建筑信息模型BIM技術介紹 中建鋼構有限公司技術中心2012年2月12日目錄1 BIM的概念11.1 BIM概念理解11.2 BUILDING含義12 BIM發(fā)展軌跡23 BIM的信息載體24 BIM的實現(xiàn)手段34.1 BIM設計類軟件44.2 BIM施工類軟件64.3 與BIM核心軟件具有互用性的軟件85 BIM的分析應用106 BIM的生命力117 BIM的價值優(yōu)勢118 BIM在建設項目各階段的具體應用128.1可行性研究階段128.2設計工作階段138.3 建設實施階段158.4 運營維護階段169 REVIT、NAVISWORK及相關軟件工程應用實例169.1工程概述169.2 BIM建模179.3編制進度計劃189.4 4D建模1810 BIM與云工作臺(CLOUD)191 BIM的概念美國國家BIM標準對BIM的定義: “BIM是建設項目兼具物理特性與功能特性的數(shù)字化模型，且是從建設項目的最初概念設計開始的整個生命周期里做出任何決策的可靠共享信息資源”。實現(xiàn)BIM的前提是:在建設項目生命周期的各個階段不同的項目參與方通過在BIM建模過程中插入、提取、更新及修改信息以支持和反應出各參與方的職責。BIM是基于公共標準化協(xié)同作業(yè)的共享數(shù)字化模型。1.1 BIM概念理解BIM的概念分解為兩個方面，BIM既是模型結果(Product)更是過程(Processs)。（1）BIM作為模型結果(product)BIM作為模型結果，與傳統(tǒng)的3D建筑模型有著本質的區(qū)別，其兼具了物理特性與功能特性。其中，物理特性 (Physical Characteristic)，可以理解為幾何特性(Geometric Characteristic);而功能特性 (Functional Characteristic)，是指此模型具備了所有一切與該建設項目有關的信息。（2）BIM作為過程(Proeess)BIM是一種過程，其功能在于通過開發(fā)、使用和傳遞建設項目的數(shù)字化信息模型以提高項目或組合設施的設計、施工和運營管理。1.2 Building含義Building Information Modeling中得Building不能被狹義地理解為建筑，而是廣義地代表了各類土木工程建設項目。美國國家BIM標準(NBIMS)給出的等級信息關系圖 (Hierarchical Information Relationships)，其規(guī)定了BIM之Building的適用范圍，包含三種設施或建造項目(Facility/Built):（1）Building，建筑物，如一般辦公樓房、民用樓房等;（2）Structure，構筑物，如大壩、水電站、廠房等;（3）Linear Structure，線性結構基礎設施，如道路、橋梁、鐵道、隧道、管道等。2 BIM發(fā)展軌跡BIM的發(fā)展將經(jīng)歷4個階段，第一階段少數(shù)技術發(fā)燒友的熱衷，第二階段企業(yè)決策層從企業(yè)發(fā)展角度逐步認同，第三階段行業(yè)逐步認同并開始建立相關標準，第四階段開始進入工程項目的業(yè)務流程。現(xiàn)階段BIM（Building Information Modeling）作為一種全新的工程實施方法的基礎正在被其收益者業(yè)主所認同。3 BIM的信息載體BIM的信息載體是多維參數(shù)模型（nD Parametric models）。用簡單的等式來體現(xiàn)BIM參數(shù)模型的維度:2D=Length&Width3D=2D+Height4D=3D+Time5D=4D+Cost6D=5D+nD=BIM傳統(tǒng)的2D模型是用點、線、多邊形、圓等平面元素模擬幾何構件，只有長和寬的二維尺度，故等于Length&Width，目前國內各類設計圖和施工圖的主流形式仍舊是2D模型;傳統(tǒng)的3D模型是在2D模型的基礎上加了一個維度Height，有利于建設項目的可視化功用，但并不具備信息整合與協(xié)調的功能。隨著軟件的發(fā)展，盡管各種幾何實體可以被整合在一起代表所需的設計構件，但是最終的整體幾何模型依舊難以編輯和修改，且各系統(tǒng)單獨的施工圖很難與整體模型真正地聯(lián)系起來，同步化就更能難實現(xiàn)。