吉林建工學(xué)院城建學(xué)院管理工程系畢業(yè)論文目錄摘要- 1 -ABSTRCT- 2 -第1章 緒論- 3 -1.1 BIM的概述- 3 -1.2 BIM給我們帶來的好處- 3 -1.2.1具體而言，BIM 的應(yīng)用具有以下價(jià)值。- 3 -1.3 關(guān)于BIM的案例- 5 -第2章 BIM的應(yīng)用現(xiàn)狀- 7 -2.1 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀 - 7 -2.2 基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用研究 2.2.1 BIM技術(shù) - 8 -2.2.2 基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)- 8 -第三章 BIM在我國的發(fā)展- 9 -3.1 協(xié)同設(shè)計(jì)與BIM技術(shù)的融合- 10 -3.2 從二維設(shè)計(jì)到三維BIM設(shè)計(jì)- 10 -3.3 影響3D BIM普及的主要因素- 12 -第四章 BIM在我們國家的狀況- 14 -4.1 中國BIM軟件現(xiàn)狀- 15 -4.2 BIM軟件中國戰(zhàn)略目標(biāo)探討- 16 -4.2.1 BIM軟件為整個(gè)工程建設(shè)行業(yè)產(chǎn)生最大價(jià)值的角度- 16 -4.2.2 BIM軟件本身這個(gè)市場的影響力和占有率角度- 16 -4.3 BIM軟件中國戰(zhàn)略行動(dòng)路線探討- 17 -小結(jié)- 19 -摘要根據(jù)我國目前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和國內(nèi)外能量分析軟件的應(yīng)用現(xiàn)狀，針對(duì)當(dāng)前傳統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)方法無法滿足需要的實(shí)際問題，提出將BIM（建筑信息模型）技術(shù)與建筑能耗分析相結(jié)合，進(jìn)行節(jié)能建筑設(shè)計(jì)這一新的設(shè)計(jì)方法。運(yùn)用BIM技術(shù)創(chuàng)建的虛擬建筑模型包含了建筑的所有信息，將這個(gè)虛擬建筑模型導(dǎo)入建筑能耗分析軟件中，可以自動(dòng)的識(shí)別、轉(zhuǎn)換并分析模型中包含的大量建筑數(shù)據(jù)信息，從而方便快捷的得到建筑能耗分析結(jié)果。關(guān)鍵詞 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)；BIM（建筑信息模型）；能量分析ABSTRCTaccording to the present situation of building energy-saving design at home and abroad present situation of the application of energy analysis software, in view of the current traditional energy-saving design method can not meet the need of the actual problems, this paper puts forward will BIM (building information modeling) technology and combining building energy consumption analysis, energy-saving building design this new design method. Using the technology to create a virtual leaving building model contains all the information, will architectural building model into the virtual building energy consumption analysis software, it can automatic identification, conversion and analysis model contains lots of building data information, thereby building energy consumption, convenient to get results of analysis. Key words building energy-saving design; BIM (building information modeling); Energy analysis 第1章 緒論1.1 BIM的概述BIM的全拼是Building Information Modeling，即:建筑信息模型。BIM 是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，BIM 是對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。一個(gè)完善的信息模型，能夠連接建筑項(xiàng)目生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源，是對(duì)工程對(duì)象的完整描述，可被建設(shè)項(xiàng)目各參與方普遍使用。BIM 具有單一工程數(shù)據(jù)源，可解決分布式、異構(gòu)工程數(shù)據(jù)之間的一致性和全局共享問題，支持建設(shè)項(xiàng)目生命期中動(dòng)態(tài)的工程信息創(chuàng)建、管理和共享。建筑信息模型同時(shí)又是一種應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化方法，這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在其整個(gè)進(jìn)程中顯著提高效率和大量減少風(fēng)險(xiǎn)。 