建筑工程信息模型BIM关键技术介绍.doc
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1、建筑信息模型BIM技术简介 *有限公司技术中心8月18日目录1 BIM的概念11.1 BIM概念理解11.2 BUILDING含义12 BIM发展轨迹23 BIM的信息载体24 BIM的实现手段34.1 BIM设计类软件44.2 BIM施工类软件64.3 与BIM核心软件具有互用性的软件85 BIM的分析应用106 BIM的生命力117 BIM的价值优势118 BIM在建设项目各阶段的具体应用128.1可行性研究阶段128.2设计工作阶段138.3 建设实施阶段158.4 运营维护阶段169 REVIT、NAVISWORK及相关软件工程应用实例169.1工程概述169.2 BIM建模179.3
2、编制进度计划189.4 4D建模1810 BIM与云工作台(CLOUD)191 BIM概念美国国家BIM原则对BIM定义:“BIM是建设项目兼具物理特性与功能特性数字化模型,且是从建设项目最初概念设计开始整个生命周期里做出任何决策可靠共享信息资源”。实现BIM前提是:在建设项目生命周期各个阶段不同项目参加方通过在BIM建模过程中插入、提取、更新及修改信息以支持和反映出各参加方职责。BIM是基于公共原则化协同作业共享数字化模型。1.1 BIM概念理解BIM概念分解为两个方面,BIM既是模型成果(Product)更是过程(Processs)。(1)BIM作为模型成果(product)BIM作为模型
3、成果,与老式3D建筑模型有着本质区别,其兼具了物理特性与功能特性。其中,物理特性 (Physical Characteristic),可以理解为几何特性(Geometric Characteristic);而功能特性 (Functional Characteristic),是指此模型具备了所有一切与该建设项目关于信息。(2)BIM作为过程(Proeess)BIM是一种过程,其功能在于通过开发、使用和传递建设项目数字化信息模型以提高项目或组合设施设计、施工和运营管理。1.2 Building含义Building Information Modeling中得Building不能被狭义地理解为建筑,
4、而是广义地代表了各类土木工程建设项目。美国国家BIM原则(NBIMS)给出级别信息关系图 (Hierarchical Information Relationships),其规定了BIM之Building合用范畴,包括三种设施或建造项目(Facility/Built):(1)Building,建筑物,如普通办公楼房、民用楼房等;(2)Structure,构筑物,如大坝、水电站、厂房等;(3)Linear Structure,线性构造基本设施,如道路、桥梁、铁道、隧道、管道等。2 BIM发展轨迹BIM发展将经历4个阶段,第一阶段少数技术发热友热衷,第二阶段公司决策层从公司发展角度逐渐认同,第三阶
5、段行业逐渐认同并开始建立有关原则,第四阶段开始进入工程项目业务流程。现阶段BIM(Building Information Modeling)作为一种全新工程实行办法基本正在被其收益者业主所认同。3 BIM信息载体BIM信息载体是多维参数模型(nD Parametric models)。用简朴等式来体现BIM参数模型维度:2D=Length&Width3D=2D+Height4D=3D+Time5D=4D+Cost6D=5D+nD=BIM老式2D模型是用点、线、多边形、圆等平面元素模仿几何构件,只有长和宽二维尺度,故等于Length&Width,当前国内各类设计图和施工图主流形式仍旧是2D模型
6、;老式3D模型是在2D模型基本上加了一种维度Height,有助于建设项目可视化功用,但并不具备信息整合与协调功能。随着软件发展,尽管各种几何实体可以被整合在一起代表所需设计构件,但是最后整体几何模型仍旧难以编辑和修改,且各系统单独施工图很难与整体模型真正地联系起来,同步化就更能难实现。BIM参数模型优势就是在于其突破了老式2D及3D模型难以修改和同步瓶颈,以实时、动态多维模型(nD)大大以便了工程人员。一方面,BIM3D模型为交流和修改提供了便利。以建筑师为例,其可以运用3D平台直接设计,无需将3D模型翻译成2D平面图以与业主进行沟通交流,业主也无需费时费力去理解繁琐2D图纸。另一方面,BIM
7、参数模型参数信息内容不但局限于建筑构件物理属性,而是包括了从建筑概念设计开始到运营维护整个项目生命周期内所有该建筑构件实时、动态信息。再次,BIM参数模型将各个系统紧密地联系到了一起,整体模型真正起到了协调综合伙用,且其同步化功能更是锦上添花。BIM整体参数模型综合了涉及建筑、构造、机械、暖通、电气等各BIM系统模型,其中各系统间矛盾冲突可以在实际施工开始前设计阶段得以解决,同步与上述4D,5D模型所涉及进度及造价控制信息、有关联,整体协调管理项目实行。此外,对于BIM模型设计变更,BIM参数规则(Parametric rules)会在全局自动更新信息。故对于设计变更反映,相比基于图纸费时且易
8、出错繁琐解决BIM系统体现更加智能化与敏捷化。最后,BIM参数模型多维特性(nD)将项目经济性、舒服性及可持续性发展提高到一种新层次。例如,运用4D技术可以研究项目可施工性、项目进度安排、项目进度优化、精益化施工等方面,给项目带来经济性与时效性;5D造价控制手段使预算在整个项目生命周期内实现实时行与可操控性;6D及nD应用将更大化地满足项目对于业主对于社会需求,如舒服度模仿及分析、耗能模仿、绿色建筑模仿及可持续化分析等方面。4 BIM实现手段 BIM实现手段是软件,与CAD技术只需一种或几种软件不同是,BIM需要一系列软件来支撑。图1 BIM软件图1是对于BIM软件各个类型罗列图,除BIM核心