BIM參數(shù)模型的優(yōu)勢就是在于其突破了傳統(tǒng)2D及3D模型難以修改和同步的瓶頸，以實時、動態(tài)的多維模型(nD)大大方便了工程人員。首先，BIM的3D模型為交流和修改提供了便利。以建筑師為例，其可以運用3D平臺直接設計，無需將3D模型翻譯成2D平面圖以與業(yè)主進行溝通交流，業(yè)主也無需費時費力去理解繁瑣的2D圖紙。其次，BIM參數(shù)模型的參數(shù)信息內容不僅局限于建筑構件的物理屬性，而是包含了從建筑概念設計開始到運營維護的整個項目生命周期內的所有該建筑構件的實時、動態(tài)信息。再次，BIM參數(shù)模型將各個系統(tǒng)緊密地聯(lián)系到了一起，整體模型真正起到了協(xié)調綜合的作用，且其同步化的功能更是錦上添花。BIM整體參數(shù)模型綜合了包括建筑、結構、機械、暖通、電氣等各BIM系統(tǒng)模型，其中各系統(tǒng)間的矛盾沖突可以在實際施工開始前的設計階段得以解決，同時與上述4D，5D模型所涉及的進度及造價控制信息、相關聯(lián)，整體協(xié)調管理項目實施。另外，對于BIM模型的設計變更，BIM的參數(shù)規(guī)則（Parametric rules）會在全局自動更新信息。故對于設計變更的反應，相比基于圖紙費時且易出錯的繁瑣處理BIM系統(tǒng)表現(xiàn)的更加智能化與靈敏化。最后，BIM參數(shù)模型的多維特性(nD)將項目的經(jīng)濟性、舒適性及可持續(xù)性發(fā)展提高到一個新的層次。例如，運用4D技術可以研究項目的可施工性、項目進度安排、項目進度優(yōu)化、精益化施工等方面，給項目帶來經(jīng)濟性與時效性;5D造價控制手段使預算在整個項目生命周期內實現(xiàn)實時行與可操控性;6D及nD應用將更大化地滿足項目對于業(yè)主對于社會的需求，如舒適度模擬及分析、耗能模擬、綠色建筑模擬及可持續(xù)化分析等方面。4 BIM的實現(xiàn)手段 BIM的實現(xiàn)手段是軟件，與CAD技術只需一個或幾個軟件不同的是，BIM需要一系列軟件來支撐。圖1 BIM軟件圖1是對于BIM軟件各個類型的羅列圖，除BIM核心建模軟件之外，BIM的實現(xiàn)需要大量其他軟件的協(xié)調與幫助。一般可以將BIM軟件分成以下兩大類型:類型一:BIM核心建模軟件，包括建筑與結構設計軟件(如 AutodeskRevit系列、Graphisoft ArchiCAD等)、機電與其他各系統(tǒng)的設計軟件(如 AutodeskRevit系列、DesignMaster等)等等;類型二:基于BIM模型的分析軟件，包括結構分析軟件(如PKPM、SAP2000等)、施工進度管理軟件(如 MSProject、Navisworks等)、制作加工圖 Shop Drawing的深化設計軟件(如Xsteel等)、概預算軟件、設備管理軟件、可視化軟件等等。4.1 BIM設計類軟件BIM設計類軟件在市場上主要有五家主流公司，分別是Autodesk、Bentley、Graphisoft/Nemetschek AG、Gery Technology以及Tekla公司。各自旗下開發(fā)的系列軟件如下：（1）Autodest-Revit Architecture等Autodesk公司的Revit系列占據(jù)了最大的市場份額且是行業(yè)領跑者，包括： Revit Architecture(建筑); Revit Structure(結構); Revit MEP(機電管道)。 （2）Bentley-Bentley Architecture等Bentley公司繼開發(fā)出MicroStation TriForma這一專業(yè)的3D建筑模型制作軟件(由所建模型可以自動生成平面圖、剖面圖、立面圖、透視圖及各式的量化報告，如數(shù)量計算、規(guī)格與成本估計)后，于2004年推出了其革命性的繼承者:Bentley/Architecture(建筑);Bentley Structural(結構);Bentley Building Mechanical Systems(機械:通風、空調、水道):Bentley Building Electrical Systems(電氣);Bentley Facilities(設備);Bentley PowerCivil(場地建模):Bentley Generative Components(設計復雜幾何造型);Bentley Interference Manager(碰撞檢查)等系列軟件，Bentley公司還提供了支持多用戶(multi-user)多項目(multi-project)的管理平臺Bentley ProjectWise。