1、中國建筑信息模型標準框架研究作者：清華大學軟件學院BIM課題組；發布時間：2010-09-17;【摘 要】建筑信息模型(Building Information Modeling ,簡稱BIM)的提出對于整個建筑行 業的信息化及其應用具有劃時代的意義，并且將影響建筑行業各個環節和專業之間的信息集成和協作。目前，BIM在中國建筑業的應用已經起步，急需對 BIM進行標準化研究，方便 建筑業各相關產業鏈環節共享和應用BIM。本文中提出一個中國建筑信息模型標準(ChineseBuildingInformationModelingStandard ,簡稱 CBIMS)框架，并對 CBIMS 的組成 及各

2、部分相關內容進行詳細的介紹。【關鍵詞】建筑信息模型(BIM);標準框架；CBMS1、概述建筑信息模型(BuildingInformationModeling ,簡稱BIM)技術創建并利用數字模型對項 目進行設計、建造和運營管理1,將各種建筑信息組織成一個整體，貫穿于建筑全生命周期過程。BIM在中國的全面應用將為建筑業的發展帶來巨大的效益，使設計乃至整個工程的質量和效率顯著提高。BIM將直接促使建筑行業各領域的變革和發展；它將使建筑行業的思維模式及習慣方法產生深刻變化；使設計、建造和運營的過程產生新的組織方式和新的行業規則。目前，BIM在中國建筑業的應用已經起步，急需對 BIM進行標準化研究，方

3、便建筑 業各相關產業鏈環節共享和應用BIM o本文針對中國BIM標準框架進行研究。目前，國際上一些發達國家對BIM標準的相關研究已經開始。1997年1月，IAI(IndustryAlliance for Interoper ability) 組織發布了 IFC(IndustryFounda2tionClasses)信息模型的第一個完整版本2。經過十余年的努力，IFC信息模型的覆蓋范圍、應用領域、模型框架都有了 很大的改進，并已經被ISO標準化組織接受。IFC標準是面向對象的三維建筑產品數據標準，其在建筑規劃、建筑設計、工程施工、電子政務等領域獲得廣泛應用。美國基于IFC標準制定了 BIM 應用

4、標準NBIMS(National Building Information Model Standard)3-5 。NBIMS是一個完整的BIM指導性和規范性的標準，它規定了基于IFC數據格式的建筑信息模型在不同行業之間信息交互的要求，實現信息化促進商業進程的目的。日本建設領域信息化 的標準為 CALS/EC(Continuous Acquisition and Lifecycle Support/ Electronic Commerce)標準，日本在制定標準方面彳出了一些努力，包括：建立建設領域信息化框架、研制相應的標準、開發相應的系統、進行示范應用、進行實際應用。日本建設領域信息化框架的主

5、要內容包括工程項目信息的網絡發布、電子招投標、電子簽約、設計和施工信息的電子提交、工程信息在使用和維護階段的再利用、工程項目業績數據庫應用等。相應的標準研制和系統開發基本已經完成，并投入使用，原先制定的階段性目標已經如期實現。BIM標準的建立不僅實現了產業競爭力的提升，也帶來了顯著的經濟效益。我國也針對 BIM在中國的應用與發展進行了一些基礎性的研究工作。2007年，中國建筑標準設計研究院提出了 JG/T198-2007標準，其非等效采用了國際上的 IFC標準(工 業基礎類IFC平臺規范)6。該標準規定了建筑對象數字化定義的一般要求，資源層，核心層及交互層。它適用于建筑物生命周期中各個階段內以

6、及各階段之間的信息交換和共享，包括建筑設計、施工、管理等。水利、交通和電信等建設領域的信息交換和共享可參考該標 準。2008年，由中國建筑科學研究院、中國標準化研究院等單位共同起草了工業基礎類平 臺規范(國家指導性技術文件)7。此標準等同采用IFC ,在技術內容上與其完全保持一致，僅為了將其轉化為國家標準，并根據我國國家標準的制定要求，在編寫格式上作了一些改動。香港房屋署BIM應用推動有力且較深入，招標文件中明確要求用BIM提交文擋，配套研究也很深入，已經編制房屋署內部BIM標準(尚未對外發布)。BIM的成功應用需要一套整個建筑產業各相關方統一遵循的標準框架體系。為此，我 們在已有工作基礎上經

