BIM新技术在建筑工程中的应用探讨.docx
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BIM新技术在建筑工程中的应用探讨
成人高等学历教育
学位论文
BIM新技术在建筑工程中的应用探讨
办学单位：
广东交通职业技术学院
专业年级：
建筑工程2014级本科
学生：
罗亚强（010515312809）
指导教师：
刘雷斐讲师
提交日期：
2016年3月20日
摘要
随着建筑业的蓬勃发展，现如今在建筑工程上有了详细的业内规范，在建筑工程项目管理上，有了一大批经验丰富的管理人员及施工人员。
但是，随着科学技术的进步发展，新型材料层出不穷，业主对建筑的新要求，使得原有的施工及管理经验，不足以应对高速发展的施工工艺要求和满足对施工人员素质要求，而这些新问题，使项目管理人员增加了工作量。
科学技术的革新，不仅仅是出现了新的问题，也让我们有了解决问题的新途径。
BIM技术是近几年才出现在中国建筑业的新技术，在解决诸多问题上有着强大的处理能力。
本论文为了读者清晰、明确的了解BIM。
通过分析工程项目的三大管理现状，提出现行的管理办法中存在的问题以及问题产生的原因，与此同时，阐述BIM技术在工程项目管理中的应用，以对比传统的项目施工及管理的方式，探讨BIM技术在建筑工程中应用的优越性。
在论文最后，简述了目前国内BIM技术应用及发展所面临问题和阻碍。
关键词：
BIM（建筑信息模拟）建筑工程项目管理
Abstract
Today,withthevigorousdevelopmentoftheconstructionontheconstructionprojectwithdetailedspecificationoftheindustry,inconstructionengineeringprojectmanagement,therearealargenumberofexperiencedmanagementpersonnelandconstructionpersonnel.However,withtheprogressofscienceandtechnologydevelopment,newmaterialsemergeinendlessly,theownerofthebuildingofnewrequirements,makingtheoriginalconstructionandmanagementexperience,isnotenoughtocopewithrapiddevelopmentofconstructiontechnologyrequirementsandmeettherequirementofconstructionpersonnelquality,andthesenewproblems,makeprojectmanagersincreasedworkload.
Theinnovationofscienceandtechnology,notonlyisanewproblem,alsoletushavethenewwaytosolvetheproblem.BIMtechnologyisanewtechnologyofappearedinChina'sconstructionindustryinrecentyears,manyproblemstosolveonastrongprocessingcapacity.Inthispaper,clear,clearunderstandingofBIMtoreaders.Throughtheanalysisofthethreemajorofengineeringprojectmanagementpresentsituation,putforwardthecurrentmeasuresforthemanagementoftheexistingproblemsandthereasonsoftheproblem,atthesametime,theBIMtechnologyapplicationintheengineeringprojectmanagement,incontrasttothetraditionalprojectconstructionandmanagement,discussesthesuperiorityoftheBIMtechnologyapplicationinconstructionengineering.BIMtechnologyinChinainfinally,thethesishassummarizedtheapplicationanddevelopmentarefacingproblemsandobstacles.
Keywords：
BIM（BuildingInformationModeling） constructional Theprojectmanagement.
