第1章 BIM基本理论

1.1 认识BIM

1.1.1 BIM概述

BIM是Building Information Model的缩写，即建筑信息模型，是由欧特克公司提出的一种新的流程和技术，是整合整个建筑信息的三维数字化新技术，是支持工程信息管理的最强大的工具之一。

从理念上说，BIM试图将建筑项目的所有信息纳入到一个三维的数字化模型中。这个模型不是静态的，而是随着建筑生命周期的不断发展而逐步演进的，从前期方案到详细设计、施工图设计、建造和运营维护等各个阶段的信息都可不断集成到模型中，因此可说 BIM 模型就是真实建筑物在电脑中的数字化记录。当设计、施工、运营等各方人员需要获取建筑信息时，例如，需要图纸、材料统计、施工进度等，都可从该模型中快速提取出来。BIM由三维CAD技术发展而来，但它的目标比CAD更为高远。如果说CAD是为了提高建筑师的绘图效率，BIM则致力于改善建筑项目全生命周期的性能表现和信息整合。

从技术上说，BIM不是像传统的CAD那样，将建筑信息存储在相互独立的成百上千的DWG文件中，而是用一个模型文件来存储所有的建筑信息。当需要呈现建筑信息时，无论是建筑的平面图、剖面图还是门窗明细表，这些图形或者报表都是从模型文件实时动态生成出来的，可理解成数据库的一个视图。因此，无论在模型中进行任何修改，所有相关的视图都会实时动态更新，从而保持所有数据一致和最新，从根本上消除CAD图形修改时版本不一致的现象。

当理解BIM时，要阐明如下几个关键理念：

（1）BIM不等同于三维模型，也不仅仅是三维模型和建筑信息的简单叠加。虽然称BIM为建筑信息模型，但 BIM 实质上更关注的不是模型，而是蕴藏在模型中的建筑信息，以及如何在不同的项目阶段由不同的人来应用这些信息。三维模型只是 BIM 比较直观的一种表达方式。如前文所述，BIM致力于分析和改善建筑在其全生命周期中的性能，并使原本离散的建筑信息能够更好地整合。

（2）BIM 不是一个具体的软件，而是一种流程和技术。BIM 的实现需要依赖于多种软件产品的相互协作。有些软件适用于创建 BIM 模型（如 Revit），而有些软件适用于对模型进行性能分析（如Ecotect）或者施工模拟（如Navisworks），还有一些软件可在BIM模型基础上进行造价概算或者设施维护，等等。一种软件不可能完成所有的工作，关键是所有的软件都应该能够依据 BIM 的理念进行数据交流，以支持BIM流程的实现。

（3）BIM 不仅是一种设计工具，更明确地说，BIM 不是一种画图工具，而是一种先进的项目管理理念。BIM的目标是在整个建筑项目周期内整合各方信息，优化方案，减少错误，降低成本，最终提高建筑物的可持续性。尽管 BIM 软件也能用于输出图纸，并且熟练的 BIM 用户可获得比CAD方式更高的出图效率，但“提高出图速度”并不是BIM的出发点。

（4）BIM 不仅是一个工具的升级，而是整个行业流程的一次革命。BIM 的应用不仅会改变设计院内部的工作模式，也将改变业主、设计、施工方之间的工作模式。在 BIM 技术支撑下，设计方能够对建筑的性能有更多掌控，而业主和施工方也可更多、更早地参与到项目的设计流程中，以确保多方协作创建更好的设计，满足业主的需求。在美国，已经有一些项目开始采取IPD这样的新型协作模式；而在我国，随着民用建筑越来越多地开始采取总承包模式，设计和施工流程愈加整合，BIM也更能发挥出它的价值。

由于 BIM 可将设计、加工、建造、项目管理等所有工程信息整合在统一的数据库中，所以它可提供一个平台，保证从设计、施工到运营的协调工作，使基于三维平台的精细化管理成为可能。

BIM正在改变企业内部以及企业之间的合作方式。为了实现BIM的最大价值，设计人员需要重新思考各专业的设计范围和工作流程，通过协同工作实现信息资源的共享，减少传统模式下的项目信息丢失。

图 1-1 所示的图表证明了 BIM 技术影响设计和施工成本以及整个工程项目质量的能力。在设计阶段，影响成本、效益和建筑物性能的能力最强；反之，在施工阶段发生的设计变更造成的成本浪费最大。因此，在设计阶段，应用更多的 BIM 先进技术来提高设计质量，可更有效地提高对设计和施工成本的影响能力。也就是说，越早应用BIM，项目的成功就越有保障。

1.1.2 BIM的价值

为了更好地理解BIM的价值，可参看图1-2。它是由HOK公司的Patrick McLearny先生创建的，因此被称为“McLearny曲线”。

可以看到，随着项目的演进，设计师对项目的可控力（曲线①）愈加降低，而设计变更的成本（曲线②）愈加增大。传统设计流程（曲线③）中，设计师将大部分的时间精力都花在施工图阶段，但这时已经错过了优化项目的最佳时期。因此，理想的设计流程（曲线④）应当允许设计师将大部分精力放在方案和深化设计阶段，同时减少在枯燥的施工图阶段的时间投入。BIM的应用正是为了满足这一目的，提高设计师对建筑项目的控制能力，帮助设计师创建性能更好、成本更低的成果。

BIM不是一两个软件或者一两个企业就能够实现的，它需要项目建设的上下游产业链的共同变革。BIM在工程建设项目中的价值链如图1-3所示。

BIM作为一种三维数字化新技术，具体体现在如图1-4所示的几种设计模式中。

1）项目仿真

项目仿真使业主等项目参与方可通过三维仿真、漫游等方式实现在计算机屏幕上动态地体验实地参观的效果。

2）参数化设计

在 BIM 设计中，项目模型将和数据库紧密关联，模型中的任何信息，将通过数值精确体现。设计也不再仅仅是绘图的过程，而是可通过修改相关的参数值来实现图纸的自动更新。

3）标准化设计

所谓标准化设计，就是将相关的设计规范和出图要求等集成到 BIM 项目的模板和族库当中，而各个专业通过项目模板和族库的共享，可轻易地实现设计的一致性。

4）模块化设计

模块化设计，则是指同种类型的项目，可通过制定项目模块来实现项目经验的传承。项目模块中包含以往的设计方式，可以通过参数的修改来实现类似项目的快速设计，并最大限度地保障以往的设计数据不丢失。

5）共享数据平台

传统设计中的专业提资主要是靠口头沟通和图纸实现的，因为每个专业均需向多个不同的专业提资，难免会出现疏漏和错误，而 BIM 的数据共享平台则严格保障了专业间提资的一致性，同时网络的发展也使得专业提资日趋实时化，这大大提高了专业沟通的效率和准确度，降低了沟通成本。

6）精确工程量统计

BIM模型中包含的所有工程信息，都可通过软件自动统计。这既减轻了工程师的负担，也可较为精确地估计出材料和设备的数量和成本。

1.1.3 BIM应用领域

BIM 技术广泛应用于工程建设行业的各个阶段，从项目类型来说，BIM 技术覆盖了建筑、市政道路、水利水电、石油石化等不同类型项目，从项目全生命周期看，BIM技术覆盖了从项目规划、概念设计、方案设计、初步设计、施工图设计、施工、物业运营、项目改造等方面。