緒論第一章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解BIM基本概念；2.掌握BIM的特點(diǎn)、軟硬件要求；3.了解BlM的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。

目錄CONTENTS01第一節(jié)BIM基本概念02第二節(jié)BIM在橋梁工程中的應(yīng)用03第三節(jié)BIM技術(shù)存在的問(wèn)題01第一節(jié)

BIM基本概念01第一節(jié)BIM基本概念BIM是英文BuildingInformationModeling的縮寫(xiě)，中文最常見(jiàn)的叫法是“建筑信息模型”，盡管這個(gè)說(shuō)法并不能完整和準(zhǔn)確地描述BIM的內(nèi)涵。BIM技術(shù)是一種提高管理效率的技術(shù)，是對(duì)建筑物實(shí)體與功能特性的數(shù)字表達(dá)形式，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。建設(shè)項(xiàng)目的各參與方可以通過(guò)模型在項(xiàng)目全生命周期中獲取各自所需的管理信息并且可以更新、插入、提取、共享項(xiàng)目各項(xiàng)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理，提高項(xiàng)目管理的效率。簡(jiǎn)單地說(shuō)，BIM就是工程項(xiàng)目管理中使用的一種信息化管理技術(shù)。1.1.1BIM的概念圖1-1BIM建筑信息模型01第一節(jié)BIM基本概念

1.1.2

BIM的特性1．可視化可視化即“所見(jiàn)即所得”的形式，如圖1-2所示。對(duì)于建筑行業(yè)來(lái)說(shuō)，可視化的真正運(yùn)用在建筑業(yè)的作用是非常大的，例如經(jīng)常拿到的施工圖紙，只是各個(gè)構(gòu)件的信息在圖紙上的采用線條繪制表達(dá)，但是其真正的構(gòu)造形式就需要工程參與人員去自行想象了。然而每個(gè)人的思維想法是不一致的，容易產(chǎn)生不同的理解方案。但是如果各個(gè)構(gòu)件的信息通過(guò)立體的圖形或者三維設(shè)計(jì)來(lái)展現(xiàn)，就能快速的理解工程所需的效果。BIM提供了可視化的思路，讓人們將以往的線條式的構(gòu)件形成一種三維的立體實(shí)物圖形展示在人們的面前；建筑業(yè)效果圖是由專業(yè)的效果圖制作團(tuán)隊(duì)識(shí)讀、設(shè)計(jì)、制作線條式信息制作出來(lái)的，并不是通過(guò)構(gòu)件的信息自動(dòng)生成的，缺少了同構(gòu)件之間的互動(dòng)性和反饋性，然而B(niǎo)IM提到的可視化是一種能夠同構(gòu)件之間形成互動(dòng)性和反饋性的可視，在BIM建筑信息模型中，由于整個(gè)過(guò)程都是可視化的，所以可視化的結(jié)果不僅可以用來(lái)效果圖的展示及報(bào)表的生成，更重要的是，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行。