BIM 一般具有以下特征：模型信息的完備性：除了對(duì)工程對(duì)象進(jìn)行3D 幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的描述，還包括完整的工程信息描述，如對(duì)象名稱、結(jié)構(gòu)類型、建筑材料、工程性能等設(shè)計(jì)信息；施工工序、進(jìn)度、成本、質(zhì)量以及人力、機(jī)械、材料資源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等維護(hù)信息；對(duì)象之間的工程邏輯關(guān)系等。模型信息的關(guān)聯(lián)性：信息模型中的對(duì)象是可識(shí)別且相互關(guān)聯(lián)的，系統(tǒng)能夠?qū)δＰ偷男畔⑦M(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，并生成相應(yīng)的圖形和文檔。如果模型中的某個(gè)對(duì)象發(fā)生變化，與之關(guān)聯(lián)的所有對(duì)象都會(huì)隨之更新，以保持模型的完整性和健壯性。模型信息的一致性：在建筑生命期的不同階段模型信息是一致的，同一信息無需重復(fù)輸入，而且信息模型能夠自動(dòng)演化，模型對(duì)象在不同階段可以簡單地進(jìn)行修改和擴(kuò)展而無需重新創(chuàng)建，避免了信息不一致的錯(cuò)誤。 1.2 BIM給我們帶來的好處其實(shí)，它是引領(lǐng)建筑業(yè)信息技術(shù)走向更高層次的一種新技術(shù)，它的全面應(yīng)用，將為建筑業(yè)界的科技進(jìn)步產(chǎn)生無可估量的影響，大大提高建筑工程的集成化程度。同時(shí)，也為建筑業(yè)的發(fā)展帶來巨大的效益，使設(shè)計(jì)乃至整個(gè)工程的質(zhì)量和效率顯著提高，成本降低。1.2.1具體而言，BIM 的應(yīng)用具有以下價(jià)值。1、解決當(dāng)前建筑領(lǐng)域信息化的瓶頸問題建立單一工程數(shù)據(jù)源。工程項(xiàng)目各參與方使用的是單一信息源，確保信息的準(zhǔn)確性和一致性。實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各參與方之間的信息交流和共享。從根本上解決項(xiàng)目各參與方基于紙介質(zhì)方式進(jìn)行信息交流形成的“信息斷層”和應(yīng)用系統(tǒng)之間“信息孤島”問題。推動(dòng)現(xiàn)代CAD 技術(shù)的應(yīng)用。全面支持?jǐn)?shù)字化的、采用不同設(shè)計(jì)方法的工程設(shè)計(jì)，盡可能采用自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。促進(jìn)建筑生命期管理，實(shí)現(xiàn)建筑生命期各階段的工程性能、質(zhì)量、安全、進(jìn)度和成本的集成化管理，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目生命期總成本、能源消耗、環(huán)境影響等進(jìn)行分析、預(yù)測和控制。2、基于BIM 的工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)。能夠根據(jù)3D 模型自動(dòng)生成各種圖形和文檔，而且始終與模型邏輯相關(guān)，當(dāng)模型發(fā)生變化時(shí)，與之關(guān)聯(lián)的圖形和文檔將自動(dòng)更新；設(shè)計(jì)過程中所創(chuàng)建的對(duì)象存在著內(nèi)建的邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系，當(dāng)某個(gè)對(duì)象發(fā)生變化時(shí)，與之關(guān)聯(lián)的對(duì)象隨之變化。實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)設(shè)計(jì)之間的信息共享。各專業(yè)CAD 系統(tǒng)可從信息模型中獲取所需的設(shè)計(jì)參數(shù)和相關(guān)信息，不需要重復(fù)錄入數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)冗余、歧義和錯(cuò)誤。實(shí)現(xiàn)各專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)。某個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)的對(duì)象被修改，其他專業(yè)設(shè)計(jì)中的該對(duì)象會(huì)隨之更新。實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)和智能設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)碰撞檢測、能耗分析、成本預(yù)測等。3、基于BIM 的施工及管理實(shí)現(xiàn)集成項(xiàng)目交付IPD（Integrated Project Delivery ）管理。把項(xiàng)目主要參與方在設(shè)計(jì)階段就集合在一起，著眼于項(xiàng)目的全生命期，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)及管理。實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、集成和可視化的4D 施工管理。將建筑物及施工現(xiàn)場3D 模型與施工進(jìn)度相鏈接，并與施工資源和場地布置信息集成一體，建立4D 施工信息模型。實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目施工階段工程進(jìn)度、人力、材料、設(shè)備、成本和場地布置的動(dòng)態(tài)集成管理及施工過程的可視化模擬。實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各參與方協(xié)同工作。