（3）Graphisoft/Nemetscheck AG-ArchiCAD ArchiCAD是歷史最悠久的且至今仍被應用的BIM建模軟件，ArchiCAD與一系列軟件均具有互用性，包括利用Maxon創(chuàng)建曲面和制作動畫模擬、利用ArchiFM進行設備管理、利用Sketchup創(chuàng)建模型等。除此，ArchiCAD與一系列能耗與可持續(xù)發(fā)展軟件都有互用接口，如Ecotect、Energy+、ARCHIPHISIK及RIUSKA等。且ArchicAD包含了廣泛的對象庫(Object libraries)供用戶使用。 （4）Gery Technology-Digital Project Dassault公司開發(fā)的CATIA軟件是全球被廣泛應用的針對航空航天、汽車等大型機械設計制造領域的建模平臺，而 Digital Projeet是Gery Technology公司基于CATIA軟件為工程建設項目定做開發(fā)的應用軟件(二次開發(fā)軟件)，其本質還是CATIA。 （5）TeklaCorp.Tekla Structure, Xsteel Xsteel是Tekla公司最早開發(fā)的基于BIM技術的施工軟件，于上世紀90年代面世并迅速成長為世界范圍內被廣泛應用的鋼結構深化設計軟件.4.2 BIM施工類軟件 BIM參數(shù)模型具有多維屬性，對于施工階段， 4D(3D+time)模型的施工建造模擬與 5D(4D+cost)模型的造價功能使建設項目各參與方更清晰地預見和控制管理施工進度與工程造價。常見的4D應用軟件和5D應用軟件如下:1、4D應用軟件（1）AutodeskNavisworks Autodesk Navisworks Manage軟件是Autodesk公司開發(fā)的用于施工模擬、工程項目整體分析以及信息交流的智能軟件。其具體的功能包括模擬與優(yōu)化施工進度、識別與協(xié)調沖突與碰撞、使項目參與方有效溝通與協(xié)作以及在施工前發(fā)現(xiàn)潛在問題。且Navisworks Manage軟件與 Microsoft Projeet具有互用性，在Microsoft Project軟件環(huán)境下創(chuàng)建的施工進度計劃可以被導入 Navisworks Manage軟件，再將每項計劃工序與3D模型的每一個構件一一關聯(lián)，即可輕松地制作施工模擬過程。（2）Bentley-ProjectWise Navigator ProjectWise Navigator軟件是Bentley公司于2007年發(fā)布的施工類BIM軟件，其以動態(tài)協(xié)作的平臺使項目各參與方容易快速看到設計人員提供的包含設備布置、維修通道和其他關鍵設計數(shù)據(jù)的最初設計模型，并做出評估、分析及改進，以避免在施工階段出現(xiàn)代價高昂的錯誤與漏洞。（3）Innovaya-Visual Simulation Visual Simulation軟件是Innovaya公司開發(fā)的一款4D進度規(guī)劃與可施工性分析的軟件，與Navisworks相似處在于其能與Revit軟件創(chuàng)建的模型相關聯(lián)，且由Microsoft Projeet及Primavera進度計劃軟件創(chuàng)建的施工進度計劃可以被導入該4D軟件。用戶可以方便地點擊4D建筑模擬中的建筑對象，查看在甘特圖中顯示的相關任務;反之亦可。施工模擬可以有效地加強項目各參與方的溝通與協(xié)作，優(yōu)化施工進度計劃，為縮短工期、降低造價提供了幫助。（4）Synchro Ltd.-Synchro 4D Synchro 4D是一款年輕但功能強大的4D軟件，具有比其他同類4D軟件更加成熟的施工進度計劃管理功能。可以為整個項目的各參與方（包括業(yè)主、建筑師、結構師、承包商、分包商、材料供應商等）提供實時共享的工程數(shù)據(jù)。工程人員可以利用Synchro 4D軟件進行施工過程可視化模擬、安排施工進度計劃、實現(xiàn)高級風險管理、同步設計變更、實現(xiàn)供應鏈管理以及造價管理。