BIM的建模过程及应用

-1-第一章BIM简介一、BIM的背景当一座座富于创意的建筑在你的身边日新月异地发生着变化，当一排排充满想象的房屋鳞次栉比地拔地而起，一个一个的不可思议，已经让你充分地意识到，中国的工程建设行业正在发生着翻天覆地的变化。十年之前，也许没有人能想到今天建筑的形态与理念能够如此的大胆与前卫；十年之后，我们更加无法预知未来建筑会是怎样奇思妙想的结晶。行业发展速度之快着实令人乍舌，然而这一切的变化，不能否认，BIM技术起到了举足轻重的作用。自2002年BIM这一方法和理念由欧特克公司率先提出之后，技术变革的风潮便在全球范围内席卷开来，当时正值经济快车道上疾驰的中国亦如此，随着建筑技术、信息传递技术的提高以及人们对可持续性建筑的不断深入研究，中国逐渐开始接触BIM的理念与技术。在近几年时间里，BIM在中国不但得到了广泛的认识，更以星星之火可以燎原之势，深入到工程建设行业的方方面面。无论是大规模设计复杂的概念性建筑，还是普遍存在的中小型实用建筑……BIM技术的应用已势不可挡。如果说几年前，可持续发展一词对于工程建设行业来说还有跟风、作秀之嫌，那么随着信息技术的不断发展和普及，以及业务核心竞争力的较量，如今这个理念已成为开发商、设计师、承包商、业主等工程建设行业各个环节中不可回避的主要议题。然而，在BIM成为大势所趋的今天，整个产业链是否已为此做好准备？有一点无需回避，国外的BIM发展的确比现阶段国内领先，特别是美国等发达国家，其BIM的发展应用早于我们，行业的信息化和规范化程度也高于国内的建筑行业。美国从很早就开始研究建筑信息化的发展，BIM也是由欧特克公司率先提出。发展到今天，美国大多建筑项目都已应用BIM，且种类繁多，在政府的引导推动下，形成了各种BIM协会、BIM标准。他山之石，可以攻玉，我们充分借鉴其经验教训后，利用后发优势，理顺BIM发展的关键关系，会取得比发达国家更快的发展速度。在应对全球可持续性挑战的过程中，值得一提的是欧特克公司所做出的巨大贡献，他们为客户提供了最好的设计和工程软件，有了这些软件，客户便可以在项目早期就了解设计对环境产生的影响，从而做出更加明智、更加有利于可持续发展的决策，进而节约成本，缩短项目交付时间等等。除了在产品和经营方面采取行动以外，欧特克还努力树立人们可持续发展的意识，并大力推广。如今，BIM已经超越了设计和施工阶段，它涵盖了项目的整个生命周期。从短期来说，-2-它使建筑工程更快速、更经济、更精确，使各工种配合得更好，因而减少了图纸的出错风险，大大提高设计乃至整个工程的质量和效率。从长远来说，它不断提供质量高，可靠性强的信息来使建筑物的运作、维护和设施管理更好的运行。BIM在中国经历了多年的市场孕育，已经开始起跑加速。我们完全有理由相信，一场由BIM引领的技术大变革已然开始。二、BIM的特点所谓BIM（BuildingInformationModeling）建筑信息模型，它是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法。是用三维数字化技术，对建筑设计、建造及运维过程中的方案进行可视化展示、分析和优化，把在CAD时代只能在建造过程中发现的设计中一些遗漏或错误，在三维数字化模型中预先发现并解决。具有以下特点：1．可视化：可视化即“所见所得”的形式，对于建筑行业来说，可视化的真正运用在建筑业的作用是非常大的，例如经常拿到的施工图纸，只是各个构件的信息在图纸上的采用线条绘制表达，但是其真正的构造形式就需要建筑业参与人员去自行想象了。对于一般简单的东西来说，这种想象也未尝不可，但是现在建筑业的建筑形式各异，复杂造型在不断的推出，那么这种光靠人脑去想象的东西就未免有点不太现实了。所以BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前；现在建筑业也有设计方面出效果图的事情，但是这种效果图是分包给专业的效果图制作团队进行识读设计制作出的线条式信息制作出来的，并不是通过构件的信息自动生成的，缺少了同构件之间的互动性和反馈性，然而BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以，可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。2．协调性：这个方面是建筑业中的重点内容，不管是施工单位还是业主及设计单位，无不在做着协调及相配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各施工问题发生的原因，及解决办法，然后出变更，做相应补救措施等进行问题的解决。那么这个问题的协调真的就只能出现问题后再进行协调吗？在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，而出现各种专业之间的碰撞问题，例如暖通等专业中的管道在进行布置时，由于施工图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，真正施工过程中，可能在布置管线时正好在此处有结构设计的梁等构件在此妨碍着管线的布置，这种就是施工中常遇到的碰撞问题，像这样的碰撞问题的协调解决就只能在问题出现之后再进行解决吗？BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前-3-期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如：电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。3．模拟性：模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：BIM模型建好以后可以进行检验设计是否合理，比如结构构件（柱、梁、板）的承重是否能够达到设计值，房间的照明强度、散热器的散热程度是否满足要求，管道里的水流流量、风管里的风量是否能合理。