（a）墩臺(tái)二維圖紙（b）墩臺(tái)BIM模型圖1-2墩臺(tái)二維圖紙與BIM模型01第一節(jié)BIM基本概念

2．協(xié)調(diào)性

工程中的重點(diǎn)內(nèi)容，不管是施工單位，還是業(yè)主及設(shè)計(jì)單位，無(wú)不在做著協(xié)調(diào)及配合的工作。一旦項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中遇到了問(wèn)題，就要將各有關(guān)人士組織起來(lái)開(kāi)會(huì)，找各施工問(wèn)題發(fā)生的原因及其解決辦法，然后申請(qǐng)變更采取相應(yīng)補(bǔ)救措施等方法進(jìn)行問(wèn)題的解決。那么這個(gè)問(wèn)題的處理，真的只能出現(xiàn)問(wèn)題后再進(jìn)行解決嗎？在設(shè)計(jì)時(shí)，往往由于各專業(yè)設(shè)計(jì)師之間的溝通不到位，而出現(xiàn)各種專業(yè)之間的碰撞問(wèn)題，例如暖通等專業(yè)中的管道在進(jìn)行布置時(shí)，正好在此處有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的梁等構(gòu)件，妨礙著管線的布置，這就是施工中常遇到的碰撞問(wèn)題，像這類碰撞問(wèn)題的協(xié)調(diào)解決，只能在問(wèn)題出現(xiàn)之后再進(jìn)行解決嗎？BIM的協(xié)調(diào)性服務(wù)可以處理這種問(wèn)題如圖1-3，即BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對(duì)各專業(yè)的碰撞問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)及時(shí)提出解決方案。當(dāng)然，BIM的協(xié)調(diào)作用也并不僅僅解決各專業(yè)間的碰撞問(wèn)題，還可以解決其他問(wèn)題，例如：電梯井布置與其他設(shè)計(jì)布置及凈空要求之間的協(xié)調(diào)，防火分區(qū)與其他設(shè)計(jì)布置之間的協(xié)調(diào)，地下排水布置與其他設(shè)計(jì)布置之間的協(xié)調(diào)等。

（a）材料統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤（b）對(duì)應(yīng)的糾錯(cuò)BIM模型圖1-3設(shè)計(jì)校核01第一節(jié)BIM基本概念

3．模擬性模擬性不只是模擬設(shè)計(jì)的建筑物模型，還可以模擬在真實(shí)世界中不能夠進(jìn)行操作的事物。通過(guò)“設(shè)計(jì)-分析-模擬”一體化動(dòng)態(tài)表達(dá)建筑物的實(shí)際狀態(tài)，設(shè)計(jì)一旦變化，則需要對(duì)變化以后的設(shè)計(jì)進(jìn)行不同專業(yè)的分析研究，同時(shí)把分析結(jié)果模擬出來(lái)，供業(yè)主對(duì)此進(jìn)行決策。在設(shè)計(jì)階段，BIM系統(tǒng)可以將模擬融合到建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中來(lái)，比如交通路況、橋梁建筑主體承重模擬等；在招投標(biāo)和施工階段可以進(jìn)行4D模擬（三維模型加項(xiàng)目的發(fā)展時(shí)間），也就是根據(jù)施工的組織設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工，從而來(lái)確定合理的施工方案指導(dǎo)施工，如圖1-4。同時(shí)，基于3D模型的造價(jià)控制還可以進(jìn)行5D模擬，從而實(shí)現(xiàn)成本控制；后期運(yùn)營(yíng)階段可以進(jìn)行日常緊急情況的處理方式模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。目前基于BIM的模擬有以下幾類：（1）設(shè)計(jì)階段：日照模擬、視線模擬、節(jié)能（綠色建筑）模擬、緊急疏散模擬、CFD模擬等；（2）招投標(biāo)和施工階段：4D模擬（包括基于施工計(jì)劃的宏觀4D模擬和基于可建造性的微觀4D模擬），5D模擬（與施工計(jì)劃匹配的投資流動(dòng)模擬）等；（3）銷(xiāo)售運(yùn)營(yíng)階段：基于web的互動(dòng)場(chǎng)景模擬，基于實(shí)際建筑物所有系統(tǒng)的培訓(xùn)和演練模擬（包括日常操作、緊急情況處置）等。圖1-4某工程4D施工模擬01第一節(jié)BIM基本概念

4．優(yōu)化性在實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)程中，所有的處理過(guò)程不可能是一次性處理到位的，整個(gè)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的過(guò)程都是一個(gè)不斷優(yōu)化的過(guò)程，整個(gè)過(guò)程都是在不斷的優(yōu)化中逐步推進(jìn)的，不論是在設(shè)計(jì)方面，或者是施工方面，還是運(yùn)營(yíng)方面，都是在不斷修改中逐漸完善。當(dāng)然優(yōu)化和BIM也不存在實(shí)質(zhì)性的必然聯(lián)系，但在BIM的基礎(chǔ)上可以做更好的優(yōu)化、更好地做優(yōu)化。優(yōu)化受三樣?xùn)|西的制約：信息、復(fù)雜程度和時(shí)間。沒(méi)有準(zhǔn)確的信息做不出合理的優(yōu)化結(jié)果，BIM模型提供了建筑物的實(shí)際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息，還提供了建筑物變化以后的實(shí)際存在。當(dāng)工程的復(fù)雜程度高到一定程度，參與人員本身的能力無(wú)法掌握所有的信息，必須借助一定的科學(xué)技術(shù)和設(shè)備的幫助?，F(xiàn)代建筑物的復(fù)雜程度大多超過(guò)參與人員本身的能力極限，BIM及與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化的可能。01第一節(jié)BIM基本概念