Synchro 4D軟件能與SolidWorks、Google Sketchup及Bentley軟件創(chuàng)建的模型相關聯(lián)，且由Microsoft Project、Primavera及Asta Powerproject進度計劃軟件創(chuàng)建的施工進度計劃可以被導入該4D軟件。2、5D應用軟件 （1）Innovaya-Visual Estimating+Visual Simulation Visual Estimating軟件是Innovaya公司開發(fā)的一款針對工程造價的應用軟件，結合應用該公司的Visual Simulation 4D軟件，即可實現(xiàn)5D項目管理功能。 Visual Estimating軟件可以與 MC2ICE與 SageTimberline工程造價軟件相協(xié)作，且由Revit軟件和Tekla軟件各自創(chuàng)建的BIM模型均可以被導入。其具體功能包括: 自動計算工程量和定義裝配件的組成。（2）VICO Software-Virtual ConstructionVirtual Construction 軟件套裝是一款高度集成的為施工單位服務的5D管理工具，其套裝包括：VICO Constructor（建模）、VICO Estimator（概預算）、VICO Control（進度控制）、VICO 5D Presenter（5D演示工具）、VICO Cost Manager（造價管理、VICO Change Manage（變更管理）。4.3 與BIM核心軟件具有互用性的軟件以下將對與BIM核心軟件(設計類、施工類BIM軟件)具有互用性的軟件作簡要概述。1、建模類軟件（1）2D建模類軟件 使用范圍最廣的2D建模類軟件是Autodesk的AutoCAD和Bentley的Microstation.（2）3D建模類（3D Solid model）軟件 目前常用的與BIM核心軟件具有互用性的3D建模類(3D Solid model)軟件有Google Sketchup、Rhino和FormZ。2、可視化類軟件 基于創(chuàng)建的BIM模型，與BIM具有互用性的可視化軟件可以將其可視化的效果輸出，常用的軟件包括3dmax、Artlantis、Lightscape 與AccuRender等。3、分析類軟件（1）可持續(xù)發(fā)展分析軟件 基于BIM模型信息，可持續(xù)發(fā)展分析軟件可以對項目的日照、風環(huán)境、熱工、景觀可視度、噪音等方面做出分析，主要軟件有國外的Eeotect、IES、 Green Building Studio已經(jīng)國內的PKPM等。（2）機電分析軟件水暖電等設備和電氣分析軟件國內有鴻業(yè)、博超等，國外有Design Master、IEs Virtual Environment、Trane Trace等等。（3）結構分析軟件結構分析軟件是目前與BIM核心建模軟件互用性較高的軟件，兩者之間可以實現(xiàn)雙向信息交換，即結構分析軟件可對BIM模型進行結構分析，且分析結果對結構的調整可以自動更新到BIM模型中。與BIM核心建模軟件具有互用性的結構分析軟件有ETABS、STAAD、Robot及PKPM等。下表1將上述BIM設計類、施工類及與BIM核心軟件具有互用性的三類軟件做出簡要總結。表1 BIM軟件軟件類型公司軟件名稱BIM設計類軟件AutodeskRevit Architecture（建筑）Revit Structure（結構）Revit MEP（機電管道）BentleyBentley Architecture（建筑）Bentley Structural（結構）Bentley Building Mechanical Systems（機）Bentley Building Electrical Systems（電）Bentley Facilities（設備）Bentley Power Cilvil（場地建模）Bentley Generative Components（設計復雜造型）Bentley Interference Manager（碰撞檢查）Graphisoft/Nemetschek AGArchiCADGery TechnologyDigital ProjectTekla CorpXsteelTekla