钢结构BIM技术应用.docx
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钢结构BIM技术应用
BIM技术详细介绍
3.1.1BIM的概念
1.BIM概念的提出
BIM（BuildingInformationModeling）是“建筑信息建模”的简称，这一概念最初发源于上世纪70年代的美国，由美国乔治亚理工大学建筑与计算机学院的ChuckEastman博士提出，目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可。
狭义的BIM是指在项目某一个工序阶段应用BIM；广义的BIM是把BIM应用到建设项目全生命周期。
目前我国已向广义BIM应用发展，BIM技术和解决方案将是中国工程建设行业实现高效、协作和可持续发展的必由之路。
2.美国国家BIM标准的定义
（1）BIM是建设项目的兼具物理特性与功能特性的数字化模型，且是从建设项目的最初概念设计开始的整个生命周期里做出任何决策的可靠共享信息资源。
（2）实现BIM的前提是：
在建设项目生命周期的各个阶段，不同的项目参与方通过在BIM建模过程中插入、提取、更新及修改信息以支持和反应出各参与方的职责。
BIM是基于公共标准化协同作业的共享数字化模型。
3.对美国国家BIM标准的定义的解读
（1）BIM是关于建筑设施的数据产品或智能数字化表述。
（2）BIM是一种协作过程，它包含事务驱动和自动化处理能力，以及维护信息的可持续性和一致性的开放信息标准。
（3）BIM是一种熟知的用于信息交换、工作流和程序步骤的工具，可作为贯穿建筑全生命周期的可重复、可验证、可维持和明晰的信息环境。
4.BIM的特点
BIM采用面向对象的方法描述包括三维几何信息在内建筑的全面信息，这些对象化的信息具有可复用、可计算的特征，从而支持通过面向对象编程实现数据的交换与共享。
在建筑项目中采用遵循共同标准的建筑信息模型作为建筑信息表达和交换的方式，将显著地促进项目信息的一致性，减少项目不同阶段间信息传递中的信息丢失，增强信息的复用性，减少人为错误，极大地提高建筑行业的工作效率和技术、管理水平。
5.建筑工程项目全寿命过程的管理的内容
（1）项目前期的策划与管理（简称DM），属于资方和开发方的管理工作。
（2）项目实施期的项目管理（简称FM），属项目使用期管理方的工作。
（3）项目使用期的设施管理，涉及项目各参与方的管理工作，包括投资方或开发方、设计方、施工方和供贷方等的项目管理。
6.BIM的发展与未来
（1）在BIM极大应用价值的基础上引入时间维度，形成最终的BIM4D建模，将不再借助第三方软件，其应用给项目带来更高价值，更加有助于项目施工管理，从根本上实现工程信息的集成化管理，提高项目的管理效率和信息化水平。
基于BIM的4D建模代表了4D信息模型的发展方向。
（2）BIM不仅是强大设计平台，更重要的是BIM把创新应用-体系化设计与协同工作方式的结合，将对传统设计管理流程和设计院技术人员结构产生变革性的影响。
高成本、高专业水平技术人员将从繁重的制图工作中解脱出来而专注于专业技术本身，而较低人力成本的、高软件操作水平的制图员、建模师、初级设计助理将担当起大量的制图建模工作，这为社会提供了一个庞大的就业机会，同时为大专院校的毕业生就业展现了新的前景。
3.1.2BIM技术在项目管理中的应用优势
1．BIM的基本应用
BIM是近年来一项引领建筑数字技术走向更高层次的新技术，它的全面应用将大大提高建筑业的生产率，提升建筑工程的集成化程度，使设计、施工到运营整个全寿命周期的质量和效率显著提高、成本降低，给建筑业的发展带来巨大效益。
（1）设计阶段：
BIM技术使建筑、结构、给排水、空调、电气等各个专业基于一个模型进行工作，从而使真正意义上的三维集成协同设计成为可能。
在二维图纸时代，各个设备专业的管道综合是一个繁琐、费时的工作，并且很难将问题全部发现，经常引起施工中的反复变更。