基于BIM的優(yōu)化主要從以下方面進(jìn)行：（1）項(xiàng)目方案優(yōu)化：把項(xiàng)目設(shè)計(jì)和投資回報(bào)分析結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)變化對(duì)投資回報(bào)的影響可以實(shí)時(shí)計(jì)算出來(lái)；這樣業(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)方案的選擇就不會(huì)主要停留在對(duì)形狀的評(píng)價(jià)上，而更多的可以使業(yè)主知道哪種項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案更有利于自身的需求。（2）特殊項(xiàng)目的設(shè)計(jì)優(yōu)化：例如裙樓、幕墻、屋頂、大空間大部分屬于異型設(shè)計(jì)，占整個(gè)建筑的比例不大，但是占投資和工作量的比例較大，并且是施工難度比較大和施工問(wèn)題比較多的地方，對(duì)這些部分的設(shè)計(jì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，可以帶來(lái)顯著的工期和造價(jià)改進(jìn)。01第一節(jié)BIM基本概念5．可出圖性BIM系統(tǒng)能夠在原有的建筑設(shè)計(jì)圖紙或者在加工圖紙的基礎(chǔ)上完成更精細(xì)的設(shè)計(jì)預(yù)覽圖片，對(duì)整個(gè)建筑提供了可視化的功能，可以對(duì)建筑內(nèi)部的各個(gè)部分進(jìn)行展示、模擬并形成預(yù)覽圖紙，幫助系統(tǒng)的使用者根據(jù)需求進(jìn)行一些局部的、有針對(duì)性的展示。劉智敏等以塞拉利昂公路項(xiàng)目中的一段橋梁作為研究對(duì)象，通過(guò)三維BIM模型，直接生成二維圖紙，如圖1-5為本項(xiàng)目設(shè)置的出圖模板，自動(dòng)生成的圖紙以及材料統(tǒng)計(jì)清單。圖1-5某工程圖紙模板出圖02第二節(jié)BIM在橋梁工程的應(yīng)用

02第二節(jié)BIM在橋梁工程的應(yīng)用

1.2.1

BIM技術(shù)在橋梁方案論證階段的應(yīng)用在建筑項(xiàng)目施工之前，相關(guān)人員需要對(duì)施工方案展開(kāi)細(xì)致性的研究、論證和項(xiàng)目立項(xiàng)，但是這個(gè)過(guò)程是非常復(fù)雜的，需要從多個(gè)方面驗(yàn)證橋梁工程建設(shè)的可行性和必要性，比如規(guī)模、設(shè)計(jì)方案、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等等，在這一系列工作沒(méi)有問(wèn)題的基礎(chǔ)上才能展開(kāi)項(xiàng)目立項(xiàng)工作。在橋梁工程方案論證階段，通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)可以形成三維信息化模型，這將方便我們對(duì)工程項(xiàng)目的實(shí)施必要性做進(jìn)一步的檢測(cè)。在這個(gè)模型中我們能夠看到許多重要信息，比如橋梁工程周?chē)牡乩硇畔?，這個(gè)信息具體包括了施工當(dāng)?shù)氐恼?、民俗風(fēng)情以及人口數(shù)目等所有的社會(huì)信息。除此之外，還可以在這個(gè)模型中看到當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\(yùn)輸網(wǎng)方面的信息。在橋梁工程中運(yùn)用BIM技術(shù)模型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)功能的定位，運(yùn)用計(jì)算和模擬預(yù)測(cè)橋梁通行狀況、通行量的方式，綜合分析工程項(xiàng)目的建設(shè)必要，模型可運(yùn)算、參數(shù)化功能是比較強(qiáng)的，促使評(píng)估結(jié)果變得更為準(zhǔn)確、科學(xué)。02第二節(jié)BIM在橋梁工程的應(yīng)用