9、建模软件之外,BIM实现需要大量其她软件协调与协助。普通可以将BIM软件提成如下两大类型:类型一:BIM核心建模软件,涉及建筑与构造设计软件(如 AutodeskRevit系列、Graphisoft ArchiCAD等)、机电与其她各系统设计软件(如 AutodeskRevit系列、DesignMaster等)等等;类型二:基于BIM模型分析软件,涉及构造分析软件(如PKPM、SAP等)、施工进度管理软件(如 MSProject、Navisworks等)、制作加工图 Shop Drawing深化设计软件(如Xsteel等)、概预算软件、设备管理软件、可视化软件等等。4.1 BIM设计类软件BI
10、M设计类软件在市场上重要有五家主流公司,分别是Autodesk、Bentley、Graphisoft/Nemetschek AG、Gery Technology以及Tekla公司。各自旗下开发系列软件如下:(1)Autodest-Revit Architecture等Autodesk公司Revit系列占据了最大市场份额且是行业领跑者,涉及: Revit Architecture(建筑); Revit Structure(构造); Revit MEP(机电管道)。 (2)Bentley-Bentley Architecture等Bentley公司继开发出MicroStation TriForma
11、这一专业3D建筑模型制作软件(由所建模型可以自动生成平面图、剖面图、立面图、透视图及各式量化报告,如数量计算、规格与成本预计)后,于推出了其革命性继承者:Bentley/Architecture(建筑);Bentley Structural(构造);Bentley Building Mechanical Systems(机械:通风、空调、水道):Bentley Building Electrical Systems(电气);Bentley Facilities(设备);Bentley PowerCivil(场地建模):Bentley Generative Components(设计复杂几何造型
12、);Bentley Interference Manager(碰撞检查)等系列软件,Bentley公司还提供了支持多顾客(multi-user)多项目(multi-project)管理平台Bentley ProjectWise。(3)Graphisoft/Nemetscheck AG-ArchiCAD ArchiCAD是历史最悠久且至今仍被应用BIM建模软件,ArchiCAD与一系列软件均具备互用性,涉及运用Maxon创立曲面和制作动画模仿、运用ArchiFM进行设备管理、运用Sketchup创立模型等。除此,ArchiCAD与一系列能耗与可持续发展软件均有互用接口,如Ecotect、Ener
13、gy+、ARCHIPHISIK及RIUSKA等。且ArchicAD包括了广泛对象库(Object libraries)供顾客使用。 (4)Gery Technology-Digital Project Dassault公司开发CATIA软件是全球被广泛应用针对航空航天、汽车等大型机械设计制造领域建模平台,而 Digital Projeet是Gery Technology公司基于CATIA软件为工程建设项目定做开发应用软件(二次开发软件),其本质还是CATIA。 (5)TeklaCorp.Tekla Structure,Xsteel Xsteel是Tekla公司最早开发基于BIM技术施工软件,于
14、上世纪90年代面世并迅速成长为世界范畴内被广泛应用钢构造深化设计软件.4.2 BIM施工类软件 BIM参数模型具备多维属性,对于施工阶段, 4D(3D+time)模型施工建造模仿与 5D(4D+cost)模型造价功能使建设项目各参加方更清晰地预见和控制管理施工进度与工程造价。常用4D应用软件和5D应用软件如下:1、4D应用软件(1)AutodeskNavisworks Autodesk Navisworks Manage软件是Autodesk公司开发用于施工模仿、工程项目整体分析以及信息交流智能软件。其详细功能涉及模仿与优化施工进度、辨认与协调冲突与碰撞、使项目参加方有效沟通与协作以及在施工前
15、发现潜在问题。且Navisworks Manage软件与 Microsoft Projeet具备互用性,在Microsoft Project软件环境下创立施工进度筹划可以被导入 Navisworks Manage软件,再将每项筹划工序与3D模型每一种构件一一关联,即可轻松地制作施工模仿过程。(2)Bentley-ProjectWise Navigator ProjectWise Navigator软件是Bentley公司于发布施工类BIM软件,其以动态协作平台使项目各参加方容易迅速看到设计人员提供包括设备布置、维修通道和其她核心设计数据最初设计模型,并做出评估、分析及改进,以避免在施工阶段出当