7、過研究，參考NBIMS ,結合調研提出一個中國建筑信息模型標準框架(Chinese Building Information Modeling Standard ,簡稱 CBIMS)。2 CBIMS總覽CBIMS的概念與定位通過調研和研究，我們認為 BIM在中國的有效應用與推廣，依賴于三項重要的推動力，分 別是：(1)BIM平臺軟件的開發功能強大和符合應用習慣的軟件工具組成一個統一的符合建筑產業規則應用平臺，這是BIM應用成功的前提和動力。(2)BIM數字化資源的建立在數字環境下建造建筑物體，數字構件是最重要的部件和基礎資源，無論是數量還是質量應當與實體建筑完全一致，才易于選用。(3)BIM應

8、用環境的改善BIM應用成功還取決于硬件環境的改善及應用者的認同和認可，以及完善的培訓和考評條件。這三個方面的全面協調發展，以及建筑業各相關方在全生命周期的相互交流和全面溝通不可 能靠各企業、用戶的自發行為，而是需要在在標準化的環境下才能實現。即在中國建筑行業標準和規范的范疇內建立符合中國建筑行業特征的數字化標準。圖1說明了 CBIMS在中國建筑信息化中所處的位置。圖1 CBM S在中國建筑信息化中所處的位置圖2 CBRIS的體系結構CBIMS體系結構CBIMS標準體系結構主要包括三個方面的內容，如圖 2所示：(1)技術規范即信息交換規范，包括引用現有國家和國際的標準和建設中國的標準體系。主要內

9、容包括中國建筑業信息分類體系與術語標準；中國建筑領域的數據交換標準；中國建筑信息化流程規則標準。(2)解決方案主要針對中國BIM數字化資源問題，應用支持BIM的軟件制作符合CBIMS框架研究技術規范中的要求的 BIM數字構件資源。應用指導主要是協助用戶理解和應用CBIMS ,并利用技術規范來制作構件，并用我們提出的 CBIMS標準構件來搭建和使用 BIM模型。3 CBIMS技術規范參考NBIMS標準，完整的BIM信息交換有三個方面，分別為數據存儲格式；資料庫的規范; 在具體交換過程中的交換需求和規則 （如圖3所示）。CBIMS技術規范應當包括的內容應該 包括：數據交換圖3 C BM S技術規范

10、（參考）（1）數據交換即交換格式，是如何共享信息的問題。（2）信息分類即引用的信息庫、術語體系。是共享什么信息問題。（3）流程規則即建筑生命周期某一階段某一專業需要從整體BIM中獲取和提交信息的規則，是如何具體交換信息的問題。數據交換在數據交換格式方面，我彳門圍繞國際協同聯盟（IAI）的面向建筑對象的工業基礎類 （IFC）作為主要的數據模型標準，同時提出了其它私有的文件和它的兼容要求，以促成建筑業中不同專業以及同一專業中的不同軟件可以共享同一的數據源，從而達到數據的共享及交互。IFC標準已經被ISO組織接納為ISO標準（ISO/PAS16739，可出版應用版本）。IFC將在整 個建筑生命周期內

11、促進信息交流、生產力、交期、成本及質量等方面的發展。它的任務是為全世界范圍內的建筑和設備管理行業的發展提供信息共享和程序改進方面的支持和協作。目標是基于現有建筑和設備管理行業的信息，對建筑基礎類進行定義。我們可以采用它作為主要的文件交換方式。信息分類建立和制定現代建筑信息分類體系，是一項系統工程，它需要借鑒和利用已有的分類 體系成果，需要很多部門和組織的參與。為了保證體系的科學性和合理性，必須在制定建筑分類體系的過程中采取科學的方法。以下從框架和內容兩個方面分析我國建筑信息體系開發時應采用的方法。(1)體系框架國際標準組織(ISO)為各國建立自己的建筑信息分類體系制定了一個國際標 準:IS0/