摘要…………………………………………………………………………………………………….Ⅰ
Abstract..........................................……..……….......................................Ⅱ
1.1研究背景及意义............................................................................1
1.4本论文的研究内容……………………………………………………………………….4
4.1BIM与国情矛盾………………………………………………………………………11
4.3与现行的制图规范切合度不高……………………………………………………..11
4.4BIM推行环境的欠缺………………………………………………………………….12
4.5本章小结………………………………………………………………………………….12
参考文献................................................................................................15
致谢.......................................................................................................16
1绪论
1.1研究背景和意义
随着科学技术的不断进步，人类社会的各行各业都在快速的向前发展，建筑业也同样如此。
全世界每天都有大量的工程项目正在建设着，在消耗大量资源的同时，也在推动着经济社会的发展。
据国家统计局的数据显示，在2011年，我国的建筑业的总产值为11.7734万亿人民币。
可见我国的建筑业有着巨大的市场，但是效益很低，终其原因，是由于建筑行业的复杂性，相关技术的创新很难得到推广，而且建筑业是一个系统的过程，有众多参与者，需要各方协调才能发挥各自作用。
所以单单技术改革很难推广到整个建筑业，因此生产效率一直低下。
应用先进技术可以提高生产效率，获得更高的效益。
BIM是一项新技术，是这几年才在国内出现的应用技术，在建筑行业里，它适用于从设计到施工，乃至运营管理的全过程，贯穿工程项目的全寿命周期。
目前该技术在建筑项目的设计、招投标、施工等建设项目的各个环节中的应用非常普遍，而且能够事半功倍，达到令人满意的的效果。
它是三维数字可视化技术在建筑工程中的直接应用，更直观地对建筑工程进行表达和描述，所以在建设项目全过程的各个阶段可以根据不同的规范要求，对BIM系统进行全方位、多角度、不同层次的处理及调整。
比如，事前对建筑工程可能出现各种问题进行预警，使建设项目各个参与主体能够针对可能出现的问题提前做出正确的应对，避免不必要的损失及其他严重后果，同时可为协同工作提供坚实的基础。
而且目前中国建设量大，建筑业发展快，但同时建筑业需要可持续发展，施工企业也面临更严峻的竞争，如何能增强企业自身的市场竞争力，就成为了企业继续发展所面临的重要挑战。
在这个背景下，我们看到了国内建筑业与BIM结缘的必然性。
BIM（建筑信息模型）是BuildingInformationModeling的简称，是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。
所以说，BIM是对工程项目相关信息的详尽表达,是数字技术在建筑业中的直接应用，它代表了信息技术在建筑业中应用的新方向。
BIM最早由美国Autodesk公司在总结归纳匈牙利Graphsoft公司提出的虚拟建筑概念和美国Bentley公司提出的SignalBuildingInformation概念基础上于2002年提出并将其应用到Refit软件中，我国首次通过Refit软件接触到BIM技术理念的是建筑设计院。
BIM涵盖了几何学、空间关系、地理信息系统、各种建筑组件的性质及数量（例如供应商的详细信息）。
可以说，BIM就是数据化地描述、展示建筑工程的整个生命周期，包括了兴建过程及营运过程，而且提取建筑内材料的信息
也十分方便。
所以，BIM可以根据需求，将建筑内各个部分、各个系统都可以完整的呈现出来。
另一方面，施工文件对准确信息的需求来自多方面，包括图纸、采购细节、环境状况、文件提交程序和其它与建筑物品质规格相关的文件。
支持建筑信息模型的人士期望这样的技术，可以为设计、承造、建筑物业主/经营者创建沟通的桥梁，提供处理工程专案所需要的实时相关信息。