項(xiàng)目各參與方信息共享，基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)文檔、圖檔和視檔的提交、審核、審批及利用。項(xiàng)目各參與方通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，進(jìn)行工程洽商、協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量、安全、成本和進(jìn)度的管理和監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)虛擬施工。在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行建造過程，虛擬模型可在實(shí)際建造之前對(duì)工程項(xiàng)目的功能及可建造性等潛在問題進(jìn)行預(yù)測，包括施工方法實(shí)驗(yàn)、施工過程模擬及施工方案優(yōu)化等。 其實(shí)，它是引領(lǐng)建筑業(yè)信息技術(shù)走向更高層次的一種新技術(shù)，它的全面應(yīng)用，將為建筑業(yè)界的科技進(jìn)步產(chǎn)生無可估量的影響，大大提高建筑工程的集成化程度。同時(shí)，也為建筑業(yè)的發(fā)展帶來巨大的效益，使設(shè)計(jì)乃至整個(gè)工程的質(zhì)量和效率顯著提高，成本降低。1.3 關(guān)于BIM的案例杭州奧體中心主體育場杭州奧體中心主體育場是由CCDI體育事業(yè)部和CCDI的BIM團(tuán)隊(duì)共同完成的設(shè)計(jì)。1.31 BIM技術(shù)讓“杭州奧體中心主體育場”項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作發(fā)生了變化 杭州奧體中心主體育場”位于錢塘江與七甲河交匯處南側(cè)，規(guī)劃建筑面積22.9萬平方米，可舉辦洲際性、全國性綜合運(yùn)動(dòng)會(huì)及國際田徑、足球比賽，擁有觀眾固定坐席80000個(gè)。以優(yōu)雅又富有張力的花瓣外形為表現(xiàn)形式，正是建筑師將活力動(dòng)感與華貴美麗完美結(jié)合的創(chuàng)意，它似花非花、如夢如幻，卻又卓爾不群、傲然挺立在錢塘江畔。1. 模型設(shè)計(jì)發(fā)生的變化作為一名建筑師，首先要真實(shí)地再現(xiàn)他們腦海中或精致、或宏偉、或靈動(dòng)或莊重的建筑造型，在使用BIM之前，CCDI體育事業(yè)部的建筑師們很多時(shí)候是通過泡沫、紙盒做的手工模型展示頭腦中的創(chuàng)意，相應(yīng)調(diào)整方案的工作也是在這樣的情況下進(jìn)行的，由創(chuàng)意到手工模型的工作需要較長的時(shí)間，而且設(shè)計(jì)師還會(huì)反復(fù)多次在創(chuàng)意和手工模型之間進(jìn)行工作。2.專業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)生的變化“杭州奧體中心主體育場”項(xiàng)目，由于其兼具體育場和外觀復(fù)雜的雙重特性，所以只有采用三維建模方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能避免許多二維設(shè)計(jì)后期才會(huì)發(fā)現(xiàn)的問題。因此，CCDI設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)采用了基于BIM技術(shù)的Revit系列軟件做支撐，以預(yù)先導(dǎo)入的三維外觀造型做定位參考，在Revit中建立體育場內(nèi)部建筑功能模型、結(jié)構(gòu)網(wǎng)架模型、機(jī)電設(shè)備管線模型。3.專業(yè)糾錯(cuò)的變化“杭州奧體中心主體育場”項(xiàng)目建立了BIM模型，由于其真實(shí)的三維特性，它的可視化糾錯(cuò)能力直觀、實(shí)際，對(duì)設(shè)計(jì)師很有幫助，這使施工過程中可能發(fā)生的問題，提前到設(shè)計(jì)階段來處理，減少了施工階段的反復(fù)，不僅節(jié)約了成本，更節(jié)省了建設(shè)周期。4.模型后續(xù)利用的變化體育場館的設(shè)計(jì)對(duì)防火、疏散、聲音、溫度等要求較高，這些都有非常專業(yè)的分析模擬軟件，而BIM模型的建立有助于相關(guān)的分析研究?！昂贾輮W體中心主體育場”項(xiàng)目利用完整的BIM模型信息，對(duì)體育場模型進(jìn)行了聲環(huán)境模擬分析，通過模擬預(yù)測體育場內(nèi)的聲環(huán)境，證明體育場坐席區(qū)域的聲壓級(jí)分布均勻，通過模擬體育場在83Hz、125Hz、250Hz各個(gè)頻帶觀眾坐席區(qū)聲壓級(jí)差分布分析，證明項(xiàng)目的設(shè)計(jì)無聲場缺陷。該項(xiàng)目對(duì)體育場的風(fēng)環(huán)境也做了分析，對(duì)平臺(tái)行人活動(dòng)區(qū)進(jìn)行分析，結(jié)果是無嚴(yán)重的空氣旋渦和流動(dòng)死角；對(duì)主體育場與網(wǎng)球場之間區(qū)域進(jìn)行分析，結(jié)果是兩個(gè)建筑之間沒有形成隧道風(fēng)。該項(xiàng)目還對(duì)體育場的溫度環(huán)境做了分析，直接將BIM模型導(dǎo)入到IES軟件，分析無孔隙結(jié)構(gòu)與孔隙結(jié)構(gòu)外殼兩種方式的溫度分布變化，以確定外殼是否開孔以及開孔率。應(yīng)用基于BIM技術(shù)的軟件是有一定難度的，如何讓設(shè)計(jì)師盡快用上BIM產(chǎn)品，CCDI人有自己的模式，他們收獲的不止是BIM技術(shù)帶來的快捷精準(zhǔn)、信息積存，更收獲了一支BIM團(tuán)隊(duì)，如今他們已經(jīng)有很多成功的體育場館工程項(xiàng)目是通過BIM完成的。