BIM技术的特点及其对工程建设的影响

1.可视化

在BIM（建筑信息模型）中，由于整个过程都是可视化的，所以，可视化的效果不仅可以用作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。模拟三维的立体事物可使项目在设计、建造、运营等整个建设过程中可视化，方便进行更好的沟通、讨论与决策。

BIM工具具有多种可视化的模式，一般包括隐藏线、带边框着色和真实的模型三种模式。

BIM还具有漫游功能，通过创建相机路径，并创建动画或一系列图像，可向客户进行模型展示，如图1-1所示。

图1-1 BIM漫游可视化图

（1）施工组织可视化

施工组织可视化即利用BIM工具创建建筑设备模型、周转材料模型、临时设施模型等，以模拟施工过程，确定施工方案，进行施工组织。通过创建各种模型，可以在电脑中进行虚拟施工，使施工组织可视化，如图1-2所示。

图1-2 施工组织可视化图

（2）复杂构造节点可视化

复杂构造节点可视化即利用BIM的可视化特性可以将复杂的构造节点全方位呈现，如复杂的钢筋节点、幕墙节点等。复杂钢筋节点的可视化应用，传统CAD图难以表示钢筋的排布，在BIM中可以很好地展现，甚至可以做成钢筋模型的动态视频，有利于施工和技术交底。

（3）设备可操作性可视化

图1-3 某项目生活给水机房的BIM模型

设备可操作性可视化即利用BIM技术可对建筑设备空间是否合理进行提前检验。某项目生活给水机房的BIM模型如图1-3所示，通过该模型可以验证设备的操作空间是否合理，并对管道支架进行优化。通过制作工作集和设置不同施工路线，可以制作多种的设备安装动画，不断调整，从中找出最佳的设备安装位置和工序。与传统的施工方法相比，该方法更直观、清晰。

（4）机电管线碰撞检查可视化

机电管线碰撞检查可视化即通过将各专业模型组装为一个整体BIM模型，从而使机电管线与建筑物的碰撞点以三维方式直观显示出来。在传统的施工方法中，对管线碰撞检查的方式主要有两种：一是把不同专业的CAD图叠在一张图上进行观察，根据施工经验和空间想象力找出碰撞点并加以修改；二是在施工的过程中边做边修改。这两种方法均费时费力，效率很低。但在BIM模型中，可以提前在真实的三维空间中找出碰撞点，并由各专业人员在模型中调整好碰撞点或不合理处后再导出CAD图。

2.参数化

参数化建模指的是通过参数（变量）而不是数字建立和分析模型，简单地改变模型中的参数值就能建立和分析新的模型。

BIM的参数化设计分为两个部分：“参数化图元”和“参数化修改引擎”。“参数化图元”指的是BIM中的图元是以构件的形式出现，这些构件之间的不同是通过参数的调整反映出来的，参数保存了图元作为数字化建筑构件的所有信息；“参数化修改引擎”指的是参数更改技术使用户对建筑设计或文档部分作的任何改动，都可以自动地在其他相关联的部分反映出来。在参数化设计系统中，设计人员根据工程关系和几何关系来指定设计要求。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。因此，参数化模型中建立的各种约束关系，正是体现了设计人员的设计意图。参数化设计可以大大提高模型的生成和修改速度。

在某钢结构项目中，钢结构采用交叉状的网壳结构。图1-4为主肋控制曲线，它是在建筑师根据莫比乌斯环的概念确定的曲线走势基础上衍生出的多条曲线；有了基础控制线后，利用参数化设定曲线间的参数，按照设定的参数自动生成主次肋曲线；相应的外表皮单元和梁也是随着曲线的生成自动生成。这种“参数化”的特性，不仅能够大大加快设计进度，还能够极大地缩短设计修改的时间。

图1-4 参数化建模图

3.一体化

1）一体化指的是基于BIM技术可进行从设计到施工再到运营贯穿了工程项目的全生命周期的一体化管理。BIM的技术核心是一个由计算机三维模型所形成的数据库，不仅包含了建筑师的设计信息，而且可以容纳从设计到建成使用，甚至是使用周期终结的全过程信息。

2）BIM可以持续提供项目设计范围、进度以及成本信息，这些信息完整、可靠并且完全协调。BIM能在综合数字环境中保持信息不断更新并可提供访问，使建筑师、工程师、施工人员以及业主可以清楚全面地了解项目。这些信息在建筑设计、施工和管理的过程中能使项目质量提高，收益增加。