而提供准确信息的方法是经由工程的各个参与方在各自运行工作的责任期间，就其拥有的信息，对这个建筑信息模型进行增添和参考。
例如，当大厦管理员发现一些渗漏事件，首先可能不是探索整栋大厦，而是转向在建筑信息模型查找位于嫌疑地点的阀门。
他并且能够依据适当的电脑计算能力，获得阀门的规格、制造商、零件号码和其它在过去曾被研究过的信息，针对可能的原因进行维护。
美国建筑师学会进一步定义建筑信息模型为一种“结合工程专案信息数据库的模型技术”。
它反映了该项技术依靠数据库技术为基础。
在将来，结构化的文件如规格能够被轻易搜索出来并且符合地区、国家及国际标准。
1.2国内建筑工程应用BIM技术分析
BIM最先从美国发展起来，之后随着全球化的进程，逐渐被欧洲、日本、新加坡等发达国家接受、引用。
经过多年的应用，目前这些国家的BIM发展和应用都达到了一定的水平。
我国在“十二五” 正式明确BIM的发展要求。
根据相关的研究数据显示，我国所应用的BIM技术水平与一些发达国家相比，虽然发展并不落后，但存在较大差异，主要体现在：
国外建筑业大多以市场化为主，企业对自身核心能力的培养非常重视，因此发展BIM技术来增加自身的核心能力就是必然的了。
但是我国是市场和政府监管并存，主要还是政府起主要推动力，企业就没有动力去发展BIM技术。
这就使得两者的BIM技术差异化发展，在美国，谁的BIM技术成熟就意味着谁的企业竞争力强，所以企业的BIM技术发展得就很快了，而整个国家标准层面的BIM体系则发展得较慢；我国则与其截然相反，政府推进BIM应用的力度很大，可企业在操作过程中却遇到很多问题。
通过相关文献阅读,发现近几年我国的学者对BIM的研究可以归纳以下方面:
第一，BIM在我国建筑业的发展现状及其阻碍。
麦格劳-希尔建筑信息公司在2009年发布的研究报告诠释了BIM在中国目前的应用现状，2011年张春霞通过研究发现BIM技术应用主要是一些大型的设计院，从不同的角度分析了阻碍BIM发展的因素；第二，BIM在三大目标管理的应用。
王爱娟硕士构建了一个项目进度风险分析模型，在结合案例推理系统及调整补充，可以生成完整的进度模型。
在2012年，李勇、管昌生基于BIM的目标式工程项目信息管理模式，探讨相关的模型。
目前，在国内建筑界，普遍业主有了BIM意识，相关软件商的大力开发，再到设计院的大力推广普及、国家BIM标准的制定，以及BIM相关政策的确立。
这些都标志我国的BIM应用正在蓬勃发展。
但是，我国目前大部分中小型建筑项目的管理模式还是属于粗放型，均是以经验管理为主，并没有依靠数据进行决策。
因此，我国建筑业距离建立成熟的BIM应用体系还有一段很长的路要走。
第一，巨大的建设量同时也带来了大量因沟通和实施环节信息流失而造成的损失，BIM信息整合重新定义了设计流程，很大程度上能够改善这一状况。
第二，可持续发展的需求。
建筑生命周期管理以及节能分析。
第三，国家资源规划管理信息化的需求。
所以，住建部的《“十二五”建筑业信息化发展纲要》中确立了BIM技术在中国建筑信息化发展中的核心位置。
在BIM技术逐渐成为建筑业改革的新方向的今天，国内的大部分设计院建筑设计依然是采用二维的工程制图来进行设计，仅在需要进行特定分析计算时（比如日照、节能）重复搭建并不十分精准的三维（体量）模型。
虽然一些项目率先应用了BIM，如2008北京奥运会奥运村空间规划及物资管理信息系统、南水北调工程、银河SOHO以及香港地铁项目等，相对于中国的建设大浪潮来说，BIM的应用可谓少之又少，只有复杂的超高层建筑才会应用，而这些建筑终究只是少数。
虽然从技术上达到一定程度并不难，但要将BIM的应用贯彻到整个建筑产业链中，使BIM真正应用到建筑行业，成为行业的主流（如CAD目前在我国的应用现状），尚需时日。
1.3国外建筑工程应用BIM技术概括
建筑信息模型从提出到逐步完善，再到工程建设行业的普遍接受，经历了几十年的历程。
BIM的实践最初主要由几个比较小的先锋国家所主导，比如芬兰、挪威和新加坡，美国的一些早期实践者紧随其后。
经过长期的酝酿，BIM在美国逐渐成为主流，并对包括中国在内的其他国家的BIM实践产生影响。
如今，BIM应用在国外已经相当普及。
BIM技术以及这种特定的称谓是在2002年由Autodesk公司率先提出，并逐渐得到世界建筑行业的普遍接受和认可。
2003年起，美国总务管理局（GSA）通过其下属的公共建筑服务处（PublicBuildingsService，PBS）开始实施一项被称为国家3D-4D-BIM计划的项目。
