第 1 章  緒論

1.1  研究背景及目的

1.1.1  研究的背景

隨著社會(huì)文明的不斷發(fā)展和進(jìn)步，作為國民經(jīng)濟(jì)支柱的建設(shè)行業(yè)不斷面臨新的問題和挑戰(zhàn)。建筑設(shè)施本身越來越復(fù)雜，建設(shè)環(huán)境也在變得日趨復(fù)雜，業(yè)主對(duì)工程建設(shè)的要求也在日益提高，他們希望降低建筑產(chǎn)品的成本，提高質(zhì)量，按照計(jì)劃工期準(zhǔn)時(shí)地將設(shè)施交付其使用。面對(duì)復(fù)雜多變的內(nèi)部因素和外部環(huán)境，傳統(tǒng)建設(shè)生產(chǎn)方式和工程項(xiàng)目管理模式已經(jīng)很難高效地完成復(fù)雜設(shè)施的建設(shè)任務(wù)，勢(shì)必掣肘行業(yè)的進(jìn)步和企業(yè)的發(fā)展。

工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)作為建設(shè)工程項(xiàng)目的重要環(huán)節(jié)，是BIM 應(yīng)用于項(xiàng)目全生命期的基礎(chǔ)。應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，形成一套高效合理的工作流程，逐步提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，將對(duì)建設(shè)工程項(xiàng)目產(chǎn)生巨大的影響。

1.1.2  研究的目的和意義

本人目前正在從事一些BIM標(biāo)準(zhǔn)編制與研究相關(guān)的工作，在實(shí)踐中深刻體會(huì)到BIM技術(shù)是進(jìn)行全生命期的工程項(xiàng)目管理的一種重要技術(shù)和有效手段。結(jié)合自己的本職工作，我逐步學(xué)習(xí)和運(yùn)用國內(nèi)外先進(jìn)的項(xiàng)目管理專業(yè)知識(shí)，對(duì)應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)流程和相應(yīng)的建模過程進(jìn)行了分析和思考，對(duì)比設(shè)計(jì)階段傳統(tǒng)工作流程與 BIM工作流程的區(qū)別，嘗試梳理出基于 BIM 技術(shù)條件下進(jìn)行工程設(shè)計(jì)與建模的流程圖，為設(shè)計(jì)企業(yè)應(yīng)用 BIM 技術(shù)和優(yōu)化工作流程提供參考。

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1.2  國內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

1.2.1  國外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

智慧建造聯(lián)盟（buildingSMART alliance，簡(jiǎn)稱 bSa）制定了基于 IFC 標(biāo)準(zhǔn)的 BIM 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)——NBIMS，行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)是在 IFC/IDM/IFD 三大支柱基礎(chǔ)上做出的一套 BIM 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型而言是一個(gè)關(guān)鍵因素，在 2012 年，，bSa 又發(fā)布了NBIMS 標(biāo)準(zhǔn)的第二版——“NBIMS-US 實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)”，特別地，由此標(biāo)準(zhǔn)的名稱我們可以看到，這是專門針對(duì)美國 BIM 應(yīng)用的一份指導(dǎo)工程實(shí)踐工作的標(biāo)準(zhǔn)指南。我們的鄰居新加坡在BIM領(lǐng)域的研究也處于國際前沿，新加坡房屋建設(shè)局（Building and Construction Authority，簡(jiǎn)稱 BCA）發(fā)布了 BIM 指南，劃分出了項(xiàng)目成員們的角色和責(zé)任，可以為BIM 實(shí)施計(jì)劃的發(fā)展提供一定的指導(dǎo)。該指南還對(duì) BIM 建模和專業(yè)間協(xié)作的流程作了規(guī)范，于我國的 BIM 實(shí)踐具有很強(qiáng)的參考意義。

