1.2 BIM技术特点

1.2.1 可视化

1.设计可视化

设计可视化即在设计阶段建筑及构件以三维方式直观呈现出来。设计师能够运用三维思考方式有效地完成建筑设计，同时也使业主（或最终用户）真正摆脱了技术壁垒限制，随时可直接获取项目信息，大大减小了业主与设计师间的交流障碍。

BIM工具具有多种可视化的模式，一般包括隐藏线、带边框着色和真实渲染三种模式，如图1.2-1所示是在这三种模式下的图例。

图1.2-1 BIM可视化的三种模式图

a）隐藏线 b）带边框着色 c）真实渲染

此外，BIM还具有漫游功能，通过创建相机路径，并创建动画或一系列图像，可向客户进行模型展示，如图1.2-2所示。

图1.2-2 BIM漫游可视化图

a）漫游路径设置 b）渲染设置

2.施工可视化

（1）施工组织可视化 施工组织可视化即利用BIM工具创建建筑设备模型、周转材料模型、临时设施模型等，以模拟施工过程，确定施工方案，进行施工组织。通过创建各种模型，可以在计算机中进行虚拟施工，使施工组织可视化，如图1.2-3所示。

图1.2-3 施工组织可视化图

（2）复杂构造节点可视化 复杂构造节点可视化即利用BIM的可视化特性可以将复杂的构造节点全方位呈现，如复杂的钢筋节点、幕墙节点等。图2.3.1-4是复杂钢筋节点的可视化应用，传统CAD图样（图1.2-4a）难以表示的钢筋排布，在BIM中可以很好地展现（图1.2-4b），甚至可以做成钢筋模型的动态视频，有利于施工和技术交底。

图1.2-4 复杂构造节点的可视化应用

a）CAD图样 b）BIM展现

3.设备可操作性可视化

设备可操作性可视化即利用BIM技术可对建筑设备空间是否合理进行提前检验。某项目生活给水机房的BIM模型如图1.2-5所示，通过该模型可以验证设备房的操作空间是否合理，并对管道支架进行优化。通过制作工作集和设置不同施工路线，可以制作多种的设备安装动画，不断调整，从中找出最佳的设备安装位置和工序。与传统的施工方法相比，该方法更直观、清晰。

4.机电管线碰撞检查可视化

机电管线碰撞检查可视化即通过将各专业模型组装为一个整体BIM模型，从而使机电管线与建筑物的碰撞点以三维方式直观显示出来。在传统的施工方法中，对管线碰撞检查的方式主要有两种：一是把不同专业的CAD图样叠在一张图上进行观察，根据施工经验和空间想象力找出碰撞点并加以修改；二是在施工的过程中边做边修改。这两种方法均费时费力，效率很低。但在BIM模型中，可以提前在真实的三维空间中找出碰撞点，并由各专业人员在模型中调整好碰撞点或不合理处后再导出CAD图样。某工程管线碰撞检查如图1.2-6所示。

图1.2-5 设备可操作性可视化图

图1.2-6 管线碰撞检查

1.2.2 一体化

一体化指的是BIM技术可进行从设计到施工再到运营贯穿了工程项目的全生命周期的一体化管理。BIM的技术核心是一个由计算机三维模型所形成的数据库，不仅包含了建筑师的设计信息，而且可以容纳从设计到建成使用，甚至是使用周期终结的全过程信息。BIM可以持续提供项目设计范围、进度以及成本信息，这些信息完整可靠并且完全协调。BIM能在综合数字环境中保持信息不断更新并可提供访问，使建筑师、工程师、施工人员以及业主可以清楚全面地了解项目。这些信息在建筑设计、施工和管理的过程中能使项目质量提高，收益增加。BIM在整个建筑行业从上游到下游的各个企业间不断完善，从而实现项目全生命周期的信息化管理，最大化地实现BIM的意义。

在设计阶段，BIM使建筑、结构、给水排水、空调、电气等各个专业基于同一个模型进行工作，从而使真正意义上的三维集成协同设计成为可能。将整个设计整合到一个共享的建筑信息模型中，结构与设备、设备与设备间的冲突会直观地显现出来，工程师们可在三维模型中随意查看，并能准确查看到可能存在问题的地方，并及时调整，从而极大地避免了施工中的浪费。这在极大程度上促进设计施工的一体化过程。在施工阶段，BIM可以同步提供有关建筑质量、进度以及成本的信息。利用BIM可以实现整个施工周期的可视化模拟与可视化管理。帮助施工人员促进建筑的量化，迅速为业主制定展示场地使用情况或更新调整情况的规划，提高文档质量，改善施工规划。最终结果就是，能将业主更多的施工资金投入到建筑，而不是行政和管理中。此外BIM还能在运营管理阶段提高收益和成本管理水平，为开发商销售招商和业主购房提供了极大的透明和便利。BIM这场信息革命，对于工程建设设计施工一体化各个环节，必将产生深远的影响。这项技术已经可以清楚地表明其在协调方面的设计，缩短设计与施工时间表，显著降低成本，改善工作场所安全和可持续的建筑项目所带来的整体利益。