按照计划，GSA是从整个项目生命周期的角度来探索BIM的应用，其包含的领域有激光扫描、空间规划验证、4D进度控制、安全验证以及建筑设备分析及决策支持等。
根据McGrawHill的调研报告，美国整个建筑行业应用BIM比例逐年递增，2007年整个行业只有28%的应用BIM，到了2009年增长至49%，在2012年，整个建筑行业应用已达到71%。
其高速的发展衍生了很多研究应用的BIM相关机构，而这些机构又促进了BIM应用的标准化。
与美国不同，英国政府强制要求使用BIM。
2011年5月，英国内阁办公室发布了相关文件，其中有整个章节关于建筑信息模型，这章节中明确规定，到2016年，政府要求全面协同3D-BIM，并将全部的文件以信息化形式进行管理。
因为伦敦是众多全球领先设计企业的总部，如Fosterand Partners、ZahraHadidArchitects.BDP和ArupSports，也是很多领先设计企业的欧洲总部，如HOK、SOM和Gentler。
所以英国政府发布的强制使用BIM的文件可以得到有效执行。
这些设计公司在BIM实施方面已经相当领先了，在拥有这样背景下，英国的BIM技术发展速度与世界其他地方相比要更加快些。
对比英国，北欧国家挪威、丹麦、瑞典和芬兰虽然也强制却并未要求全部使用BIM，由于当地气候的要求以及先进建筑信息技术软件的推动，BIM技术的发展主要是企业的自觉行为。
2007年，一家芬兰公司“SenateProperties”发布了一份建筑设计的BIM要求报告。
要求自2007年10月1日起，“SenateProperties”的项目不仅强制要求建筑设计部分必须使用BIM，其他设计部分可根据项目实际情况自行决定是否采用BIM技术，但目标将是全面使用BIM技术。
该报告还提出，在设计招标将有强制性的BIM要求，这些BIM要求将成为项目合同的一部分，具有法律约束力。
报告中还作了如下要求：
建议在项目协作时，建模任务需创建通用的视图，需要准确的定义；需要提交最终BIM模型，且建筑结构与模型内部的碰撞实验要进行存档。
BIM在欧美各国经过十几年的发展完善，已经有了各式各样的BIM政策鼓励机制，而这些机制在保证BIM的应用水平提高前提下，还取得了良好的经济效益，并且已经开始深入细化的研究BIM的应用。
而我国在这方面才刚刚起步，可以预见我们和发达国家之间有着明显的差距。
1.4本论文的研究内容
论文旨在通过对建筑工程的三个阶段的现状分析，以及应用BIM技术后的情况进行相互对比，发现应用BIM技术的优越性，还有目前在我国的应用BIM所受到的阻碍和限制。
具体内容为：
（1）分析在建筑工程设计阶段，我国各设计院目前所使用的设计方式，以及欧美等国在应用BIM时的设计方式，对比两者之间的生产效率，分析所产生的差异问题。
（2）研究BIM技术在工程施工阶段以及建筑后期维护的应用，主要分析国外的应用情况，指出国内在这两个阶段应用较少的原因。
（3）通过上述研究，总结出BIM当前在我国应用普及和发展中所面临的问题和阻碍。
2、BIM在设计阶段的应用
建筑设计是一个复杂的过程，设计师需要科学的设计建筑结构的同时，还要了解投资者、使用者的要求，甚至要与建筑周围的环境，城市的规划联系，符合各种规范要求。
方方面面的要求使得设计难度增大，目前建筑的结构越来特异，复杂程度越来越高，这些新颖的设计的各种参数都没有先例参考，特别是安全的考虑尤为重要。
2.1实现三维可视化设计
建筑设计方面，目前国内主要是CAD二维图纸为主，通常一个项目的整套图纸少则几十张，多则成百上千张，有时甚至数以万计。
图纸所包含的数据庞大，设计师和审图者的精力有限，且是人力完成，存在错误是无可避免的；还有一些项目的设计是分开来，由不同的设计师或不同的设计单位独立完成的，这就导致图纸所表现的内容在空间上很容易出现矛盾和偏差。
而这些问题往往在施工时才被发现，对工程项目的进度产生影响。
建立3D模型，使设计更清楚易懂，一目了然。
BIM的设计成果是高仿真的三维模型，设计师可以以第一人称或第三人称的视角进入到建筑物内部，对建筑物进行仔细的检查。
可以细化到一个建筑构件的具体尺寸大小、所处空间位置和材料质量颜色等特征进行精细化的修改，从而提高设计产品的质量，降低因为设计的错误而对施工进度产生的影响。
还可以将三维模型放置在虚拟的建筑所处的区域环境之中，环视整个建筑物周围环境，评估环境可能对工程项目的施工进度产生的影响，因此，可以提前采取相应的措施，避免施工进度受到影响，优化项目施工方案。