BIM 在國外的應(yīng)用特征可以概括為三方面：一是由于 BIM 技術(shù)在處理建筑信息方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，受到 AEC 行業(yè)的廣泛重視，大型的工程建設(shè)企業(yè)一般均已具備了應(yīng)用BIM 技術(shù)的能力，同時(shí)市場(chǎng)上還涌現(xiàn)出了不少提供 BIM 咨詢服務(wù)的專業(yè)技術(shù)公司，為中小企業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)提供支持。二是BIM技術(shù)不單是已運(yùn)用于建筑工程的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，更是在推廣BIM技術(shù)的過程中形成了一些新的應(yīng)用，比如通過BIM技術(shù)進(jìn)行虛擬建造，從而讓業(yè)主單位、設(shè)計(jì)單位、總包單位、分包單位、供貨商等參與方在剛開始的設(shè)計(jì)階段就可參與到項(xiàng)目中，及早發(fā)現(xiàn)建筑工程中各環(huán)節(jié)存在的問題，共同對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，共享收益，形成了一種新的商業(yè)模式。三是以美國為主的國家已開發(fā)了比較多的基于 BIM 技術(shù)的商用軟件，這些商用軟件針對(duì)不同專業(yè)用戶在不同階段的需求而開發(fā)，并不斷修改完善，為滿足用戶需求提出了較好的解決方案，為 BIM 技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

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第 2 章 基于信息技術(shù)的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)和 BIM 理論概述

2.1 BIM 的定

根據(jù)美國 NBIMS 標(biāo)準(zhǔn)的解釋，BIM 這一概念包含了三個(gè)層面上的意義，分別是 Building Information Model、Building Information Modeling 和 Building Information Management。首先，BIM 是借鑒機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品模型概念引申而來的，Building Information Model 意即將建筑物看作一種特殊的工業(yè)產(chǎn)品的數(shù)字化表達(dá)，在施工階段按照這一數(shù)字化的模型進(jìn)行“生產(chǎn)、加工、制造”。其次，Building Information Modeling 指 BIM 是一個(gè)從無到有建立模型的協(xié)作過程，各個(gè)設(shè)計(jì)專業(yè)在完成設(shè)計(jì)任務(wù)的過程中逐步地搭建模型、完善方案、協(xié)同工作，最終完成三維模型的創(chuàng)建。最后，Building Information Management 指 BIM 是對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目全生命期進(jìn)行信息管理的工具，各參與方使用這一工具創(chuàng)建、傳遞和共享信息，模型中包含的信息自規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工直至運(yùn)維階段逐步豐富。Building Information Management 是 BIM 最核心的一層含義，也是BIM 技術(shù)的精髓所在。

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2.2  工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的內(nèi)容

一般來講，工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作可劃分成概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)四個(gè)階段。在概念設(shè)計(jì)階段，由業(yè)主、城市規(guī)劃師、建筑設(shè)計(jì)師根據(jù)項(xiàng)目需求搜集整理各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，完成環(huán)境影響評(píng)價(jià)、可行性研究和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析的工作，通過洽商確定項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)思路，并完成建筑概念設(shè)計(jì)。方案設(shè)計(jì)階段，建筑設(shè)計(jì)師和城市規(guī)劃師根據(jù)上一階段確定的方案完成建筑方案設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)和機(jī)電工程師根據(jù)建筑專業(yè)提出的條件和資料，提出地基基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)、水暖電各個(gè)系統(tǒng)的解決方案，并檢查是否滿足了舒適度、綠色建筑、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面的要求。初步設(shè)計(jì)階段，建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)分別進(jìn)行各自的初步設(shè)計(jì)，水暖電專業(yè)分別進(jìn)行各自的設(shè)備選型和管線設(shè)計(jì)，并對(duì)機(jī)電設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)，水暖電專業(yè)向建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)提條件，通過各專業(yè)間的協(xié)調(diào)、溝通、會(huì)簽不斷落實(shí)和反饋條件，優(yōu)化調(diào)整各自的設(shè)計(jì)方案。施工圖設(shè)計(jì)階段，即詳細(xì)設(shè)計(jì)的階段，各專業(yè)按照各自最終確定的設(shè)計(jì)方案繪制二維施工圖紙。

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第 3 章  基于全 BIM 的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作流程 ........... 11

3.1  應(yīng)用 BIM 技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工作流程產(chǎn)生的影響 ........... 11