1.2.1

BIM技術(shù)在橋梁方案論證階段的應(yīng)用在建筑項(xiàng)目施工之前，相關(guān)人員需要對(duì)施工方案展開(kāi)細(xì)致性的研究、論證和項(xiàng)目立項(xiàng)，但是這個(gè)過(guò)程是非常復(fù)雜的，需要從多個(gè)方面驗(yàn)證橋梁工程建設(shè)的可行性和必要性，比如規(guī)模、設(shè)計(jì)方案、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等等，在這一系列工作沒(méi)有問(wèn)題的基礎(chǔ)上才能展開(kāi)項(xiàng)目立項(xiàng)工作。在橋梁工程方案論證階段，通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)可以形成三維信息化模型，這將方便我們對(duì)工程項(xiàng)目的實(shí)施必要性做進(jìn)一步的檢測(cè)。在這個(gè)模型中我們能夠看到許多重要信息，比如橋梁工程周?chē)牡乩硇畔ⅲ@個(gè)信息具體包括了施工當(dāng)?shù)氐恼?、民俗風(fēng)情以及人口數(shù)目等所有的社會(huì)信息。除此之外，還可以在這個(gè)模型中看到當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\(yùn)輸網(wǎng)方面的信息。在橋梁工程中運(yùn)用BIM技術(shù)模型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)功能的定位，運(yùn)用計(jì)算和模擬預(yù)測(cè)橋梁通行狀況、通行量的方式，綜合分析工程項(xiàng)目的建設(shè)必要，模型可運(yùn)算、參數(shù)化功能是比較強(qiáng)的，促使評(píng)估結(jié)果變得更為準(zhǔn)確、科學(xué)。在建筑項(xiàng)目施工之前，相關(guān)人員需要對(duì)施工方案展開(kāi)細(xì)致性的研究、論證和項(xiàng)目立項(xiàng)，但是這個(gè)過(guò)程是非常復(fù)雜的，需要從多個(gè)方面驗(yàn)證橋梁工程建設(shè)的可行性和必要性，比如規(guī)模、設(shè)計(jì)方案、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等等，在這一系列工作沒(méi)有問(wèn)題的基礎(chǔ)上才能展開(kāi)項(xiàng)目立項(xiàng)工作。在橋梁工程方案論證階段，通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)可以形成三維信息化模型，這將方便我們對(duì)工程項(xiàng)目的實(shí)施必要性做進(jìn)一步的檢測(cè)。02第二節(jié)BIM在橋梁工程的應(yīng)用在橋梁工程方案論證階段，通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)可以形成三維信息化模型，這將方便我們對(duì)工程項(xiàng)目的實(shí)施必要性做進(jìn)一步的檢測(cè)。在這個(gè)模型中我們能夠看到許多重要信息，比如橋梁工程周?chē)牡乩硇畔ⅲ@個(gè)信息具體包括了施工當(dāng)?shù)氐恼?、民俗風(fēng)情以及人口數(shù)目等所有的社會(huì)信息。除此之外，還可以在這個(gè)模型中看到當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\(yùn)輸網(wǎng)方面的信息。在橋梁工程中運(yùn)用BIM技術(shù)模型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)功能的定位，運(yùn)用計(jì)算和模擬預(yù)測(cè)橋梁通行狀況、通行量的方式，綜合分析工程項(xiàng)目的建設(shè)必要，模型可運(yùn)算、參數(shù)化功能是比較強(qiáng)的，促使評(píng)估結(jié)果變得更為準(zhǔn)確、科學(xué)。設(shè)計(jì)階段對(duì)節(jié)約投資、控制工程進(jìn)度、質(zhì)量等起著關(guān)鍵性的作用。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式下，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員分散工作導(dǎo)致各專業(yè)工程之間容易產(chǎn)生不協(xié)調(diào)或碰撞，到施工過(guò)程中才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)變更，增加成本。02第二節(jié)BIM在橋梁工程的應(yīng)用