节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。4．优化性：事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。优化受三样东西的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息做不出合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在。复杂程度高到一定程度，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。BIM可以减少项目的总成本。众所周知，影响工期最大的因素就是工程变更，发生工程变更的主要原因是因为设计的不合理和业主的要求，不管什么原因，但凡工程变更，就会引发一连串的额外工作，图纸要变，施工进度计划要变，预算要重新做，这些变化都会耗费大力的人力、物力和财力，这一切都在计划之外，换句话说，这些钱都是业主白白损失的！有了BIM这一问题便能得到解决，因为BIM最大的特点就是联动性，一处修改，处处跟着变动，我们只要在模型上轻轻一动，其他的（包括图纸、明细表、施工进度计划、预算）都会跟着改变！大大节省了项目的总成本！目前基于BIM的优化可以做下面的工作：（1）、项目方案优化：把项目设计和投资回报分析结合起来，设计变化对投资回报的影响可以实时计算出来；这样业主对设计方案的选择就不会主要停留在对形状的评价上，而更多的可以使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求。-4-（2）、特殊项目的设计优化：例如裙楼、幕墙、屋顶、大空间到处可以看到异型设计，这些内容看起来占整个建筑的比例不大，但是占投资和工作量的比例和前者相比却往往要大得多，而且通常也是施工难度比较大和施工问题比较多的地方，对这些内容的设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。5．可出图性：BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出如下图纸：（l）、综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）；（2）、综合结构留洞图（预埋套管图）；（3）、碰撞检查侦错报告和建议改进方案。由上述内容，我们可以大体了解BIM的相关内容了。BIM目前在国外很多国家已经有比较成熟的BIM标准或者制度了，如今在美国大部分项目都是应用BIM。那么BIM在中国建筑市场内是否能够同国外的一些国家一样那么顺利发展？这个必须要看BIM如何同国内的建筑市场特色相结合了，当能够满足国内建筑市场的特色后，BIM将会给国内建筑业带来一次巨大变革。第二章BIM软件的应用在AutodeskRevit模型中，所有的图纸、二维视图和三维视图以及明细表都是同一个基本建筑模型数据库的信息表现形式。在图纸视图和明细表视图中操作时，AutodeskRevit将收集有关建筑项目的信息，并在项目的其他所有表现形式中协调该信息。AutodeskRevit参数化修改引擎可自动协调在任何位置（模型视图、图纸、明细表、剖面和平面中）进行的修改。参数化功能为AutodeskRevit提供了基本的协调能力和生产率优势：任何时间在项目中的任何位置进行任何修改，AutodeskRevit都能在整个项目内协调该修改。建筑信息模型应用程序的一个基本特性是，可以随时协调修改并保持一致性。无须自己处理图或链接的更新。当修改了某项内容时，AutodeskRevit会立即确定该修改所影响的图元，并将修改反映到所有受影响的图元。AutodeskRevit具有两个重要的特性，使其功能非常强大且易于使用。第一个特性是可以在设计者工作期间捕获关系。第二个特性是可以传播建筑修改。这些特性的作用是使软件可以像人那样智能化工作，而不要求输入对于设计无关紧要的数据。（便于协调）参数化模型中的图元行为在项目中，AutodeskRevit使用3种类型的图元：■模型图元表示建筑的实际三维几何图形。它们显示在设计的相关视图中。例如，水槽、锅炉、风管、喷水装置和配电盘。-5-■基准图元可帮助定义项目上下文。例如，轴网、标高和参照平面都是基准图元。■视图专有图元只显示在放置这些图元的视图中。它们可帮助对设计进行描述或归档。例如，尺寸标注、标记和二维详图构件都是视图专有图元。模型图元有2种类型：■主体（或主体图元）通常在构造场地在位构建。例如，墙和天花板是主体。■模型构件是建筑模型中其他所有类型的图元。例如，水槽、锅炉、风管、喷水装置和配电盘。视图专有图元有2种类型：■注释图元是对模型进行归档并在图纸上保持比例的二维构件。例如，尺寸标注、标记和注释记号都是注释图元。■详图是在特定视图中提供有关建筑模型详细信息的二维项。示例包括详图线、填充区域和二维详图构件。项目：在AutodeskRevit中，项目是单个设计信息数据库-建筑信息模型。项目文件包含了建筑的所有设计信息（从几何图形到构造数据）。图元：在创建项目时，需要向设计中添加AutodeskRevit参数化建筑图元。AutodeskRevit按照类别、族和类型对图元进行分类。-6-族：族是某一类别中图元的类。族根据参数（属性）集的共用、使用上的相同和图形表示的相似来对图元进行分组。一个族中不同图元的部分或全部属性可能有不同的值，但是属性的设置（其名称与含义）是相同的。例如，可以将照明设备视为一个族，虽然构成此族的吊灯可能会有不同的尺寸和材质。AutodeskRevit中的所有图元都是基于族的。“族”是Revit中使用的一个功能强大的概念，有助于您更轻松地管理数据和进行修改。每个族图元能够在其内定义多种