3.1.1  設(shè)計(jì)工作前移 ............ 11

3.1.2  建立互相聯(lián)系的分專業(yè) BIM 模型 ................. 12

3.1.3  管線綜合的應(yīng)用 .................. 13

第 4 章  BIM 工作流程實(shí)施的關(guān)鍵因素分析 ............ 27

4.1 BIM 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的組織 ............. 27

4.1.1  成員構(gòu)成和職責(zé)分工 ................. 27

4.1.2  設(shè)計(jì)單位應(yīng)用 BIM 的成本分析 ........ 29

4.1.3  設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)與溝通管理 ................ 29

第 5 章  BIM 技術(shù)在某綜合實(shí)驗(yàn)樓設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 ............. 37

5.1  項(xiàng)目概況 ....................... 37

5.2  本項(xiàng)目的 BIM 設(shè)計(jì)工作流程 ............... 37

5.2.1  方案設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì) .................. 37

5.2.2  詳細(xì)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)................. 39

第 5 章  BIM 技術(shù)在某綜合實(shí)驗(yàn)樓設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

5.1  項(xiàng)目概況

該綜合實(shí)驗(yàn)樓高約 80 米，總建筑面積 6 萬余平方米，地下 4 層，地上 20 層。其中地下 4 層分別是地下車庫、自行車庫和制冷機(jī)房、變配電機(jī)房、熱力交換站等設(shè)備機(jī)房；地上部分是通過連廊貫通的兩棟塔樓，1 層和 2 層是包括大堂、會(huì)議室消防中控室在內(nèi)的公共區(qū)域，3 層至 19 層都是辦公空間，20 層是會(huì)議室和電梯等設(shè)備所用的機(jī)房。幕墻使用的是陶板、鋁板和高透玻璃，富有極強(qiáng)的現(xiàn)代感，是城市主干道周邊重要的標(biāo)志性建筑。建筑效果圖見圖 5-1 所示。

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結(jié)論

BIM 技術(shù)在工程建設(shè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用是大勢(shì)所趨，它必將帶來整個(gè)行業(yè)的巨大變革。就像上世紀(jì)七八十年代 CAD 技術(shù)的推廣一樣，通過“甩圖板”我國的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作迅速地轉(zhuǎn)入了二維 CAD 時(shí)代。技術(shù)的革新極大地提高了生產(chǎn)力，同樣也會(huì)改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和工作模式，這一點(diǎn)已經(jīng)在由圖板繪圖向 CAD 制圖轉(zhuǎn)變的過程中得到了印證。BIM 技術(shù)的應(yīng)用同樣會(huì)對(duì)我國的工程設(shè)計(jì)工作流程和模式產(chǎn)生影響，其中有對(duì)原有設(shè)計(jì)工作的優(yōu)化，比如對(duì)建筑設(shè)計(jì)表現(xiàn)手段的豐富，有新增型的工作流程的加入，比如碰撞檢查和管線綜合，有對(duì)設(shè)計(jì)協(xié)作工作方式的改進(jìn)，比如通過共享模型信息進(jìn)行專業(yè)間協(xié)同，有對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)組織結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，比如設(shè)計(jì)師們需要操作更多的 BIM 軟件和承擔(dān)更多的設(shè)計(jì)任務(wù)。以上這些設(shè)計(jì)模式上的改變不單單是由使用二維軟件轉(zhuǎn)向三維軟件，更重要的是轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)的理念，從平面化、圖形化的設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)向在三維空間中構(gòu)建整個(gè)建筑的模型。目前，有很多的設(shè)計(jì)單位開展了 BIM 技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，大家所選擇的方式不盡相同。但是通過本文的分析討論以及結(jié)合案例開展的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐來看，只有采用了全 BIM 的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)模式，才能最大化地發(fā)揮 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)，體現(xiàn) BIM技術(shù)在信息創(chuàng)建、處理和傳遞方面的優(yōu)勢(shì)，提高設(shè)計(jì)效率，并將所有的建筑信息通過模型聯(lián)系起來，在包括策劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各階段在內(nèi)的整個(gè)工程項(xiàng)目全生命期中實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑信息的有效管理，真正實(shí)現(xiàn) BIM 技術(shù)的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)（略）