BIM技術(shù)提倡的是協(xié)同工作，設(shè)計(jì)人員基于同一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行信息共享和交流，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，通過(guò)軟件的自動(dòng)碰撞檢查不僅提升了工作效率，而且使得大量的沖突問(wèn)題在施工前就得已解決，大大的降低了設(shè)計(jì)變更的數(shù)量，從而減低了工程造價(jià)。如布里格里河谷斜拉橋位于摩洛哥境內(nèi)拉巴特繞城高速公路上，主橋?yàn)榀B合梁斜拉橋，采用空間雙曲線的混凝土橋塔，在立面上呈梭形。塔柱在順橋向和橫橋向均分離，各肢柱在下塔柱通過(guò)混凝土裙板連在一起，塔柱中部設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土橫梁，使塔柱與橋面板在該部位固結(jié)。項(xiàng)目建設(shè)初期建立了全橋地貌的三維模型，設(shè)計(jì)院采用Inventor繪制了精確的結(jié)構(gòu)圖，導(dǎo)入AutoCAD中進(jìn)行二維鋼筋圖繪制，并開(kāi)發(fā)了生成三維鋼筋籠的插件，用于檢查鋼筋碰撞問(wèn)題，提高了施工的效率。設(shè)計(jì)方建立了鋼錨箱的三維BIM模型，利用BIM模型直接出圖，大大提高了工作效率。圖1-6橋梁及兩側(cè)公路BIM模型02第二節(jié)BIM在橋梁工程的應(yīng)用1、可視化技術(shù)交底施工階段技術(shù)人員通常以圖紙和規(guī)范進(jìn)行技術(shù)交底，可視化程度低，交底時(shí)施工人員易產(chǎn)生理解錯(cuò)誤而導(dǎo)致施工材料浪費(fèi)或施工進(jìn)度拖延。曹旭光等研究發(fā)現(xiàn)利用BIM模型向施工單位進(jìn)行技術(shù)交底，能夠通過(guò)BIM模型的可視化性和信息性向施工人員詳細(xì)介紹設(shè)計(jì)思路，對(duì)施工危險(xiǎn)、施工難度大的地方進(jìn)行協(xié)調(diào)修正，避免實(shí)際施工工藝與施工圖紙產(chǎn)生分歧的情況，從而避免施工浪費(fèi)與質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。1.2.3BIM

技術(shù)在橋梁工程施工階段的應(yīng)用02第二節(jié)BIM在橋梁工程的應(yīng)用卡塔爾多哈大橋建立了橋梁BIM精細(xì)化模型，通過(guò)數(shù)字化仿真模擬計(jì)算，進(jìn)行了基于BIM技術(shù)的安裝施工，穿筋施工、落位施工及預(yù)應(yīng)力張拉施工仿真模擬。BIM技術(shù)的應(yīng)用大大提高了橋梁結(jié)構(gòu)的施工效率,節(jié)約了時(shí)間和成本,實(shí)現(xiàn)了橋梁工程中的信息化管理。我國(guó)的中心灘黃河大橋位于蘭州市城關(guān)區(qū),大橋采用中承式鋼箱系桿拱結(jié)構(gòu)。在施工準(zhǔn)備階段，根據(jù)BIM模型創(chuàng)建產(chǎn)品信息庫(kù),方便了建筑材料的質(zhì)量管理,通過(guò)將三維激光掃描和BIM的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了大橋拱肋線形控制。在橋梁重點(diǎn)部位、隱蔽部位、結(jié)構(gòu)主要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示、虛擬施工,減少質(zhì)量隱患。在橋梁的鋼梁施工過(guò)程中,檢測(cè)方將檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)錄入BIM模型數(shù)據(jù)庫(kù)中,項(xiàng)目各參與方可以隨時(shí)查詢檢測(cè)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)共享檢測(cè)的目的。02第二節(jié)BIM在橋梁工程的應(yīng)用

例如：我國(guó)的滬通長(zhǎng)江大橋，主跨1092m。該橋研發(fā)了BIM管理系統(tǒng)。管理系統(tǒng)主要面向設(shè)計(jì)、施工和制造單