1.2.3 参数化

参数化建模指的是通过参数（变量）而不是数字建立和分析模型，简单地改变模型中的参数值就能建立和分析新的模型。

BIM的参数化设计分为两个部分：“参数化图元”和“参数化修改引擎”。“参数化图元”指的是BIM中的图元是以构件的形式出现，这些构件之间的不同，是通过参数的调整反映出来的，参数保存了图元作为数字化建筑构件的所有信息；“参数化修改引擎”指的是参数更改技术使用户对建筑设计或文档部分做的任何改动，都可以自动地在其他相关联的部分反映出来。在参数化设计系统中，设计人员根据工程关系和几何关系来指定设计要求。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。因此，参数化模型中建立的各种约束关系，正是体现了设计人员的设计意图。参数化设计可以大大提高模型的生成和修改速度。

在某钢结构项目中，钢结构采用交叉状的网壳结构。图1.2-7a为主肋控制曲线，它是在建筑师根据莫比乌斯环的概念确定的曲线走势基础上衍生出的多条曲线；有了基础控制线后，利用参数化设定曲线间的参数，按照设定的参数自动生成主次肋曲线，如图1.2-7b所示；相应的外表皮单元和梁也是随着曲线的生成自动生成，如图1.2-7c所示。这种“参数化”的特性，不仅能够大大加快设计进度，还能够极大地缩短设计修改的时间。

图1.2-7 参数化建模图

1.2.4 仿真性

1.建筑物性能分析仿真

建筑物性能分析仿真即基于BIM技术，建筑师在设计过程中赋予所创建的虚拟建筑模型大量建筑信息（几何信息、材料性能、构件属性等），然后将BIM模型导入相关性能分析软件，就可得到相应分析结果。这一性能使得原本CAD时代需要专业人士花费大量时间输入大量专业数据的过程，如今可自动轻松完成，从而大大降低了工作周期，提高了设计质量，优化了为业主的服务。

性能分析主要包括能耗分析、光照分析、设备分析、绿色分析等。

2.施工仿真

（1）施工方案模拟、优化 施工方案模拟、优化指的是通过BIM可对项目重点及难点部分进行建造模拟，按月、日、时进行施工安装方案的分析优化，验证复杂建筑体系（如施工模板、玻璃装配、锚固等）的可建造性，从而提高施工计划的可行性。对项目管理方而言，可直观了解整个施工安装环节的时间节点、安装工序及疑难点。而施工方也可进一步对原有安装方案进行优化和改善，以提高施工效率和施工方案的安全性。

（2）工程量自动计算 BIM模型作为一个富含工程信息的数据库，可真实地提供造价管理所需的工程量数据。基于这些数据信息，计算机可快速对各种构件进行统计分析，大大减少了繁琐的人工操作和潜在错误，实现了工程量信息与设计文件的统一。通过BIM所获得准确的工程量统计，可用于设计前期的成本估算、方案比选、成本比较以及开工前预算和竣工后决算。

（3）消除现场施工过程干扰或施工工艺冲突 随着建筑物规模和使用功能复杂程度的增加，设计、施工甚至业主，对于机电管线综合的出图要求愈加强烈。利用BIM技术，通过搭建各专业BIM模型，设计师能够在虚拟三维环境下快速发现并及时排除施工中可能遇到的碰撞冲突，显著减少由此产生的变更申请单，大大提高了施工现场作业效率，降低了因施工不协调造成的成本增长和工期延误。

3.施工进度模拟

施工进度模拟即通过将BIM与施工进度计划相链接，把空间信息与时间信息整合在一个可视的4D模型中，直观、精确地反映整个施工过程。当前建筑工程项目管理中常用以表示进度计划的甘特图，专业性强，但可视化程度低，无法清晰描述施工进度以及各种复杂关系（尤其是动态变化过程）。而通过基于BIM技术的施工进度模拟可直观、精确地反映整个施工过程，进而可缩短工期、降低成本、提高质量。