16、代价高昂错误与漏洞。(3)Innovaya-Visual Simulation Visual Simulation软件是Innovaya公司开发一款4D进度规划与可施工性分析软件,与Navisworks相似处在于其能与Revit软件创立模型有关联,且由Microsoft Projeet及Primavera进度筹划软件创立施工进度筹划可以被导入该4D软件。顾客可以以便地点击4D建筑模仿中建筑对象,查看在甘特图中显示有关任务;反之亦可。施工模仿可以有效地加强项目各参加方沟通与协作,优化施工进度筹划,为缩短工期、减少造价提供了协助。(4)Synchro Ltd.-Synchro 4D Synchro
17、 4D是一款年轻但功能强大4D软件,具备比其她同类4D软件更加成熟施工进度筹划管理功能。可觉得整个项目各参加方(涉及业主、建筑师、构造师、承包商、分包商、材料供应商等)提供实时共享工程数据。工程人员可以运用Synchro 4D软件进行施工过程可视化模仿、安排施工进度筹划、实现高档风险管理、同步设计变更、实现供应链管理以及造价管理。Synchro 4D软件能与SolidWorks、Google Sketchup及Bentley软件创立模型有关联,且由Microsoft Project、Primavera及Asta Powerproject进度筹划软件创立施工进度筹划可以被导入该4D软件。2、5D
18、应用软件 (1)Innovaya-Visual Estimating+Visual Simulation Visual Estimating软件是Innovaya公司开发一款针对工程造价应用软件,结合应用该公司Visual Simulation 4D软件,即可实现5D项目管理功能。 Visual Estimating软件可以与 MC2ICE与 SageTimberline工程造价软件相协作,且由Revit软件和Tekla软件各自创立BIM模型均可以被导入。其详细功能涉及:自动计算工程量和定义装配件构成。(2)VICO Software-Virtual ConstructionVirtual C
19、onstruction 软件套装是一款高度集成为施工单位服务5D管理工具,其套装涉及:VICO Constructor(建模)、VICO Estimator(概预算)、VICO Control(进度控制)、VICO 5D Presenter(5D演示工具)、VICO Cost Manager(造价管理、VICO Change Manage(变更管理)。4.3 与BIM核心软件具备互用性软件如下将对与BIM核心软件(设计类、施工类BIM软件)具备互用性软件作简要概述。1、建模类软件(1)2D建模类软件 使用范畴最广2D建模类软件是AutodeskAutoCAD和BentleyMicrostati
20、on.(2)3D建模类(3D Solid model)软件 当前惯用与BIM核心软件具备互用性3D建模类(3D Solid model)软件有Google Sketchup、Rhino和FormZ。2、可视化类软件 基于创立BIM模型,与BIM具备互用性可视化软件可以将其可视化效果输出,惯用软件涉及3dmax、Artlantis、Lightscape 与AccuRender等。3、分析类软件(1)可持续发展分析软件 基于BIM模型信息,可持续发展分析软件可以对项目日照、风环境、热工、景观可视度、噪音等方面做出分析,重要软件有国外Eeotect、IES、 Green Building Studi
21、o已经国内PKPM等。(2)机电分析软件水暖电等设备和电气分析软件国内有鸿业、博超等,国外有Design Master、IEs Virtual Environment、Trane Trace等等。(3)构造分析软件构造分析软件是当前与BIM核心建模软件互用性较高软件,两者之间可以实现双向信息互换,即构造分析软件可对BIM模型进行构造分析,且分析成果对构造调节可以自动更新到BIM模型中。与BIM核心建模软件具备互用性构造分析软件有ETABS、STAAD、Robot及PKPM等。下表1将上述BIM设计类、施工类及与BIM核心软件具备互用性三类软件做出简要总结。表1 BIM软件软件类型公司软件名称B
22、IM设计类软件AutodeskRevit Architecture(建筑)Revit Structure(构造)Revit MEP(机电管道)BentleyBentley Architecture(建筑)Bentley Structural(构造)Bentley Building Mechanical Systems(机)Bentley Building Electrical Systems(电)Bentley Facilities(设备)Bentley Power Cilvil(场地建模)Bentley Generative Components(设计复杂造型)Bentley Interfe
23、rence Manager(碰撞检查)Graphisoft/Nemetschek AGArchiCADGery TechnologyDigital ProjectTekla CorpXsteelTekla StructureBIM施工类软件4DAutodeskNavisworksBentleyProject Wise NavigatiorInnovayaVisual SimulationSynchroSynchro 4DCommon PointProject 4D Construct Sim5DInnovayaVisual Simulation + Visual EstimatingVICO
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