CCDI應(yīng)用BIM技術(shù)，從草圖到BIM模型，再到各專業(yè)分析，全過程設(shè)計(jì)以BIM模型為核心，實(shí)現(xiàn)了BIM模型信息在設(shè)計(jì)流程中的有效傳遞，使設(shè)計(jì)者的靈感在BIM技術(shù)的輔助下發(fā)揮得淋漓盡致，除了前面介紹的“杭州奧體中心主體育場”以外，CCDI還有很多這方面的成功案例。第2章 BIM的應(yīng)用現(xiàn)狀 2.1 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的推廣還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)展的要求，這一現(xiàn)象在我國更是突出。大多數(shù)的設(shè)計(jì)師參考其他生態(tài)建筑設(shè)計(jì)案例和套用己經(jīng)有的技術(shù)手法，而且沒有對(duì)所設(shè)計(jì)的方案和工程進(jìn)行分析與計(jì)算，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的效果是否節(jié)能、是否經(jīng)濟(jì)、是否“綠色”等。目前，中國的建筑設(shè)計(jì)更多的是側(cè)重于建筑的外觀和功能，而忽視建筑的能效設(shè)計(jì)即通過被動(dòng)設(shè)計(jì)的方法，在建筑設(shè)計(jì)的初始階段，就開始進(jìn)行建筑能效設(shè)計(jì)，從而選擇最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。在AutoCAD占據(jù)統(tǒng)治地位的2D CAD時(shí)代，只能通過手工輸入的方式將建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到專業(yè)軟件中，才能進(jìn)行能量分析。而操作和使用這些軟件不僅需要具備復(fù)雜的能量分析基礎(chǔ)知識(shí)，而且本身也是專業(yè)化的程序，必須由專業(yè)人士經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)才能進(jìn)行操作。大量的專業(yè)數(shù)據(jù)、繁瑣的輸入工作使得能量分析與模擬對(duì)于建筑師來說是可望而不可及的。這是建筑師無法在設(shè)計(jì)過程中直接對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行建筑能量分析的一個(gè)重要原因。因此在傳統(tǒng)的2D設(shè)計(jì)模式中，能效計(jì)算通常安排在設(shè)計(jì)的最終階段，由專業(yè)人士進(jìn)行操作積分析、模擬，但此時(shí)建筑設(shè)計(jì)方案很難改變。于是，能量分析就成為一種象征性的姿態(tài)，對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)起不到什么作用。分析這些現(xiàn)象，建筑設(shè)計(jì)者有值接責(zé)任，但是真正的問題是建筑師在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，無法對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行定性與定量的計(jì)算分析，建筑設(shè)計(jì)與分析計(jì)算之聞發(fā)生嚴(yán)重脫節(jié)現(xiàn)象，使得面向節(jié)能的生態(tài)建筑設(shè)計(jì)難以完成。解決問題的關(guān)鍵是建筑師需要一個(gè)包含建筑全部信息的數(shù)字化模型，和一個(gè)有效便捷的、能識(shí)別這些信息的建筑能量分析工具。2.2 基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用研究2.2.1 BIM技術(shù)BIM即“建筑信息模型”（Building InformationModeling），運(yùn)用BIM技術(shù)，建筑師作設(shè)計(jì)的過程，就是建造一個(gè)囊實(shí)建筑的過程。這個(gè)虛擬的建筑模型，包含了大量建筑材料和建筑構(gòu)件特征等信息，是一個(gè)包含了建筑全部信息的綜合電子數(shù)據(jù)庫。在這樣一個(gè)真實(shí)的智麓的建篡模型中，建筑燼霹以任意的輸出平囂、剖面、立面，以及各種細(xì)部詳圖、建筑材料、門窗表，還可以輸出預(yù)算報(bào)表、施工進(jìn)度等等。隨著數(shù)字化、信息化秘智能億技術(shù)的發(fā)展，以BIM技術(shù)為核心的多靜建筑3D CAD軟件日趨完善和成熟，在提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短時(shí)間、節(jié)約成本等方面，有著2D CAD軟件無法比擬的優(yōu)越性。從2D CAD過渡到基于BIM技術(shù)的3D CAD，是未來計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢舊J。越來越多的世界知名建筑師積事務(wù)掰齊始使用BIM軟籜進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)。我國的一些設(shè)計(jì)院、事務(wù)所也開始關(guān)注這世界上最先進(jìn)的建筑CAD技術(shù)。這就為綠色建筑設(shè)計(jì)中能量分析的自動(dòng)化、智能化提供了基礎(chǔ)穩(wěn)平臺(tái)。2.2.2 基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)利用BIM技術(shù)，建筑師在設(shè)計(jì)過程中創(chuàng)建的虛擬建筑模型已經(jīng)包含了大量設(shè)計(jì)信息，包括幾何信息、糍料性能、構(gòu)件屬性等等，只要將模型導(dǎo)人相關(guān)的能量分析軟件，就可以得到相應(yīng)的能量分析結(jié)果。原本需要專業(yè)人士花費(fèi)大量時(shí)間揄入大量專業(yè)數(shù)據(jù)這個(gè)過程，如今利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)就可以自動(dòng)完成，建筑師不需要額外花費(fèi)精力。