而BIM技术可以将多专业模型整合一个共享的信息模型中，结构与专业管线、专业管线与专业管线之间的冲突会三维直观地显现出来，通过软件的碰撞检测，逐一显示碰撞的具体部位，及时调整设计方案，极大地减少和避免了施工过程中的返工和浪费。
并且，BIM模型的设计修改比传统二维图纸修改容易得多，只要一处修改，相关联的整个项目数据自动协调更新，各个视图中的平、立、剖面图自动修改更新，不会出现图纸各视图出现漏该、不一致的现象。
（2）施工阶段：
在施工阶段，BIM可以实现同步提供施工虚拟模拟，分析提供有关施工进度及成本的信息。
BIM模型可以提供工程量清单和各种材料信息，可以实现建筑构件的直接无纸化加工建造，实现整个施工周期的可视化模拟与可视化管理。
使用模型为载体指导、协同参建各方进行项目技术、质量、安全、成本管理。
（3）运营阶段：
BIM参数模型可以为业主提供建设项目中所有系统的信息，在施工阶段做出的修改将全部同步更新到BIM参数模型中形成最终的BIM竣工模型，该竣工模型作为各种设备管理的数据库，为系统的维护提供依据，使运营管理做到智能化，并大大降低运营维护成本。
2.BIM技术在项目管理中的优势
（1）BIM技术在深化设计中的优势
三维可视化、精确定位
采用三维可视化的BIM技术可以使工程完工后的状貌在施工前就呈现出来，表达上直观清楚。
模型均按真实尺度建模，可以将传统表达省略的部分（如管道保温层等）全部展现出来，从而将一些看上去没问题，而实际上却存在的深层次问题暴露出来。
碰撞检测、合理布局
利用BIM技术可以在管线综合平衡设计时，利用其碰撞检测的功能，将碰撞点尽早的反馈给设计人员，方便业主、顾问进行及时的协调沟通，在深化设计阶段尽量减少现场的管线碰撞和返工现象。
这不仅能及时排除项目施工环节中可以遇到的碰撞冲突，显著减少由此产生的变更申请单，更大大提高了施工现场的生产效率，降低了由于施工协调造成的成本增长和工期延误。
设备参数复核计算
运用BIM技术，当制好机电系统的模型后，可以运用BIM软件自动完成复杂的计算工作。
模型如有变化，计算结果也会关联更新，从而为设备参数的选型提供正确的依据。
（2）BIM技术在施工组织中的优势
现场布置优化
BIM技术为平面布置工作提供一个很好的平台。
在创建好工程场地模型与建筑模型后，通过创建相应的设备、资源模型进行现场布置模拟。
同时还可以将工程周边及现场的实际环境以数据信息的方式挂接到模型中，建立三维的现场场地平面布置，并通过参照工程进度计划，可以形象直观地模拟各个阶段的现场情况，灵活地进行现场平面布置，实现现场平面布置合理、高效。
进度优化
BIM技术可实现进度计划与工程构件的动态链接，为工程项目的施工方、监理方与业主等不同参与方直观了解工程项目情况提供便捷的工具。
基于BIM技术对施工进度可实现精确计划、跟踪和控制，动态地分配各种施工资源和场地，实时跟踪工程项目的进度，并通过计划进度与实际进度进行比较，及时分析偏差对工期的影响程度以及产生的原因，采取有效措施，实现对项目进度的控制，保证项目能按时竣工。
工作面管理
BIM技术可以方便分包单位、专业间频繁交叉施工，使不同专业之间的协同、资源合理分配、工作过程的衔接效率更高。
（3）碰撞检测
碰撞检查是利用BIM技术消除变更与返工的一项主要工作。
工程中实体相交定义、实体间的距离小于设定公差，影响施工或不能满足特定要求定义为碰撞，为区别二者分别命名为硬碰撞和间隙碰撞。
硬碰撞：
实体在空间上存在交集。
这种碰撞类型在设计阶段常见于结构梁、空调管道和给排水管道三者之间。
间隙碰撞：
实体与实体在空间上并不存在交集，但两者之间的距离比设定的公差小即被认定为碰撞。
该类型碰撞检测主要出于安全、施工便利等方面的考虑，相同专业间有最小间距要求，不同专业之间也需设定的最小间距要求，同时还需检查管道设备是否遮挡墙上安装的插座、开关等。
碰撞检查工作流程：
第一阶段：