可以看出，BIM模型与其他建筑模型不同，它不是一个单一的图形化模型，BIM模型包含了完整的建筑信息，从构件的尺寸大小到所用材质，到项目整体的位置和所处环境。
同时，BIM的可视化效果可以帮助非专业的项目参与方（比如业主、政府）对设计方案的理解，并增加他们对方案的影响。
同时还有助于从多专业的角度对设计方案进行分析。
2.2减少设计变更工作量
设计变更在建筑工程中是不可避免的，在工程施工现场，往往会出现因碰撞问题而进行设计变更。
在过去设计变更发生时，要将设计变更所在的所有图纸从新绘制，这种方法大大增加了工作量。
但是利用可以非常方便的解决设计变更的问题。
首先，我们可以利用BIM技术的模型碰撞检查工具进行检查，提前发现问题，尽可能减少施工后变更的情况出现。
当变更发生时，利用BIM模型可以把需要设计变更的内容输入到模型中，只要把模型稍加调整，所需计算的相关工程量的变化就能自动计算出来，不需要重新计算。
上海中心大厦高632米，是国内超高层建筑的一个典例，它的建筑体型为自由塔形，拔地而起，盘旋而上。
所以设计上，需要功能强大的三维软件进行参数化建模，BIM软件充分迎合了这个苛刻的需求，BIM的参数化和可视化对于施工图的修改和碰撞检测、管线综合具有立竿见影的效果。
在完成复杂结构的设计要求的同时，还尽可能的避免了设计变更的出现。
目前国内绝大部分的各种超高层建筑或复杂异形结构建筑都应用了BIM，如，北京鸟巢，广州“小蛮腰”。
2.3减化造价估算工作量
在造价项目管理方面，BIM技术的应用对本项目所发挥的最大效益体现在工程量的统计和核查方面。
BIM模型的建立可以生成具体的工程数据，通过对比二维设计下的工程量报表和基于BIM技术的工程量统计，发现了大量二维数据的偏差。
建筑工程量的计算工作是整个造价工作中最为关键的一步，也是最为枯燥繁琐、最容易出错的一步工序。
计算造价，实际上包括两部分工作：
一部分工作是算工程量，另一部分就是套价。
因为工程量在不同地方是不一样，因此在计算工程量时很复杂，还经常会发生少算、漏算或重复计算。
据相关调查统计：
工程量计算占据了造价人员在整个造价工作中所有时间的50%--80%。
在工程项目预算过程中，这一道工序所须要花费的时间比其他工序长很多，而且非常需要参与人员有足够的耐心和细致的工作态度，还要尽量把计算的误差减小到最低限度，避免对工程项目造价的准确性产生影响。
BIM技术模型较传统二维图纸一个很大的区别就是能够把建筑、结构、机电等信息完整有效的保存下来，并且能快速准确的统计工程量，提出分析报告。
BIM模型中由于每一个构件都是和现实中的实际物体一一对应的，所含的信息也都是可以直接拿来运算的，因此计算机在BIM模型中可以根据构件本身的属性，如：
类型、尺寸、数量等进行快速识别分类，当需要进行工程量统计时，计算机和智能软件可以根据不同的分类迅速做出自动运算。
专业的BIM造价软件可以进行精确的运算，从而获得更符合实际的工程量数据，在准确率和速度上都较传统统计方法有很大的提高。
通过结合BIM技术的数据统计，消除各种偏差后，项目总费用可降低20%左右，同时保证了造价数据的准确性，有效降低了造价工程师的工作强度，提高了工作效率。
美国斯坦福大学的一个整合信息中心用32个项目对BIM进行了统计，得出结论：
使用BIM可以消除40%预算的更改，还可以将造价估算控制在3%的范围内。
另外，使造价估算所耗费的时间缩短80%。
2.4整合各参与方的意见
BIM把项目各参与方在设计阶段就集合在一起，因此可以将业主、设计方、施工方等各项目参与方的想法和建议都整合到设计中去，这样可以减少在后续工作中各方因信息不畅而引起的冲突，同时也可以将施工方的施工技术方法考虑在内，还有业主因各种原因而变更对建筑的最终效果要求，减少因技术设计变更。
建设项目往往会消耗大量的财力和物力，如果没有一个详细的资金、材料使用计划是很难完成的。
在实际的项目施工过程中，由于专业不同，施工方与业主和供货商的信息沟通不充分、不彻底，业主的资金计划、供货商的材料供应计划与施工进度不匹配，会造成工期延误，浪费不必要的人力。
当然，工程项目也会受当地地质条件、气候特征等自然环境的影响，以及交通设施、区域位置、供水供电等社会环境影响。
因此，必须在项目的开始阶段就充分考虑到这些环境因素的影响结果，及时与相关人员沟通，并提出相应的应对措施，避免事到临头才进行处理。
信息交流在当今社会是不可或缺的日常，在一个多方合作的建筑工程中，迟滞的信息交流无疑会给工程带来一些没必
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