在建筑設(shè)計(jì)的方案階段，能充分利用建筑信息模型和能量分析工具，簡化能量分析的操作過程，是建筑師進(jìn)行綠色建筑設(shè)計(jì)迫切需要解決的聞?lì)}。目前，美國的Green Building Studio可以滿足建筑師的這一需求。GBS直接從BIM軟件中導(dǎo)入建筑模型，利用其中包含的大量建筑信息來建立一個(gè)準(zhǔn)確的熱模型（其中包括合理的分區(qū)和方位），并將其轉(zhuǎn)換成XML格式（gbXML是一種開放的XML格式，已被HVAC軟件業(yè)界迅速接受，成為其數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)）。并根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖ?biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，對(duì)不同的建筑空間類型進(jìn)行智能化的假定。最后結(jié)合當(dāng)?shù)氐湫偷臍夂驍?shù)據(jù)，采用DOE2.2模擬引擎（一個(gè)被廣泛接受的建筑分析程序）進(jìn)行逐時(shí)模擬。每年能量消耗、費(fèi)用以及一系列建筑采暖制冷負(fù)荷、系統(tǒng)（諸如照明、HVAC、空間供暖的主要電力和天然氣的能源使用）數(shù)據(jù)都能立刻展現(xiàn)出來MJ。而整個(gè)過程中，建筑師只需在Green Building Studio中手動(dòng)的輸入建筑類型和地理位置即可。GBS還能輸出gbXMl.、3D VRML、DOE一2.2等文件格式，可以利用其他工具諸如Trane的Trace 700，或eQuest、EnergyPlus等對(duì)建筑能效進(jìn)行進(jìn)一步的分析。在建筑設(shè)計(jì)基本完成之后，需要對(duì)建筑物的能效性能進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算、分析與模擬。在這方面，美國的Energy Plus軟件是其中的佼佼者。EnergyPlus是一個(gè)建筑全能耗分析軟件（whole building energy analysist001），是個(gè)獨(dú)立的沒有圖形界面的模擬軟件，包含上百個(gè)子程序，可以模擬整個(gè)建筑的熱性能和能量流、計(jì)算暖通空調(diào)設(shè)備負(fù)荷等，并可以對(duì)整個(gè)建筑的能量消耗進(jìn)行分析。在2D CAD的建筑設(shè)計(jì)環(huán)境下，運(yùn)行EnergyPlus進(jìn)行精確模擬需要專業(yè)人士花費(fèi)大量時(shí)間，手工輸入一系列大量的數(shù)據(jù)集，包括幾何信息、構(gòu)造、場地、氣候、建筑用途以及HVAC的描述數(shù)據(jù)等。然而在BIM環(huán)境中，建筑師在設(shè)計(jì)過程中創(chuàng)建的建筑信息模型可以方便地同第三方設(shè)備例如BsproCom服務(wù)器結(jié)合，從而將BIM中的IFC文件格式轉(zhuǎn)化成EnergyPlus的數(shù)據(jù)格式。另外，通過GBS的gbXML也可以獲得EnergyPlus的IDF格式。BIM與EnergyPlus相結(jié)合的一個(gè)典型實(shí)例是位于紐約“911”遺址上的自由塔（Freedom Tower）。在自由塔的能效計(jì)算中，美國能源部主管的加州大學(xué)“勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室”（LBNL）充分利用了Archi-CAD創(chuàng)建的虛擬建筑模型和EnergyPlus這個(gè)能量分析軟件。自由塔設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)是精致的褶皺狀外表皮。LBNL利用ArchiCAD軟件將這個(gè)高而扭曲的建筑物的中間（辦公區(qū)）部分建模，將外表幾何形狀非常復(fù)雜的模型導(dǎo)入了EnergyPlus，模擬了選擇不同外表皮時(shí)的建筑性能，并且運(yùn)用EnergyPlus來確定最佳的日照設(shè)計(jì)和整個(gè)建筑物的能量性能，最后建筑師根據(jù)模擬結(jié)果來選擇最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。除以上軟件以外，芬蘭的Riuska軟件等，都可以直接導(dǎo)人BIM模型，方便快捷的得到能量分析結(jié)果。第三章 BIM在我國的發(fā)展當(dāng)前，有關(guān)建筑設(shè)計(jì)信息化的各種概念及術(shù)語已日趨普及，同時(shí)各地不斷涌現(xiàn)出一些造型獨(dú)特的地標(biāo)性建筑，這一切似乎預(yù)示著建筑設(shè)計(jì)行業(yè)即將迎來一場技術(shù)變革。建筑設(shè)計(jì)信息化的具體內(nèi)容是什么，主流技術(shù)正朝著什么方向發(fā)展？新技術(shù)是否意味著更多的“奇形怪狀”的建筑作品，國內(nèi)設(shè)計(jì)院所應(yīng)何去何從？要回答這一系列的問題，我們不妨先從協(xié)同設(shè)計(jì)及BIM技術(shù)兩方面談起。3.1 協(xié)同設(shè)計(jì)與BIM技術(shù)的融合目前我們所說的協(xié)同設(shè)計(jì)，很大程度上是指基于網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)計(jì)溝通交流手段，以及設(shè)計(jì)流程的組織管理形式。包括：通過CAD文件之間的外部參照，使得工種之間的數(shù)據(jù)得到可視化共享；通過網(wǎng)絡(luò)消息、視頻會(huì)議等手段，使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員之間可以跨越部門、地域甚至國界進(jìn)行成果交流、開展方案評(píng)審或討論設(shè)計(jì)變更；通過建立網(wǎng)絡(luò)資源庫，使設(shè)計(jì)者能夠獲得統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；通過網(wǎng)絡(luò)管理軟件的輔助，使項(xiàng)目組成員以特定角色登錄，可以保證成果的實(shí)時(shí)性及唯一性，并實(shí)現(xiàn)正確的設(shè)計(jì)流程管理；針對(duì)設(shè)計(jì)行業(yè)的特殊性，甚至開發(fā)出了基于CAD平臺(tái)的協(xié)同工作軟件等等。