土建、安装各个专业模型提交；
第二阶段：
模型审核并修改、模型审核并修改；
第三阶段：
系统后台自动碰撞检查并输出结果，撰写并提供碰撞检查报告；
第四阶段：
根据碰撞报告修改优化模型；
第五阶段：
重复以上工作，直到无碰撞为止。
3.1.3BIM在世界各国的发展情况
1.BIM技术在美国的应用
在美国，关于BIM的研究和应用起步较早。
时至今日，BIM应用已经初具规模，各大设计事务所、施工公司和业主纷纷主动在项目中应用BIM，政府和行业协会也出台了各种BIM标准。
有统计数据表明，2009年美国建筑业300强企业中80%以上都应用了BIM技术。
2.BIM技术在日本的应用
在日本，BIM应用已扩展到全国范围，并上升到政府推进的层面。
日本的国土交通省负责全国各级政府投资工程，包括建筑物、道路等的建设、运营和工程造价管理。
国土交通省的大臣官房（办公厅）下设官厅营缮部，主要负责组织政府投资工程建设、运营和造价管理等具体工作。
2010年3月，国土交通省官厅营缮部宣布，将其管辖的建筑项目中推进BIM技术，根据今后实施对象的设计业务来具体应用BIM。
3.BIM技术在韩国的应用
在韩国，已有多家政府机关致力于BIM应用标准的制订，韩国公共采购服务中心下属的建设事业局制订了BIM实施指南和路线图。
具体路线图为：
2010年，1～2个大型项目施工BIM示范使用；2011年，3～4个大型项目施工BIM示范使用；2012～2015年，500亿韩元以上建筑项目全部采用4D（3D+cost）的设计管理系统；2016年，实现全部公共设施项目使用BIM技术。
4.BIM技术在新加坡的应用
（1）新加坡负责建筑业管理的国家机构是建筑管理署（BCA）。
在BIM这一术语引进之前，新加坡当局就注意到信息技术对建筑业的重要作用。
早在1982年，BCA就有了人工智能规划审批的想法，2000~2004年，发展ConstructionandRealEstateNETwork项目，用于电子规划的自动审批和在线提交，是世界首创的自动化审批系统。
（2）2011年，BCA发布了新加坡BIM发展路线规划，规划明确推动整个建筑业在2015年前广泛使用BIM技术。
为实现这一目标，BCA分析了面临的挑战，并制定了相关策略，包括制定BIM交付模板以减少从CAD到BIM的转化难度，2010年BCA发布了建筑和结构的模板，2011年4月发布了M&E的模板；另外，与新加坡buildingSMART分会合作，制定了建筑与设计对象库，并明确在2012年以前合作确定发布项目协作指南。
（3）为鼓励早期的BIM应用者，BCA于2010年成立了一个600万新币的BIM基金项目，任何企业都可以申请。
基金分为企业层级和项目协作层级，公司层级最多可申请20000新元，用以补贴培训、软件、硬件及人工成本；项目协作层级需要至少2家公司的BIM协作，每家公司、每个主要专业最多可申请35000新元，用以补贴培训、咨询、软件及硬件和人力成本。
而且申请的企业必须派员工参加BCA学院组织的BIM建模/管理技能课程。
（4）在创造需求方面，新加坡规定政府部门带头在所有新建项目中明确提出BIM需求。
2011年，BCA与政府部门合作确立了示范项目。
BCA要求在2015年前实现所有建筑面积大于5000平方的项目都必须提交BIM模型的目标。
（5）在建立BIM能力与产量方面，BCA鼓励新加坡的大学开设BIM的课程、为毕业学生组织密集的BIM培训课程、为行业专业人士建立了BIM专业学位。
5.BIM技术在中国的应用
（1）在国内，一向是亚洲潮流风向标的香港地区，BIM技术已经广泛应用于各类型建筑项目中，并于2009年成立香港BIM学会。
（2）2010年，中国房地产业协会商业地产委员会率先组织研究并发布了《中国商业地产BIM应用研究报告》，用于指导和跟踪商业地产领域BIM技术的应用和发展。
“十一五”期间，BIM已经进入国家科技支撑计划重点项目。
