑信息模型的基本原理。同時，建模軟件是各個階段工作的基礎，考慮到市場占有率和模型通用性，我們選擇Revit作為BIM建模學習的基礎軟件。
　　Revit軟件是Autodesk專為建筑信息模型設計的解決方案——運用建筑信息模型，可以為建筑項目創(chuàng)建和使用協(xié)調(diào)一致的、可靠的、可用于計算的信息。這些信息對有效率地制定設計決策、準確編制施工文件、預測施工狀況、估算成本和制定施工計劃、物業(yè)管理和運營都極為重要。Revit軟件的核心是功能強大的參數(shù)化變更引擎，能在設計、制圖和分析中自動協(xié)調(diào)所有的設計變更。Revit產(chǎn)品可以在一個集成的數(shù)字化環(huán)境中保持信息的協(xié)調(diào)一致、及時更新、易于訪問，從而使得建筑師、工程師、施工人員和業(yè)主可以全面透徹地了解項目，并幫助他們更快更好地進行決策。
　　簡單來說，Revit就是一款以建筑設計工作環(huán)境為基礎的BIM建模軟件，其主要功能包括建筑、結(jié)構(gòu)和設備專業(yè)的BIM模型建立； BIM模型參數(shù)化自定義； BIM模型檢查和設計協(xié)同； 3D/2D出圖及工程量統(tǒng)計等。學習階段我們使用目前較新的Revit 2017版本，見圖1��2。
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