而BIM（建筑信息化模型）的出現(xiàn)，則從另一角度帶來了設(shè)計(jì)方法的革命，其變化主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：從二維（以下簡稱2D）設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維（以下簡稱3D）設(shè)計(jì)；從線條繪圖轉(zhuǎn)向構(gòu)件布置：從單純幾何表現(xiàn)轉(zhuǎn)向全信息模型集成；從各工種單獨(dú)完成項(xiàng)目轉(zhuǎn)向各工種協(xié)同完成項(xiàng)目；從離散的分步設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向基于同一模型的全過程整體設(shè)計(jì)；從單一設(shè)計(jì)交付轉(zhuǎn)向建筑全生命周期支持。BIM帶來的是激動(dòng)人心的技術(shù)沖擊，而更加值得注意的是，BIM技術(shù)與協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)將成為互相依賴、密不可分的整體。協(xié)同是BIM的核心概念，同一構(gòu)件元素，只需輸入一次，各工種共享元素?cái)?shù)據(jù)并于不同的專業(yè)角度操作該構(gòu)件元素。從這個(gè)意義上說，協(xié)同已經(jīng)不再是簡單的文件參照?？梢哉fBIM技術(shù)將為未來協(xié)同設(shè)計(jì)提供底層支撐，大幅提升協(xié)同設(shè)計(jì)的技術(shù)含量。BIM帶來的不僅是技術(shù)，也將是新的工作流及新的行業(yè)慣例。因此，未來的協(xié)同設(shè)計(jì)，將不再是單純意義上的設(shè)計(jì)交流、組織及管理手段，它將與BIM融合，成為設(shè)計(jì)手段本身的一部分。借助于BIM的技術(shù)優(yōu)勢，協(xié)同的范疇也將從單純的設(shè)計(jì)階段擴(kuò)展到建筑全生命周期，需要設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、維護(hù)等各方的集體參與，因此具備了更廣泛的意義，從而帶來綜合效率的大幅提升。然而，普遍接受的BIM新理念并未普及到實(shí)踐之中，這使得我們感覺有責(zé)任去正視和思考BIM設(shè)計(jì)的優(yōu)勢與不足。從理念到實(shí)踐經(jīng)歷一個(gè)漫長的過程是必然的，并且多種現(xiàn)象表明該過程在中國可能要更長一些，但是這不應(yīng)是我們回避問題的理由。3.2 從二維設(shè)計(jì)到三維BIM設(shè)計(jì)當(dāng)前，2D圖紙是我國建筑設(shè)計(jì)行業(yè)最終交付的設(shè)計(jì)成果，這是目前的行業(yè)慣例。因此，生產(chǎn)流程的組織與管理均圍繞著2D圖紙的形成來進(jìn)行（客觀地說，這是阻礙BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要原因）。2D設(shè)計(jì)通過投影線條、制圖規(guī)則及技術(shù)符號(hào)表達(dá)設(shè)計(jì)成果，圖紙需要人工閱讀方能解釋其含義。2D CAD平臺(tái)起到的作用是代替手工繪圖，即我們常說的“甩圖板”。2D設(shè)計(jì)的優(yōu)勢在于四個(gè)方面：一是對(duì)硬件要求低（2D平臺(tái)是早期計(jì)算機(jī)唯一能夠支持的CAD平臺(tái)）；二是易于培訓(xùn)，建筑師和工程師在學(xué)習(xí)了2D基本繪圖命令，相對(duì)于可以代替繪圖板及尺規(guī)等基本工具以后，就可以開始工作了：三是靈活，用戶可以隨心所欲地通過圖形線條表達(dá)設(shè)計(jì)內(nèi)容，只要該建筑用2D圖形可以表達(dá)，就不存在繪制不出來的問題。應(yīng)該說，大多數(shù)的情況下，2D的表達(dá)是可以滿足建筑設(shè)計(jì)要求的；四是基于2D CAD平臺(tái)有著大量的第三方專業(yè)輔助軟件，這些軟件大幅提高了2D設(shè)計(jì)的繪圖效率。除了日益復(fù)雜的建筑功能要求之外，人類在建筑創(chuàng)作過程中，對(duì)于美感的追求實(shí)際上永遠(yuǎn)是第一位的。盡管最能激發(fā)想象力的復(fù)雜曲面被認(rèn)為是一種“高技術(shù)”和“后現(xiàn)代”的設(shè)計(jì)手法，實(shí)際上甚至遠(yuǎn)在計(jì)算機(jī)沒有出現(xiàn)，數(shù)學(xué)也很初級(jí)的古代，人類就開始了對(duì)于曲面美的探索，并用于一些著名建筑之中。因此，擁有了現(xiàn)代技術(shù)的設(shè)計(jì)師們，自然更加渴望駕馭復(fù)雜多變，更富美感的自由曲面。然而，令2D設(shè)計(jì)技術(shù)汗顏的是，它甚至連這類建筑最基本的幾何形態(tài)也無法表達(dá)。在這種情況下，3D設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生了。3D設(shè)計(jì)能夠精確表達(dá)建筑的幾何特征，相對(duì)于2D繪圖，3D設(shè)計(jì)不存在幾何表達(dá)障礙對(duì)任意復(fù)雜的建筑造型均能準(zhǔn)確表現(xiàn)。去年國慶前評(píng)選出的“北京當(dāng)代十大建筑”中，首都機(jī)場3號(hào)航站樓、國家大劇院、國家游泳中心等著名建筑名列前茅，這些建筑的共同特點(diǎn)是無法完全由2D圖形進(jìn)行表達(dá)，這也預(yù)示著3D將成為高端設(shè)計(jì)領(lǐng)域的必由之路。盡管3D是BIM設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，但不是其全部。