在住房和城乡建设部发布的《2011~2015年建筑业信息化发展纲要》中明确提出：
“十二五期间要加快建筑信息模型（BIM）、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用”。
2012年由中国建筑科学研究院等单位共同发起成立的中国BIM发展联盟标志中国BIM标准正式启动。
2016年8月23日我国住建部印发了关于《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》纲要要求：
全面提高建筑业信息化，增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力，建筑业数字化、网络化、智能化取得突破性进展，初步建成一体化行业监管和服务平台。
6.《建筑工程设计信息模型交付标准》的介绍
2017年3月15日，BIM重要国家标准《建筑工程设计信息模型交付标准》送审稿顺利通过审查；本次审查会邀请了12位行业知名专家组成审查专家组，专家组成员涵盖了审批、业主、设计、施工等工程参与方及其他BIM国家标准。
（1）《交付标准》是第一批立项的有关建筑信息模型（BIM）国家标准之一，于2012年开始正式编制，由中国建筑标准设计研究院担任主编单位，其他47家参编参加单位来自于国内有影响力的业主单位、设计单位、施工总承包单位、科研院所和软件企业。
（2）《交付标准》送审稿梳理了设计业务特点，同时面向BIM信息的交付准备、交付过程、交付成果均做出了规定，提出了建筑信息模型工程设计的四级模型单元，并详细规定了各级模型单元的模型精细度，包括几何表达精度和信息深度等级；提出了建筑工程各参与方协同和应用的具体要求，也规定了信息模型、信息交换模板、工程制图、执行计划、工程量、碰撞检查等交付物的模式。
（3）《交付标准》是BIM国家标准重要组成部分，将与其他标准相互配合、共同作用，逐步形成BIM国家标准体系，为行业标准、地方标准等提供重要的框架支撑。
同时为国际间BIM标准的协同和对接提供依据。
其针对性和可操作性，也有利于推动建筑信息模型技术在工程实践过程中的应用。
中国BIM国家标准《建筑工程设计信息模型交付标准》的出台，将给建筑业带来巨大改变，也必将把BIM推向有一个高潮。
3.2.1BIM技术协同管理平台的概念
随着BIM技术在工程建设领域的快速发展，借助BIM技术，改变建筑企业传统的项目管理方式，将是新形势下提升市场竞争力的关键要素之一。
BIM集成了一系列建模应用软件，通过在模型软件中添加参数对建筑物进行虚拟模拟，在工程项目建设各阶段信息集成的基础上，实现项目参与方互相间的信息集成与共享。
同时，BIM以其可视化的特点，将项目实施过程中各参与方集中于共同的三维工作平台进行协作以及信息传递，保证了项目目标在实施中的统一，极大地提高了项目参与方之间的协同效率。
因此，BIM在建筑业的推广和应用，为工程项目管理效率的提升提供了强大的信息技术支持，为项目协同管理提供了新方向。
工程项目建设过程中涉及业主、设计商、承包商、供应商、监理方、运营商等多个项目参与方，信息数量庞大，信息内容复杂，并且在项目管理中，经常发生信息传递不及时，信息利用率低等现象。
基于BIM技术协同管理平台的构建思路是以BIM模型作为项目各个参与方交流与沟通的信息载体，通过BIM信息协同管理系统，将项目各个参与方的信息模型有效集成起来，进行信息数据的交换和传递，实现工程项目信息的集成与共享。
基于BIM技术协同管理平台主要拥有一下三个功能：
（1）项目信息的统一存储及处理。
工程项目建设过程中会产生的项目信息，包括项目投资分析信息、方案设计信息、施工质量信息等。
工程项目信息的存储一般通过中心数据库来实现，各职能管理系统通过直接或间接的形式将所产生的数据与中心数据库进行交互，并从中提取数据、查询数据和存储数据等。
（2）实现项目信息的集成与共享。
通过工程项目信息的集成与共享，实现项目各参与方之间的沟通和交流。