4.运维仿真

（1）设备的运行监控 设备的运行监控即采用BIM技术实现对建筑物设备的搜索、定位、信息查询等功能。在运维BIM模型中，通过对设备信息集成的前提下，运用计算机对BIM模型中的设备进行操作，可以快速查询设备的所有信息，如生产厂商、使用寿命期限、联系方式、运行维护情况以及设备所在位置等。通过对设备运行周期的预警管理，可以有效地防止事故的发生，利用终端设备和二维码、RFID技术，迅速对发生故障的设备进行检修。

（2）能源运行管理 能源运行管理即通过BIM模型对租户的能源使用情况进行监控与管理，赋予每个能源使用记录表传感功能，在管理系统中及时做好信息的收集处理，通过能源管理系统对能源消耗情况自动进行统计分析，并且可以对异常使用情况进行警告。

（3）建筑空间管理 建筑空间管理即基于BIM技术业主通过三维可视化直观地查询定位到每个租户的空间位置以及租户的信息，如租户名称、建筑面积、租约区间、租金情况、物业管理情况；还可以实现租户的各种信息的提醒功能，同时根据租户信息的变化，实现对数据的及时调整和更新。

1.2.5 协调性

“协调”一直是建筑业工作中的重点内容，不管是施工单位还是业主及设计单位，无不在做着协调及相互配合的工作。基于BIM进行工程管理，可以有助于工程各参与方进行组织协调工作。通过BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成并提供协调数据。

1.设计协调

设计协调指的是通过BIM三维可视化控件及程序自动检测，可对建筑物内机电管线和设备进行直观布置模拟安装，检查是否碰撞，找出问题所在及冲突矛盾之处，还可调整楼层净高、墙柱尺寸等。从而有效解决传统方法容易造成的设计缺陷，提升设计质量，减少后期修改，降低成本及风险。

2.整体进度规划协调

整体进度规划协调指的是基于BIM技术，对施工进度进行模拟，同时根据最前线的经验和知识进行调整，极大地缩短施工前期的技术准备时间，并帮助各类各级人员对设计意图和施工方案获得更高层次的理解。以前施工进度通常是由技术人员或管理层敲定的，容易出现下级人员信息断层的情况。如今，BIM技术的应用使得施工方案更高效、更完美。

3.成本预算、工程量估算协调

成本预算、工程量估算协调指的是应用BIM技术可以为造价工程师提供各设计阶段准确的工程量、设计参数和工程参数，这些工程量和参数与技术经济指标结合，可以计算出准确的估算、概算，再运用价值工程和限额设计等手段对设计成果进行优化。同时，基于BIM技术生成的工程量不是简单的长度和面积的统计，专业的BIM造价软件可以进行精确地3D布尔运算和实体减扣，从而获得更符合实际的工程量数据，并且可以自动形成电子文档进行交换、共享、远程传递和永久存档。在准确率和速度上都较传统统计方法有很大的提高，有效降低了造价工程师的工作强度，提高了工作效率。

4.运维协调

BIM系统包含了多方信息，如：厂家价格信息、竣工模型、维护信息、施工阶段安装深化图等，BIM系统能够把成堆的图样、报价单、采购单、工期图等统筹在一起，呈现出直观、实用的数据信息，可以基于这些信息进行运维协调。

运维管理主要体现在以下几个方面：

（1）空间协调管理 空间协调管理主要应用在照明、消防等各系统和设备空间定位。应用BIM技术业主可获取各系统和设备空间位置信息，把原来编号或者文字表示变成三维图形位置，直观形象且方便查找。如通过RFID获取大楼的安保人员位置。其次，BIM技术可应用于内部空间设施可视化，利用BIM建立一个可视三维模型，所有数据和信息可以从模型获取调用。如装修的时候，可快速获取不能拆除的管线、承重墙等建筑构件的相关属性。

（2）设施协调管理 设施协调管理主要体现在设施的装修、空间规划和维护操作。BIM技术能够提供关于建筑项目的协调一致的、可计算的信息，该信息可用于共享及重复使用，从而可降低业主和运营商由于缺乏操作性而导致的成本损失。此外基于BIM技术还可对重要设备进行远程控制，把原来商业地产中独立运行的各种设备通过RFID等技术汇总到统一的平台上进行管理和控制。通过远程控制，可充分了解设备的运行状况，为业主更好地进行运维管理提供良好条件。