StructureBIM施工類軟件4DAutodeskNavisworksBentleyProject Wise NavigatiorInnovayaVisual SimulationSynchroSynchro 4DCommon PointProject 4D Construct Sim5DInnovayaVisual Simulation + Visual EstimatingVICO SoftwareVirtual Construction與BIM核心軟件具有互用性的軟件建模類2DAutodeskAutoCADBentleyMicroStation3DGoogleSketchupRhino SoftwareRhinoAuto DesSysFormZ可視類Autodesk3Ds MaxAutodesk收購LightscapeLightscapeAbventArtlantisRobert McNeelAccuRender分析類可持續(xù)發(fā)展AutodeskEcotectAutodesk收購GeoPraxisGreen Buiding StudioIlluminating Engineering SocietyIES中國建筑科學研究院建筑工程軟件研究所PKPM機電Design Master SoftwareDesign MasterIntergrated Environmental SolutionIES Virtual EnvironmentTraneTrane Trace鴻業(yè)科技鴻業(yè)MEP系列軟件北京博超時代軟件有限公司博超電氣設計軟件結構Computer and Structure Inc.（CSI）ETABSREI Engineering SoftwareSTAADAutodeskRobot中國建筑科學研究院建筑工程軟件研究所PKPM5 BIM的分析應用 以BIM模型為基礎，服務于項目各個階段的分析應用都可以憑借上述基于BIM模型的分析軟件得以實現(xiàn)。BIM模型可視化應用(Visualizations)。建筑效果圖、仿佛置身在其中的3D虛擬建筑空間、光線效果可視化模擬(Lightscape)方便業(yè)主與設計方、施工方的交流。BIM整體模型查找矛盾(Combined Models)。由各個系統(tǒng)模型綜合在一起形成的BIM整體模型可以查找和復核各系統(tǒng)間是否存在矛盾與沖突(Collision checking)，在施工前解決。施工階段應用(Construction)。工料估算與控制(Quantity take-off)、預算控制 (Cost estimation)、生產管理 (Production management)、3D可視化指導施工及改進施工方法 (3D visualizations)、利用4D模型進行進度控制等(4D models)。 分析應用(Analysis)。舒適度分析(Comfort)；耗能模擬分析(Energy)；生命期成本控制(Life-cycle cost)；環(huán)境評估應用，如不同材料在相同環(huán)境的使用壽命不同生命周期分析法(Life-cycle analysis)；風、水等流體性能分析，如建筑圍墻連續(xù)性與防水性模擬計算機流體力學動態(tài)模擬 (Computational Fluid Dynamics)等。 設施管理應用(Facility management)。設施管理組織機構的建立(Management for portfolio of buildings)、技術維護 (Technical maintenance)、性能報告系統(tǒng) (Performance reporting)、設施空間數(shù)據(jù)管理 (Space data management)。6 BIM的生命力BIM的生命力是項目整個生命周期。BIM應用分為主要應用（Primary BIM uses）和次要應用(Secondary BIM uses)，貫穿于整個項目生命周期的各個階段。其中現(xiàn)狀建模(Existing Conditions Modeling)和成本預算控制 (Cost Estimation)貫穿了從規(guī)劃到運營維護的各個階段;各階段規(guī)劃(Phase Planning)、規(guī)劃書編制(Programming)、場地分析 (Site Analysis)、設計方案論證 (Design Reviews)、3D協(xié)調 (3D Coordination)與竣工模型 (Reeord Model)均為跨階段應用；其余應用則大部分發(fā)生在項目生命周期的某個特定階段。