BIM 建筑信息模型（模拟、管理）技术 在建筑全生命周期管理中的应用
华南理工大学土木与交通学院 张 原
2016年5月
一． 本人带领BIM团队工作简介
二． BIM简介及发展现状
三． BIM的内涵 四． BIM软件系列 五． BIM的典型应用 六． BIM与时下热点技术
一、本人带领BIM团队工作简介
动态三维、建筑仿真
可视化 协调性
BIM五大特点
综合管线碰撞、各单位协调
节能模拟、紧急疏散模拟 日照模拟、施工方案模拟
模拟性
优化性
设计、施工方案优化
可出图性
•
BIM是近十年来在原有CAD等技术基础上发展起来的一种多维（三维 空间、四维时间、五维成本、N维更多应用）模型信息集成技术， 是 一种应用于工程设计、建造、管理和运营的数据化工具，通过参数模 型整合各种项目的相关信息，在项目策划、设计、建造、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对，可以使建设项目的所有参与方（包括政 府主管部门、业主、设计、施工、监理、造价、运营管理、项目用户 等）， 在项目从概念产生到完全拆除 的整个生命周期内都能够在模 型中操作信息和在信息中操作 模型，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， 从而根本改变从业人员仅依靠 符号文字形式图纸进行项目建 设和运营管理的工作方式，实现在建设项目全生命周期内提高工作效 率和质量以及减少错误和风险的目标。
2.2 BIM发展现状
（1）国外发展现状
1973年 • 美国提 出了 CIM理 念
1995 年 • 美国制 定了 LCCM手 册
2000 年 • 美国实 现设计 施工的 一体化
2004 年 • 英国开 发了ND 模型
建筑生命期管理BLM
2.2 BIM发展现状
（1）国外发展现状
1996 年 • 美国开 发CIFE 4D-CAD 系统
（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、施工、运营上需要进行模 拟的一些东西进行模拟实验，例如： 节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导 模拟、施工模拟等； 在招标时，BIM模拟施工阶段可以进行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。
1.1 团队负责人
张原
• 华南理工大学土木与交通学院工程管理系主任、教授、硕士研究生导师、2008年获中 国工程监理大师称号、任总监、副总监的多个项目曾获国家最高工程质量奖－鲁班奖 、国家优质工程奖。 • 2006-2008年，带领团队，率先在国内用虚拟现实技术制作了系统的土木施工3D模拟动 画，为“土木工程施工”课程的教学提供了图文声像并茂的情境式教学环境。主编的
• BIM 是一种技术、一种方法、一种过程，BIM 把建筑业业 务流程和表达建筑物本身的信息更好地集成起来，从而提 高整个行业的效率。美国联邦政府统计说明，在目前的情 况下合适地使用BIM 可以让建设项目节省5-12%的投资。 根据统计资料，2010年美国前300大建筑行业企业已经有 80%使用BIM技术。
（4）优化性
整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，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。 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。 （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。
• 国内北京奥运工程和上海世博工程也都有了一定程度的应 用，2010国内在建第二高楼632米的上海中心宣布在其设 计、施工和运营管理过程中全面使用BIM技术，更是把 BIM技术在国内的应用推向了一个新的高度。 • 2011年5月住建部下发的《2011-2015年建筑业信息化发展 纲要》已经把BIM作为工程总承包、勘察设计和施工类企 业十二五信息化发展必须具备的技术之一。 “BIM应用作为建筑业信息化的重要组成部分，必将极大 地促进建筑领域生产方式的变革。”——住建部《关于推 进建筑信息模型应用的指导意见》 2020年末，国有资金投资新立项项目勘察设计、施工、运 营维护中，集成应用BIM的项目比率将达到90%。
的BIM在施工过程的全面应用。
2012年，带领团队，与某施工企业合作联合研制BIM在广州白云国际机场扩建工程中机 库网架整体提升的应用。 2014年-今，作为工程项目总监，策划、组织并参与有关施工单位联合研制BIM在港珠 澳大桥珠海口岸工程中的全面应用。
1.2 国际合作
• 2015年11月28日，举办了 ICES-SCET学生分部成立大会暨广 州Global BIM 峰会 • 与英国工程师协会测量师分会建立合作关系 • 与香港建筑信息模拟学会、buildingSMART香港分会等机构 进行了深入合作
《土木工程施工》电子教材（主要是系统的土木施工3D模拟动画、3dsmax研制、累计
时长近8小时、中国建筑工业出版社2008年出版）荣获2008年“第二届中华优秀出版物 电子奖”（国家三大出版奖项之一）。 • • • 2009-2011年，带领团队，与某施工企业合作联合研发广州地铁6号线香雪车站等项目
广州地铁
港珠澳大桥 珠海口岸
上海中心大厦
BIM工程 应用
……
BIM工程应用
三、BIM的内涵
三、BIM的内涵
3.1 内涵 （1）可视化 BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的平面线条式 的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前； 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。 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。
（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。
3.2 BIM的价值优势
建立以BIM应用为载体的项目管理信息化，提升项目生产效 率、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本。具体体现在： 三维渲染，宣传展示 三维渲染动画，给人以真实感和直接的视觉冲击，，给业主 更为直观的宣传介绍，提升中标几率。 快速算量，精度提升 BIM数据库的创建，通过建立5D关联数据库，可以准确快速 计算工程量，提升施工预算的精度与效率。 多算对比，有效管控 管理的支撑是数据，项目管理的基础就是工程基础数据的管 理，及时、准确地获取相关工程数据就是项目管理的核心竞争力。 BIM数据库可以实现任一时点上工程基础信息的快速获取，通过 合同、计划与实际施工的消耗量、分项单价、分项合价等数据的 多算对比，可以有效了解项目运营是盈是亏，消耗量有无超标， 进货分包单价有无失控等等问题，实现对项目成本风险的有效管 控。
（2）协调性 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，例如综合管线中的管道在 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 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。
BIM 的推广 应用 BIM国内 发展现状
BIM工程 应用
2.2 BIM发展现状
（2）国内发展现状
2008 年 • 立BIM 门户网 站
2010 年 • 提出要 推广使 用 BIM 技术
2011 年 • BIM技术 列入十 二五信 息化发 展纲要
BIM 的推广应用