3）BIM的应用不仅仅局限于设计阶段，而是贯穿于整个项目全生命周期的各个阶段。BIM在整个建筑行业从上游到下游的各个企业间不断完善，从而实现项目全生命周期的信息化管理，最大化地实现BIM的意义。

在设计阶段，BIM使建筑、结构、给水排水、空调、电气等各个专业基于同一个模型进行工作，从而使真正意义上的三维集成协同设计成为可能。将整个设计整合到一个共享的建筑信息模型中，结构与设备、设备与设备间的冲突会直观地显现出来，工程师们可在三维模型中随意查看，并能准确查看到可能存在问题的地方，并及时调整，从而极大避免了施工中的浪费。这在极大程度上促进设计施工的一体化过程。

4）在施工阶段，BIM可以同步提供有关建筑质量、进度以及成本的信息。利用BIM可以实现整个施工周期的可视化模拟与可视化管理。帮助施工人员促进建筑的量化，迅速为业主制订展示场地使用情况或更新调整情况的规划，提高文档质量，改善施工规划。最终结果就是能将业主更多的施工资金投入到建筑，而不是行政和管理中。

5）BIM还能在运营管理阶段提高收益和成本管理水平，为开发商销售招商和业主购房提供了极大的透明和便利。BIM这场信息革命，对于工程建设设计施工一体化各个环节，必将产生深远的影响。这项技术已经可以清楚地表明其在协调方面的设计，缩短设计与施工时间，显著降低成本，改善工作场所安全和可持续的建筑项目所带来的整体利益。

4.模拟性

利用四维施工模拟相关软件，根据施工组织进度计划安排，在已经搭建好的模拟的基础上加上时间维度，分专业制作可视化进度计划，即四维施工模拟。一方面可以知道现场施工；另一方面为建筑、管理单位提供非常直观的可视化进度控制管理依据。

四维模拟可以使建筑的建造顺序清晰，工程量明确，把BIM模型跟工期联系起来，直观地体现施工的界面、顺序，从而使各专业施工之间的施工协调变得清晰明了，通过四维施工模拟与施工组织方案的结合，能够使设备材料进场、劳动力分配、机械排版等各项工作的安排变得最为有效、经济。在施工过程中，还可将BIM与数码设备相结合，实现数字化的监控模式，更有效地管理施工现场、监控施工质量，使工程项目的远程管理成为可能，项目各参与方的负责人能在第一时间了解现场的实际情况。

BIM模拟性见表1-1。(www.xing528.com)

表1-1 BIM模拟性

（续）

5.协调性

各专业项目信息出现“不兼容”现象，如管道与结构冲突、各个房间出现冷热不均、预留的洞口没留或尺寸不对等情况。

使用有效BIM协调流程进行协调综合，减少不合理变更方案或者问题变更方案。

基于BIM的三维设计，软件在项目紧张的管线综合设计周期里，提供清晰、高效率的与各系统专业有效沟通的平台，更好地满足工程需求，提高设计品质。BIM协调性见表1-2。

表1-2 BIM协调性

（续）

6.优化性

现代建筑复杂程度超过参与人员本身的能力极限。在整个设计、施工、运营的过程中，其实就是一个不断优化的过程，没有准确的信息是做不出合理优化结果的。BIM模型提供了建筑物存在的实际信息，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。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：把项目设计和投资回报分析结合起来，计算出设计变化对投资回报的影响，使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求，对设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。

7.可出图性

运用BIM技术，除了能够进行建筑平、立、剖及详图的输出外，还可以出碰撞报告及构件加工图等，见表1-3。

表1-3 BIM可出图性

（续）

图1-5 设备管道互相碰撞图

图1-6 水管穿吊顶图

8.造价精确性

利用Revit，rakla，MagiCAD等已经搭建完成的模型，直接统计生成主要材料的工程量，辅助工程管理和工程造价的概预算，有效地提高工作效率。

BIM技术的运用可以提高施工预算的准确性，对预制加工提供支持，有效地提高设备参数的准确性和施工协调管理水平。充分利用BIM的共享平台，可以真正实现信息互动和高效管理。

9.造价可控性

通过BIM技术可以非常准确地深化钢筋、现浇混凝土。并且所有深化、优化后的图样都可以从BIM模型中自动生成。就像在钢结构或预制深化中一样，使用比如.VBS等格式的文件将钢筋弯曲加工和数控机床很好地结合起来。

图1-7 风管和梁碰撞图

10.信息完备性

信息完备性体现在BIM技术可对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述以及完整的工程信息描述，如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息；施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料资源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等维护信息；对象之间的工程逻辑关系等。