（3）隐蔽工程协调管理 基于BIM技术的运维可以管理复杂的地下管网，如污水管、排水管、网线、电线以及相关管井，并且可以在图上直接获得相对位置关系。当改建或二次装修的时候可以避开现有管网位置，便于管网维修、更换设备和定位。内部相关人员可以共享这些电子信息，有变化可随时调整，保证信息的完整性和准确性。

（4）应急管理协调 通过BIM技术的运维管理对突发事件管理，包括预防、警报和处理。以消防事件为例，该管理系统可以通过喷淋感应器感应信息；如果发生着火事故，在商业广场的BIM信息模型界面中，就会自动触发火警警报；着火区域的三维位置和房间立即进行定位显示；控制中心可以及时查询相应的周围环境和设备情况，为及时疏散人群和处理灾情提供重要信息。

（5）节能减排管理协调 通过BIM结合物联网技术的应用，使得日常能源管理监控变得更加方便。通过安装具有传感功能的电表、水表、煤气表后，可以实现建筑能耗数据的实时采集、传输、初步分析、定时定点上传等基本功能，并具有较强的扩展性。系统还可以实现室内温湿度的远程监测，分析房间内的实时温湿度变化，配合节能运行管理。在管理系统中可以及时收集所有能源信息，并且通过开发的能源管理功能模块，对能源消耗情况进行自动统计分析，比如各区域，各户主的每日用电量，每周用电量等，并对异常能源使用情况进行警告或者标识。

1.2.6 优化性

在整个设计、施工、运营的过程中，其实就是一个不断优化的过程，没有准确的信息是做不出合理优化结果的。BIM模型提供了建筑物存在的实际信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在。BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能：把项目设计和投资回报分析结合起来，计算出设计变化对投资回报的影响，使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求，对设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。

1.2.7 可出图性

运用BIM技术，除了能够进行建筑平、立、剖及详图的输出外，还可以出碰撞报告及构件加工图等。

1.施工图样输出

通过将建筑、结构、电气、给水排水、暖通等专业的BIM模型整合后，进行管线碰撞检查，可以出综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）、综合结构留洞图（预埋套管图）、碰撞检查报告和建议改进方案。

（1）建筑与结构专业的碰撞 建筑与结构专业的碰撞主要包括建筑与结构图样中的标高、柱、剪力墙等的位置是否一致等。如图1.2-8所示是梁与门的碰撞图。

图1.2-8 梁与门的碰撞图

（2）设备内部各专业碰撞 设备内部各专业碰撞内容主要是检测各专业与管线的冲突情况，如图1.2-9所示。

图1.2-9 设备管道互相碰撞图

a）检测出的碰撞 b）优化后的管线

（3）建筑、结构专业与设备专业碰撞 建筑专业与设备专业的碰撞如设备与室内装修碰撞，如图1.2-10所示，结构专业与设备专业的碰撞如管道与梁柱冲突，如图1.2-11所示。

图1.2-10 水管穿吊顶图

图1.2-11 风管和梁碰撞图

（4）解决管线空间布局 基于BIM模型可调整解决管线空间布局问题，如机房过道狭小、各管线交叉等问题。管线交叉及优化具体过程如图1.2-12所示。

2.构件加工指导

（1）出构件加工图 通过BIM模型对建筑构件的信息化表达，可在BIM模型上直接生成构件加工图，不仅能清楚地传达传统图样的二维关系，而且对于复杂的空间剖面关系也可以清楚表达，同时还能够将离散的二维图样信息集中到一个模型当中，这样的模型能够更加紧密地实现与预制工厂的协同和对接。

（2）构件生产指导 在生产加工过程中，BIM信息化技术可以直观地表达出配筋的空间关系和各种参数情况，能自动生成构件下料单、派工单、模具规格参数等生产表单，并且能通过可视化的直观表达帮助工人更好地理解设计意图，可以形成BIM生产模拟动画、流程图、说明图等辅助培训的材料，有助于提高工人生产的准确性和质量效率。

（3）实现预制构件的数字化制造 借助工厂化、机械化的生产方式，采用集中、大型的生产设备，将BIM信息数据输入设备，就可以实现机械的自动化生产，这种数字化建造的方式可以大大提高工作效率和生产质量。比如现在已经实现了钢筋网片的商品化生产，符合设计要求的钢筋在工厂自动下料、自动成形、自动焊接（绑扎），形成标准化的钢筋网片。

图1.2-12 风管和梁及消防管道优化前后对比图

1.2.8 信息完备性

信息完备性体现在BIM技术可对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述以及完整的工程信息描述，如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息；施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料资源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等维护信息；对象之间的工程逻辑关系等。