7 BIM的價值優(yōu)勢 對于業(yè)主最關心的工程造價、工期、項目性能是否符合預期等指標，BIM所帶來的價值優(yōu)勢是巨大的。（1）縮短項目工期。利用BIM技術，可以通過加強團隊合作、改善傳統(tǒng)的項目管理模式、實現(xiàn)場外預制、縮短訂貨至交貨之間的空白時間 (Lead times)等方式大大縮短工期;（2）更加可靠與準確的項目預算。基于BIM模型的工料計算（Quantity take-off）相比基于2D圖紙的預算更加準確、且節(jié)省了大量時間;（3）提高生產效率、節(jié)約成本。由于利用BIM技術可大大加強各參與方的協(xié)作與信息交流的有效性，使決策的做出可以在短時間完成、減少了復工與返工的次數(shù)、且便于新型生產方式的興起如場外預制、BIM參數(shù)模型作為施工文件等等，顯著地提高了生產效率、節(jié)約了成本;（4）高性能的項目結果。BIM技術所輸出的可視化效果可以為業(yè)主校核是否滿足要求提供平臺，且利用BIM技術可實現(xiàn)耗能與可持續(xù)發(fā)展設計與分析，為提高建筑物、構筑物等的性能提供了技術手段；（5）有助于項目的創(chuàng)新性與先進性。BIM技術可以實現(xiàn)對傳統(tǒng)項目管理模式的優(yōu)化，如一體化項目管理模式IPD(Integrated Project Delivery Mode)下各參與方早期參與設計群策群力的模式有利于吸取先進技術與經(jīng)驗、實現(xiàn)項目創(chuàng)新性與先進性；（6）方便設備管理與維護。利用BIM竣工模型(As-built model) 作為設備管理與維護的數(shù)據(jù)庫。 8 BIM在建設項目各階段的具體應用8.1可行性研究階段BIM對于可行性研究階段建設項目在技術和經(jīng)濟上可行性論證提供了幫助，提高了論證結果的準確性和可靠性。在可行性研究階段，業(yè)主需要確定出建設項目方案在滿足類型、質量、功能等要求下是否具有技術與經(jīng)濟可行性。但是，如果想得到可靠性高的論證結果，需要花費大量的時間、金錢與精力。BIM可以為業(yè)主提供概要模型(Macro or schematic model)對建設項目方案進行分析、模擬，從而為整個項目的建設降低成本、縮短工期并提高質量。8.2設計工作階段 對于傳統(tǒng)CAD時代存在于建設項目設計階段的2D圖紙冗繁、錯誤率高、變更頻繁、協(xié)作溝通困難等缺點，BIM所帶來的價值優(yōu)勢是巨大的: （1）保證概念設計階段決策正確在概念設計階段，設計人員需對擬建項目的選址、方位、外形、結構形式、耗能與可持續(xù)發(fā)展問題、施工與運營概算等問題做出決策，BIM技術可以對各種不同的方案進行模擬與分析、且為集合更多的參與方投入該階段提供了平臺，使做出的分析決策早期得到反饋，保證了決策的正確性與可操作性。 （2）更加快捷與準確地繪制3D模型不同于CAD技術下3D模型需要由多個2D平面圖共同創(chuàng)建，BIM軟件可以直接在3D平臺上繪制3D模型，并且所需的任何平面視圖都可以由該3D模型生成，準確性更高且直觀快捷，為業(yè)主、施工方、預制方、設備供應方等項目參與人的溝通協(xié)調提供了平臺。（3）多個系統(tǒng)的設計協(xié)作進行、提高設計質量對于傳統(tǒng)建設項目設計模式，各專業(yè)包括建筑、結構、暖通、機械、電氣、通信、消防等設計之間的矛盾沖突極易出現(xiàn)且難以解決。而BIM整體參數(shù)模型可以對建設項目的各系統(tǒng)進行空間協(xié)調、消除碰撞沖突，大大縮短了設計時間且減少了設計錯誤與漏洞。同時，結合運用與BIM建模工具具有相關性的分析軟件，可以就擬建項目的結構合理性、空氣流通性、光照、溫度控制、隔音隔熱、供水、廢水處理等多個方面進行分析，并基于分析結果不斷完善BIM模型。 （4）對于設計變更可以靈活應對BIM整體參數(shù)模型自動更新的法則可以讓項目參與方靈活應對設計變更，減少例如施工人員與設計人員所持圖紙不一致的情況。