通過進(jìn)一步將非幾何信息集成到3D構(gòu)件中，如材料特征、物理特征、力學(xué)參數(shù)、設(shè)計(jì)屬性、價(jià)格參數(shù)、廠商信息等，使得建筑構(gòu)件成為智能實(shí)體，3D模型升級(jí)為BIM模型。BIM模型可以通過圖形運(yùn)算并考慮專業(yè)出圖規(guī)則自動(dòng)獲得2D圖紙，并可以提取出其它的文檔，如工程量統(tǒng)計(jì)表等，還可以將模型用于建筑能耗分析、日照分析、結(jié)構(gòu)分析、照明分析、聲學(xué)分析、客流物流分析等諸多方面。 純粹的3D設(shè)計(jì)，其效率要比2D設(shè)計(jì)低得多。地標(biāo)性建筑可以不記成本，不記效率，但大眾化的設(shè)計(jì)則不可取。可喜的是，為提高設(shè)計(jì)效率，主流BIM設(shè)計(jì)軟件如Autodesk Revit系列、Bentley Building系列，以及Graphisoft的ArchiCAD均取得了不俗的效果。這些基于3D技術(shù)的專業(yè)設(shè)計(jì)軟件，用于普通設(shè)計(jì)的效率達(dá)到甚至超過了相同建筑的2D設(shè)計(jì)。這些BIM設(shè)計(jì)軟件的出現(xiàn)本是激動(dòng)人心的事情，然而在經(jīng)歷了相當(dāng)長的時(shí)期之后，在我國并沒有真正普及。實(shí)際上，即使在其它國家，例如亞洲的鄰國日本，BIM設(shè)計(jì)技術(shù)也尚未廣泛推廣。3.3 影響3D BIM普及的主要因素1. 機(jī)制不協(xié)調(diào)BIM應(yīng)用不僅帶來技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，還影響到設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)工作流程。因此，設(shè)計(jì)師應(yīng)用BIM軟件不可避免地會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)影響到個(gè)人及部門利益，并且一般情況下設(shè)計(jì)師無法獲得相關(guān)的利益補(bǔ)償。因此，在沒有切實(shí)的技術(shù)保障和配套管理機(jī)制的情況下，強(qiáng)制在單位或部門推廣BIM是不太現(xiàn)實(shí)的。另外，由于目前的設(shè)計(jì)成果仍是以2D圖紙表達(dá)的，BIM技術(shù)在2D圖紙成圖方面仍存在著一定程序的細(xì)節(jié)不到位，表達(dá)不規(guī)范的現(xiàn)象。因此，一方面應(yīng)完善BIM軟件的2D圖檔功能，另一方面國家相關(guān)部門也應(yīng)該結(jié)合技術(shù)進(jìn)步，適當(dāng)改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)交付方式及制圖規(guī)范，甚至能做到以3D BIM模型作為設(shè)計(jì)成果載體2. 任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)我國普遍存在著項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期短、工期緊張的情況，BIM軟件在初期應(yīng)用過程中，不可避免地會(huì)存在技術(shù)障礙，這有可能導(dǎo)致無法按期完成設(shè)計(jì)任務(wù)。3 使用要求高，培訓(xùn)難度大盡管主流BIM軟件一再強(qiáng)調(diào)其易學(xué)易用性，實(shí)際上相對(duì)2D設(shè)計(jì)而言，BIM軟件培訓(xùn)難度還是比較大的，對(duì)于一部分設(shè)計(jì)人員來說熟練掌握BIM技術(shù)有一定難度。另外，復(fù)雜模型的創(chuàng)建甚至要求建筑師具備良好的數(shù)學(xué)功底及一定的編程能力，或有相關(guān)CAD程序工程師的配合，這無形中也提高了應(yīng)用難度。4. BIM技術(shù)支持不到位BIM軟件供應(yīng)商不可能對(duì)客戶提供長期而充分的技術(shù)支持。通常情況下，最有效的技術(shù)支持是在良好的成規(guī)模的應(yīng)用環(huán)境中客戶之間的相互學(xué)習(xí)，而環(huán)境的培育需要時(shí)間和努力。各設(shè)計(jì)單位首先應(yīng)建立自己的BIM技術(shù)中心，以確保本單位獲得有效的技術(shù)支持。這種情況在一些實(shí)力較強(qiáng)的設(shè)計(jì)院所應(yīng)率先實(shí)現(xiàn)，這也是有實(shí)力的設(shè)計(jì)公司及事務(wù)所的通用作法，在愈來愈強(qiáng)調(diào)分工協(xié)作的今天，BIM技術(shù)中心將成為必不可少的保障部門。5. 軟件體系不健全現(xiàn)階段BIM軟件存在一些弱點(diǎn)：本地化不夠徹底，工種配合不夠完善，細(xì)節(jié)不到位，特別是缺乏本土第三方軟件的支持。軟件的本地化工作，除原開發(fā)廠商結(jié)合地域特點(diǎn)增加自身功能特色之外，本土第三方軟件產(chǎn)品也會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。2D設(shè)計(jì)方面，在我國建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備各專業(yè)實(shí)際上均在大量使用國內(nèi)研發(fā)的基于AutoCAD平臺(tái)的第三方工具軟件，這些產(chǎn)品大幅提高了設(shè)計(jì)效率，推廣BIM應(yīng)借鑒這些寶貴經(jīng)驗(yàn)。首都機(jī)場3號(hào)航站樓、國家大劇院，以及在建的上海中心、甚至地方的重要建筑如廣州歌劇院、重慶歌劇院等，無一例外地交給了國外的設(shè)計(jì)事務(wù)所。建筑高端設(shè)計(jì)領(lǐng)域還相當(dāng)缺乏國內(nèi)同行的聲音。這種局面值得國內(nèi)同行警醒，我們已到了應(yīng)該付出切實(shí)努力并迎頭趕上的時(shí)候了。