12、DIS12006-2 框架，它定義和規定了建筑信息分類體系的基本概念和框架。它不是一 個分類體系，但是一個按建筑信息面分法生成分類體系的模板，為各國根據自己國情制定相應分類體系而又能互相溝通提供了條件，也已經成為了英國UNICLASS、美國 OCCS(Omn2iClassConstructionClassificationSystem)分類體系的基礎。以這個框架為基礎，可以確保所建立的體系具有科學性和適用性，同時也有利于各個國家或地區之間的體系相互進行映射和轉換。我們認為我國也應以此框架為基礎制定建筑信息分類體系。(2)分類內容來源信息分類的具體內容來源于傳統的建筑信息分類體系，是對傳統體系的

13、改造和重組。建立現代建筑信息分類體系不是憑空創造，而是要充分利用現有分類系統的分類思想和成果。吸收利用傳統體系的另一個用途在于可以保證新體系的可用性，尤其是對于那些己有體系的使用者。建立我國建筑信息分類體系的可利用資源主要是國內己有的分類體系，如定額體系、建筑文獻分類體系、建筑產品目錄等。由前面的分析可以知道我國己有體系存在很多問題，利用這些體系必須要做很多工作。流程規則在使用交換規則和關聯方面，一些協議正在制定和完善中，ISO制定了 TC59/SC13標準，它包括面向對象的信息交換框架、 過程管理、建筑信息模型-信息傳遞手冊，以及BIM 指導，挪威正在進行信息傳遞指南 (IDM)項目，而這個

14、項目的方法也被美國NBIMS委員會采納。我國也需要根據實際情況來制訂常用的流程規則。CBIMS解決方案制作符合CBIMS標準的數字化建筑構彳資源，不同的BIM可以通過不同的方式來完成，每個構件資源可以具有不同的尺寸、形狀、材質設置或其他參數變量，需要符合CBIMS技術規范中對數字構件的要求。例如AutodeskRevit可以使用族編輯器創建各種需要的構件 資源。CBIMS技術規范中目前制訂了以下標準構件：梁、柱、結構件、墻、幕墻、屋頂、板、片、門、窗、樓梯、樓梯段、坡道、坡道段、扶手。這些構件基本滿足了建筑設計階段的需 求。對于建筑生命周期中的其它階段所需要的構件，CBIMS尚未進行定義。但

15、CBIMS是一個可擴展的體系，在未來的研究過程中，可以對標準構件進行擴充直至覆蓋建筑的全部領域。標準構件中的標準”至少包含3方面含義：(1)構件是在CBIMS中已定義的(如家具中的書桌尚沒有在CBIMS中定義，因此不屬于標準構件)；(2)應當包含CBIMS為該類構件定義的全部屬性；(3)構件在應用時應當兼容已頒布的國家強制性制圖標準。數字化的標準構件是指一種存儲在計算機中的可重用數字資源，這些資源依據上述要 求進行制作，含有適當程度的信息以滿足虛擬建筑在各處理流程中的需求，并且在一定的約束條件下用戶可以自行進行信息擴充。CBIMS為構件定義了三個級別的屬性：強制、可選和自定義。一般地，強制以及