對于施工平面圖的一個細節(jié)變動，Revit軟件將自動在立面圖、截面圖、3D界面、圖紙信息列表、工期、預算等所有相關聯(lián)的地方做出更新修改。 （5）提高可施工性設計圖紙的實際可施工性(constructability)是國內建設項目經(jīng)常遇到的問題。由于專業(yè)化程度的提高及國內絕大多數(shù)建設工程所采用的設計與施工分別承發(fā)包模式的局限性，設計與施工人員之間的交流甚少，加之很多設計人員缺乏施工經(jīng)驗，極易導致施工人員難以甚至無法按照設計圖紙進行施工。BIM可以通過提供3D平臺加強設計與施工的交流，讓有經(jīng)驗的施工管理人員參與到設計階段早期植入可施工性理念，更深入地可以推廣新的工程項目管理模式如一體化項目管理模式 IPD(Integrated Project Delivery mode)以解決可施工性的問題。（6）為精確化預算提供便利在設計的任何階段，BIM技術都可以按照定額計價模式根據(jù)當前BIM模型的工程量給出工程的總概算；隨著初步設計的深化，項目各個方面如建設規(guī)模、結構性質、設備類型等均會發(fā)生變動與修改，BIM模型平臺導出的工程概算可以在簽訂招投標合同之前給項目各參與方提供決策參考，也為最終的設計概算提供基礎。 （7）利于低能耗與可持續(xù)發(fā)展設計在設計初期，利用與BIM模型具有互用性的能耗分析軟件就可以為設計注入低能耗與可持續(xù)發(fā)展的理念，這是傳統(tǒng)的2D工具所不能實現(xiàn)的。傳統(tǒng)的2D技術只能在設計完成之后利用獨立的能耗分析工具介入，這就大大減少了修改設計以滿足低能耗需求的可能性。除此之外，各類與BIM模型具有互用性的其他軟件都在提高建設項目整體質量上發(fā)揮了重要作用。8.3 建設實施階段對于傳統(tǒng)CAD時代存在于建設項目施工階段的2D圖紙可施工性低、施工質量不能保證、工期進度拖延、工作效率低等缺點，BIM所帶來的價值優(yōu)勢是巨大的: （1）施工前改正設計錯誤與漏洞在傳統(tǒng)CAD時代，各系統(tǒng)間的沖突碰撞極難在2D圖紙上識別，往往直到施工進行了一定階段才被發(fā)覺，不得己返工或重新設計；而BIM模型將各系統(tǒng)的設計整合在了一起，系統(tǒng)間的沖突一目了然，在施工前改正解決，加快了施工進度、減少了浪費、甚至很大程度上減少了各專業(yè)人員間起糾紛不和諧的情況。 （2）4D施工模擬、優(yōu)化施工方案BIM技術將與BIM模型具有互用性的4D軟件、項目施工進度計劃與BIM模型連接起來以動態(tài)的三維模式模擬整個施工過程與施工現(xiàn)場，能及時發(fā)現(xiàn)潛在問題和優(yōu)化施工方案(包括場地、人員、設備、空間沖突、安全問題等)。同時，4D施工模擬還包含了臨時性建筑如起重機、腳手架、大型設備等的進出場時間，為節(jié)約成本、優(yōu)化整體進度安排提供了幫助。 （3）BIM模型為預制加工工業(yè)化的基石細節(jié)化的構件模型（Shop model）可以由BIM設計模型生成，可用來指導預制生產與施工。由于構件是以3D的形式被創(chuàng)建的，這就便于數(shù)控機械化自動生產。當前，這種自動化的生產模式己經(jīng)成功地運用在鋼結構加工與制造、金屬板制造等方面，從而生產預制構件、玻璃制品等。這種模式方便供應商根據(jù)設計模型對所需構件進行細節(jié)化的設計與制造，準確性高且縮減了造價與工期;同時，消除了利用2D圖紙施工由于周圍構件與環(huán)境的不確定性導致構件無法安裝甚至重新制造的尷尬境地。 （4）使精益化施工成為可能由于BIM參數(shù)模型提供的信息中包含了每一項工作所需的資源，包括人員、材料、設備等等，所以其為總承包商與各分包商之間的協(xié)作提供了基石，最大化地保證資源準時制管理(Just-in-time)、削減不必要的庫存管理工作、減少無用的等待時間、提高生產效率。8.4 運營維護階段 BIM參數(shù)模型可以為業(yè)主提供建設項目中所有系統(tǒng)的信息，在施工階段做出的修改將全部同步更新到BIM參數(shù)模型中形成最終的BIM竣工模型(As-built model)，該竣工模型作為各種設備管理的數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)的維護提供依據(jù)。 