BIM技术协同管理平台可以通过网络等形式发布相关项目信息，各参与方根据自身权限随时获取相关项目信息。
通过BIM技术协同管理平台能够使项目管理人员对项目信息进行及时沟通，对项目中发生的事故及时作出处理对策。
（3）满足业主对项目动态的实时把控。
在工程项目建设过程中，业主一般需要对项目实施的全过程进行及时监督与控制，了解工程项目的实际进展情况，对工程项目建设过程中发生的各类问题，及时做出决策以及应对方案。
3.2.2BIMcloud平台应用
1.BIM系列软件
BIM技术包括一系列的应用软件，主流软件有：
（1）Autodesk公司的Revit建筑、结构和机电系列，在民用建筑市场借助AutoCAD的天然优势，有相当不错的市场表现；
（2）Bentley建筑、结构和设备系列，Bentley产品在工厂设计（石油、化工、电力、医药等）和基础设施（道路、桥梁、市政、水利等）领域有无可争辩的优势；
（3）2007年Nemetschek收购Graphisoft以后，ArchiCAD/AllPLAN/VectorWorks三个产品就被归到同一个门派里面了，其中国内同行最熟悉的是ArchiCAD，属于一个面向全球市场的产品，应该可以说是最早的一个具有市场影响力的BIM核心建模软件，但是在中国由于其专业配套的功能（仅限于建筑专业）与多专业一体的设计院体制不匹配，很难实现业务突破。
Nemetschek的另外两个产品，AllPLAN主要市场在德语区，VectorWorks则是其在美国市场使用的产品名称。
（4）Dassault公司的CATIA是全球最高端的机械设计制造软件，在航空、航天、汽车等领域具有接近垄断的市场地位，应用到工程建设行业无论是对复杂形体还是超大规模建筑其建模能力、表现能力和信息管理能力都比传统的建筑类软件有明显优势，而与工程建设行业的项目特点和人员特点的对接问题则是其不足之处。
Digital Project是Gery Technology公司在CATIA基础上开发的一个面向工程建设行业的应用软件（二次开发软件），其本质还是CATIA，就跟天正的本质是AutoCAD一样。
2.EBIM平台应用
EBIM管理平台是针对项目施工阶段研发的协同管理平台，主要有六大功能：
前期准备、模型应用、协同管理、物料管理、二维码管理、计划管理。
前期准备
（1）项目创建：
登录EBIM-Web端（:
3000）可创建新的项目，且后期针对项目的前期设置，均可以通过Web端进行设置；项目创建人即为该项目的管理员。
（2）添加成员：
通过输入帐号名称进行帐号添加，添加的帐号进入该项目成员列表中，列表中的成员共享该项目，能查看模型、模型更新后自动同步、话题、报表、材料跟踪等信息项目圈共享应用。
（3）可见性设置：
管理员（项目创建人）可添加不同的模型标签，通过权限和标签设置来控制项目圈内成员对模型的可见性。
（4）权限设置：
管理员（项目创建人）可在权限模板中自定义权限模板，勾选相应的平台功能并保存。
在成员列表中，替换项目成员的权限模板，定义用户不同权限功能。
（5）讨论组设置：
管理员（项目创建人）可在权限模板中自定义权限模板，勾选相应的平台功能并保存。
在成员列表中，替换项目成员的权限模板，定义用户不同权限功能。
（6）话题设置：
管理员（项目创建人）提前将话题的专业和类型设定好，后面项目使用过程中，现场使用人员直接调取数据应用。
（7）跟踪模板：
管理员（项目创建人）提前将不同的专业和工艺定义模板，后面材料跟踪自动调取使用，如预制加工构件，我们可根据预制流程定义不同的状态，并将状态拖动至相应的模板内。
（8）表单类型：
管理员（项目创建人）提前将表单的类型设定好，后续进行表单模板导入的时候，直接将表单模板上传至相应的类型内，方便后续调取模板使用。
3.EBIM模型应用
多端集成应用EBIM平台：
插件端（EBIMforRevit）、PC端（EBIMforPC）、Web端（EBIMforWeb）、移动端（EBIMforIOS/Android）