16、可選等級的屬性應當滿足從設計、建造到運營管理等不同設計階段的普遍要求。對于用戶的特殊需求，CBIMS預留了自定義級別屬性，用戶可以按實際情況自行添加。為了確保不同軟件之間數據交互的一致性，CBIMS要求BIM軟件在應用時必須能夠讀入/讀出強制以及可選等級的全部構件屬性。對于用戶自定義屬性的交互性，由各BIM軟件自行協調解決。CBIMS在修訂時會依據用戶的反饋意見吸收部分自定義屬性為強制或可選 屬性。使用構件進行建筑建模后導出施工圖時應當符合已頒布的國家制圖標準，如 ：總圖制 圖標準(GB/T50103-2001)、建筑制圖標準 (GB/T50104-2001)、房屋建筑制圖統一 標準(GB/T

17、50001-20001)、建筑工程設計文件編制深度規定建質2008)216號、給水排水制圖標準 GB/T50106-2001、供熱工程制圖標準CJJ/T78-97、暖通空調制圖標準GB/T50114-2001等。建筑構件的屬性應當涵蓋如下已頒布的國家設計規范，以利于對建筑性能進行分析，如 ：建筑采光設計標準GB/T50033-2001、建筑隔聲評價標準GBJ121-88、綠色建筑評價標準 GB/T50378 2006、民用建筑節能設計標準 (采 暖居住建筑部分)JGJ26-95、夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準JGJ134-2001、夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準JGJ75-2003 等。在

18、對構件進行三維造型設計時，我們參考了如下較具有權威性的建筑資料圖集，如 ：國家建筑標準設計圖集、建筑構造通 用圖集、建筑設計資料集等。CBIMS應用指導構件制作根據已有的技術規范中制定的標準構件：梁、柱、結構件、墻、幕墻、屋頂、板、片、門、窗、樓梯、樓梯段、坡道、坡道段、扶手，制定構件的制作教程。構件族的制作過程大 概流程如圖4所示：圖4數字化構件制作流程示意圖模型應用符合CBIMS的建筑信息模型可以進行符合中國現有規范的各種分析和應用。在我國節能設計和日照要求現今已經成為了強制性的設計標準。傳統的二維建筑圖紙很難提供建筑能量分析所需要的全面的信息，往往需要設計人員重復輸入設計的數據，效率低，

19、容易出錯。符合CBIMS的建筑信息模型可以進行根據流程規則導入/出符合中國現有規范的各種建筑物理性能分析的信息模型(包括幾何以及建筑屬性信息 )。6結論本文結合中國BIM研究現狀提出了一個中國的建筑信息模型標準(CBIMS)框架，并對其組成及各部分相關內容進行詳細的介紹。通過對國內部分BIM研究和應用領域專家調研形成共識：中國BIM標準的研究是極其重要和迫切的，其內容應當是一個開放的綜合體系， 它將是BIM全面推廣的重要的基礎研究。7致謝本課題得到國家“863高技術研究發展計劃(2007AA040401)和國家自然科學基金(U0970155)資助。CBIMS框架的研究也得到了課題組實證基地CC

20、DI中建國際設計北京公司、歐特克中國研究院的大力協助。參考文獻：1EastmanC. , TeicholzP , SacksR , ListonK.BIMHand2book.NewJersey , USA:JohnWiley&Sons , Inc. , 2008.2IFCModel.IndustrialFoundationClasses , International Alliance for Intero perability , 2008.3NBIMS,(2006),NationalBIMStandardPurpose,USNationalInstituteofBuildingScienc

21、esFacilitiesInforma2tionCoun2cil , BIMCommittee.4NBIMS(2007) , National Building Information Modeling StandardPart1:OverviewPrinciplesandMethodologiesUSNationalInstituteofBuildingSciencesFaciliti esInfor2mationCouncil , BIMCommittee.5BazjanacV.ImpactoftheU.S.NationalBuildingInfor2mationModelStandard(NBIMS)onBuil dingEnergyPer2formanceSimulation.InProceedingofBuildingSimulation2007, Beijing , China ,pp137721382.6建設部標準定額研究所.建筑對象數字化定義(JG/T198-2007).中國標準出版社，2007.中國標準化研究院.工業基礎類平臺規范，中國標準出版社.2009 年.出師表兩漢：諸葛亮先帝創業未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