此外，BIM可同步提供有關建筑使用情況或性能、入住人員與容量、建筑已用時間以及建筑財務方面的信息；同時，BIM可提供數(shù)字更新記錄，并改善搬遷規(guī)劃與管理。BIM還促進了標準建筑模型對商業(yè)場地條件(例如零售業(yè)場地，這些場地需要在許多不同地點建造相似的建筑)的適應。有關建筑的物理信息(例如完工情況、承租人或部門分配、家具和設備庫存)和關于可出租面積、租賃收入或部門成本分配的重要財務數(shù)據(jù)都更加易于管理和使用。穩(wěn)定訪問這些類型的信息可以提高建筑運營過程中的收益與成本管理水平。9 REVIT、NAVISWORK及相關軟件工程應用實例 某高校土木機電教學樓（CEME Building）投標BIM模型9.1工程概述 某高校擬投資建造土木機電教學樓（CEME Building），其招標文件要求投標人負責完成該樓的設計和建造任務(Design-build)。業(yè)主的具體要求概述如下: 1、土木機電教學樓功能要求:二層建筑(含地下一層)實驗室位于地下一層，地上兩層為教室與教職工辦公室;此外，必須建有至少一間能容納100人的大教室、若干計算機室和閱讀室。 2、投標文件包括：3DBIM模型、工程造價、進度計劃、4D模擬等。以Revit和Navisworks為主要軟件工具，以下以4D模擬與內部行走(Walk through)為重點進行簡述。9.2 BIM建模 該工程的BIM建模完全基于3D平臺，此處略去結構分析部分，以下分為概念設計、建筑結構設計、內部布局設計三部分簡述BIM模型。 1、概念設計 投標人將該建筑命名為CEME FERRY，繪制出建筑標準層平面圖。2、建筑結構設計（用Revit軟件創(chuàng)建）該建筑采用鋼筋混凝土結構，其結構構件包括：（1）基礎:包含獨立基礎與條形基礎； （2）柱(Column)、梁(Beam)、板(Slab)、墻(Wall)、樓梯等結構構件； （3）外圍結構（Enclosure system）：包含幕墻(Curtain wall)、屋頂(Roof)、天臺屋頂(Roof top)、門(door)等。 （4）內部結構（Interior system）: 包含天花板(Ceiling)、窗戶(Window)、門(door)等。 3、內部設施布局設計（用Revit軟件創(chuàng)建） （1）地下一層（Basement floor）: 包含計算機室(Computer rooms)、閱覽室（Reading rooms）、三間實驗室（Laboratory rooms）、設備房（MECH rooms）、研討會議室（Seminars）、電梯（Elevator）、洗手間（Washrooms）等。 （2）地上一層 (Ground floor):包含大廳(Lobby)、教室(Classrooms)、設備房(MECH rooms)、電梯(Elevator)、洗手l間(Washrooms)等。 （3）地上二層（Second floor）：包含教室(Classrooms)、教職員辦公室(Faculty Offices)、設備房 (MECH rooms)、電梯(Elevator)、洗手間 (Washrooms)等。4、3D效果圖（1）利用Revit或Navisworks軟件渲染出的建筑效果圖；（2）利用Photoshop軟件將渲染出的建筑效果圖置于真實場景。9.3編制進度計劃 用Microsoft Project編制CEME FERRY的進度計劃時考慮了下列因素:（1）按照業(yè)主要求，工程必須在2011年9月新學期開學前完工;（2）工地占地面積較小，故工作面擁擠且存放物料的區(qū)域有限;（3）工作日安排為每周周一至周五，每天八小時工作時間，節(jié)假日休息 1、設計進度計劃分為初步設計與詳細設計。2、施工進度計劃分為五個部分，即基礎與地下一層、地上一層、地上二層、屋頂、內部設施施工。9.4 4D建模 1、4D施工過程模擬將Mieroso Project軟件創(chuàng)建的施工進度計劃導入Navisworks，再將每項任務與相應的建筑構件一一相鏈接，即可創(chuàng)建出施工過程模擬動畫。 2、建筑內部行走 利用Navisworks軟件實現(xiàn)建筑內部3D可視化行走部分 (Walkthrough)。10 BIM與云工作臺(Cloud)眾多的BIM軟件對于計算機硬件都有極高的要求，且隨著BIM軟件版本的不斷升級，計算機的配置也需要