為在我院推廣普及BIM技術(shù)，我院已委托具備項(xiàng)目設(shè)計(jì)、技術(shù)研究及CAD開發(fā)綜合能力的工程軟件室擔(dān)當(dāng)了BIM研究中心的角色，制定了詳細(xì)的BIM實(shí)施路線，包括技術(shù)研究、技術(shù)培訓(xùn)、試點(diǎn)設(shè)計(jì)、技術(shù)支持、配套研發(fā)等實(shí)施環(huán)節(jié)，以期在BIM技術(shù)領(lǐng)域取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。第四章 BIM在我們國家的狀況BIM技術(shù)無疑已成為未來的發(fā)展趨勢，在這種背景下，我國的CAD產(chǎn)業(yè)也面臨著新一輪的挑戰(zhàn)。以浩辰、中望、CAXA等為代表的一批國產(chǎn)CAD軟件已實(shí)現(xiàn)了2D繪圖平臺(tái)的功能（其中CAXA甚至在三維設(shè)計(jì)領(lǐng)域也已獨(dú)樹一幟），并整合了一批專業(yè)軟件，形成了“CAD聯(lián)盟”、“CAD聯(lián)合體”等組織，為國內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)提供了實(shí)用解決方案。這些解決方案來源于國內(nèi)的實(shí)踐，很適合中國國情，已經(jīng)取得了很好的實(shí)際效果。對(duì)于國產(chǎn)CAD來說，當(dāng)務(wù)之急是如何做好應(yīng)對(duì)BIM技術(shù)的準(zhǔn)備，做出更具前瞻性的決策4.1 中國BIM軟件現(xiàn)狀如果我們把在市場上具有一定影響的BIM和BIM相關(guān)軟件都放在一起的話，可以得到下面這樣一張表格（表中紅色字體的為國產(chǎn)軟件）：大家知道，BIM核心建模軟件（英文叫BIM Authoring Software）是BIM賴以產(chǎn)生和發(fā)展的前提，其余軟件通過和BIM核心軟件在不同層度上的信息交換，為項(xiàng)目不同參與方利用BIM提高各自的工作質(zhì)量和效率服務(wù)，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)BIM對(duì)整個(gè)工程建設(shè)行業(yè)價(jià)值最大化做出貢獻(xiàn)，國內(nèi)目前在BIM核心建模軟件這個(gè)領(lǐng)域基本處于空白狀態(tài)。除了BIM核心建模軟件缺失以外，在上表列出的13類BIM和BIM相關(guān)軟件中，國內(nèi)目前處于空白狀態(tài)的軟件總共有8類之多，需要重復(fù)說明的是，表中只列出了目前能夠和BIM核心建模軟件通過信息交換進(jìn)行聯(lián)合工作的軟件，表中的內(nèi)容隨時(shí)可能會(huì)有變化，但整體格局不會(huì)在未來2-3年甚至更長時(shí)間有大的不同。如果全體同仁認(rèn)可BIM對(duì)工程建設(shè)行業(yè)將帶來的影響和價(jià)值要比當(dāng)年CAD更為廣泛和深遠(yuǎn)的話，這種現(xiàn)狀就應(yīng)該引起我們行業(yè)主管部門、學(xué)校和科研機(jī)構(gòu)、商業(yè)軟件公司以及整個(gè)工程建設(shè)行業(yè)所有參與方的高度重視，并且研究和實(shí)施相應(yīng)的戰(zhàn)略和措施。4.2 BIM軟件中國戰(zhàn)略目標(biāo)探討討論BIM軟件的中國戰(zhàn)略目標(biāo)可以從下面幾個(gè)角度去考慮：4.2.1 BIM軟件為整個(gè)工程建設(shè)行業(yè)產(chǎn)生最大價(jià)值的角度我國建筑業(yè)軟件市場規(guī)模不足建筑業(yè)本身這個(gè)市場規(guī)模的千分之一，而美歐的經(jīng)驗(yàn)普遍認(rèn)為BIM應(yīng)該能夠?yàn)榻ㄖI(yè)帶來10%的成本節(jié)省，即使我們把整個(gè)建筑業(yè)軟件市場都?xì)w入BIM軟件，那么從前面兩個(gè)數(shù)字去分析，這里也有超過100倍投資回報(bào)的潛力。退一步考慮，哪怕通過BIM只降低1%的成本，從行業(yè)角度計(jì)算其投資回報(bào)也在10倍以上。因此站在工程建設(shè)行業(yè)整個(gè)行業(yè)的立場上，我國的BIM軟件戰(zhàn)略就應(yīng)該是如何以最快速度、最低成本讓BIM軟件實(shí)現(xiàn)最大行業(yè)價(jià)值，在保證目前質(zhì)量、工期、安全水平的前提下降低建設(shè)成本1%、5%、10%甚至更多，從而把BIM軟件完全考慮為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的工具和成本中心。4.2.2 BIM軟件本身這個(gè)市場的影響力和占有率角度我想業(yè)內(nèi)人士都能看明白，事實(shí)上，即便站在整個(gè)建筑業(yè)的立場上，也需要回答這樣一個(gè)問題：什么樣的BIM軟件組合才能夠最大限度服務(wù)于中國工程建設(shè)行業(yè)，以實(shí)現(xiàn)建設(shè)質(zhì)量、工期、成本、安全的最優(yōu)結(jié)果呢？如果站在BIM軟件本身這個(gè)市場的立場上，就是要研究我們國家需要一些什么類型和功能的BIM軟件？這些BIM軟件如何得到？這些軟件各自的市場規(guī)模、市場影響力和市場占有率如何？等等。這是一個(gè)軟件適應(yīng)客戶還是客戶適應(yīng)軟件的問題，這也是一個(gè)簡單的供求關(guān)系問題，這歸根結(jié)底是一個(gè)市場經(jīng)濟(jì)話語權(quán)的問題。BIM軟件使用者的話語權(quán)和BIM軟件開發(fā)者的話語權(quán)如何在博弈中獲得共贏和平衡，是中國BIM軟件戰(zhàn)略需要考慮的又一個(gè)重要問題，而在上述兩者之間站著的是政府行業(yè)主管部門。根據(jù)上述分析，作者提出下列BIM軟件中國戰(zhàn)略目標(biāo)供同行拍磚：4.3 BIM軟件中國戰(zhàn)略行動(dòng)路線探討美國和歐洲的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，雖然BIM這個(gè)被行業(yè)廣泛接受的專業(yè)