（1）移动端Ipad端模型浏览:
模型浏览界面集成了所有与模型相关的操作，用户可以在指尖任作，用户可以在指尖任部，如同亲临现场，更好的为用户提供了处理好的为用户提供了处理还可以有选择的，针对性的与工程参与人员进行模型浏览功能包括基本的旋转、平移、视口管理、楼层选择、构件隐藏。
（2）移动Ipad端视口管理：
现场发现的问题，可在模型上批注，拍照。
（3）PC端视口管理：
模型协同共享、涂鸦浏览、创建视口。
（4）协同管理
BIM模型可以在云平台统一管理；
所有用户可以随时随地获得最新BIM数据；
沟通协作互联网化，方便快捷；
协同基于BIM模型，更直观，减少沟通误区；
所有协同数据与BIM关联；
（5）资料管理：
资料提供用户集中管理工程资料，与二维码相关联，方便用户上传现场照片、表单等资料，且可通过EBIM平台或第三方（QQ、微信等）扫码查看。
应用步骤可简单归为：
建立项目圈——资料上传——二维码创建——二维码关联资料——扫码查看与管理。
（6）二维码应用
二维码整体实施流程
（7）计划管理:
计划导入、扫码查看、刷新、任务推送
4.广联达BIM5D平台应用
广联达BIM5D软件，以BIM平台为核心，集成土建、机电、钢构、幕墙等各专业模型，并以集成模型为载体，关联施工过程中的进度、合同、成本、质量、安全、图纸、物料等信息，利用BIM模型的形象直观、可计算分析的特性，为项目的进度、成本管控、物料管理等提供数据支撑，协助管理人员有效决策和精细管理，从而达到减少施工变更，缩短工期、控制成本、提升质量的目的。
（1）全专业模型集成
（2）进度、成本、属性信息集成
（3）5D施工模拟
（4）流水段管理
（5）质量安全问题记录管理
（6）工程量快速提取
（7）墙体自动排砖
（8）合约管理、三算对比
（9）报表一键生成
（10）web端驾驶舱在线管理
（11）其他BIM功能
专项方案查询模型剖切
漫游物资查询
5.鲁班-BIM协同管理平台
（1）鲁班驾驶舱（LubanGovern），LubanPDS系统的客户端之一，用于集团公司多项目集中管理、查看、统计和分析，以及单个项目不同阶段的多算对比，主要由集团总部管理人员应用。
将工程信息模型汇总到企业总部，形成一个汇总的企业级项目基础数据库，企业不同岗位都可以进行数据的查询和分析。
为总部管理和决策提供依据，为项目部的成本管理提供依据。
（2）鲁班集成应用（LubanWorks）可以把建筑、结构、安装等各专业BIM模型通过工作集的合并，在协同平台中进行模型及数据的集成应用。
碰撞检查：
对多专业BIM模型进行三维空间碰撞检查，对因二维图纸造成的问题进行提前预警，第一时间发现和解决设计问题。
通过各种规范化的检查规则规则，确保分析出的碰撞结果与现场施工时所产生的施工冲突相符，通过对碰撞点结果的分析，在实际施工前预先解决问题，节省工时不必要的变更与浪费。
实现可视化施工交底降低相关方的沟通成本，减少沟通错误，争取工期，为项目创造出实际的价值。
漫游：
通过LubanWorks可以实现工程3D虚拟漫游，通过不同的漫游模式及视角的切换，让您在操作过程中有如身临其境的感觉。
依据真实、形象的三维模型进行协调，检查设计的合理性，查看建筑内外部的任意位置，了解实际情况。
实现设备动态碰撞对结构内部设备、管线的查看更加方便直观。
鲁班浏览器，是系统的前端应用。
通过该系统，工程项目管理人员可以随时随地快速查询管理基础数据，操作简单方便，实现按时间、区域多维度检索与统计数据。
在项目全过程管理中，为材料采购流程、资金审批流程、限额领料流程、分包管理、进度控制、成本核算、资源调配计划等方面提供动态、准确的基础数据支撑。
（3）项目群管控
对建设企业分布在全国各省市的项目数据做整体管控；结合鲁
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