北京理工大學珠海學院2020屆本科生畢業論文BIM技術在項目全生命周期管理中的應用價值研究摘要隨著技術經濟的高速發展,工程項目逐漸具有建設周期長、施工難度高、參與單位眾多的特點。因為目前運用的管理方法和施工技術的局限性,所以導致工程項目的建造效率低,從而影響了整個建筑行業的工作效率。我國建筑領域引入BIM技術后給建筑業帶來了一次新的革命,引起了從業人員的高度關注。BIM技術在項目的全生命周期管理中也起到了積極作用,應用范圍涵蓋了設計階段、施工階段和運營維護階段,通過改變管理者之間的合作方式和組織結構,進而使項目的多個參與方更高效的協同合作。雖然從業人員在實踐中積累了大量的經驗,但目前行業內對BIM技術應用還存在大量難題。本文總結了BIM技術在項目的設計、施工、運營和維護管理階段的應用，并分析了在項目中使用BIM技術的優勢和障礙。找出目前BIM技術在項目全生命周期應用不完善的主要原因,并提出改進措施和建議。

關鍵詞：BIM技術；全生命周期；優勢及障礙；措施與建議AbstractWiththerapeddevelopmentsoftechnologyandenjoy,engineeringprojectsgraduallyhavethecharacteristicsoflongconstructionperiod,highconstructiondifficulties,andmanyparticipatingunits.Becausethelimitationofthecurrentmanagemethodandconstructiontechnique,theconstructionefficiencyanengineeringprojectislow,whichaffecttheworkefficiencyoftheentireconstructindustry.TheintroductionofBIMtechnologyinthefieldsofconstructioninChinahasbroughtanewrevolutiontotheconstructionsindustry,whichhasarousedgreatsconcernfrompractitioners.BIMtechnologyalsoplaysanactiveroleintheproject'sfulllifecycle.Offapplicationcoverthedesignphase,constructionsphase,andoperationsandmaintenancephases.Changesthecooperationmodeandorganizationalstructurebetweenmanager,multipleparticipationintheprojectisachieved.Althoughpractitionershaveaccumulatedaloofexperienceinpractice,therearestillalotofdifficultiesintheapplicationsofBIMtechnologyintheindustry.ThispaperanalyzestheapplicationofBIMtechnologyineachstageoftheproject'sfulllifecycle,studiestheadvantagesandobstaclesofusingBIMtechnologyintheengineeringfield,findsoutthemainreasonsfortheimperfectapplicationofBIMtechnologyintheproject'sentirelifecycle,andproposesimprovementsMeasuresandrecommendations.Keywords:BIMtechnology;fulllifecycle;advantagesandobstacles;measuresandsuggestion目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章概述 31.1研究背景及意義 31.1.1研究背景 31.1.2選題意義 41.2研究對象和目的 41.3研究內容及思路 61.3.1研究內容 61.3.2研究思路 61.3.3研究方法 61.4國內外研究綜述 71.4.1國外研究現狀 71.4.2國內研究現狀 71.5論文創新點 8第2章BIM技術 92.1BIM及其發展 92.2技術優勢及特征 102.2.1優勢 102.2.2BIM特性 112.3技術核心及應用水平 122.3.1技術核心 122.3.2應用水平 12第3章BIM技術在整個生命周期管理中的適用性分析 143.1建筑項目生命周期 143.1.1建筑項目生命周期管理概述 143.1.2全過程管理的特征及表現 143.2BIM技術在整個項目周期管理中的適用性分析 143.2.1傳統建筑項目管理存在的問題 143.2.1BIM技術的優勢 153.2.2項目管理中BIM應用的必然性 17第4章：設計階段的應用分析 184.1設計階段的應用 184.2BIM技術在方案設計階段的應用 194.2.1概念設計 204.2.2場地布置 204.3初步設計的應用 214.4設計階段的應用 254.4.1施工圖紙生成 254.4.2三維渲染圖生成 25第5章：施工階段的應用分析 275.1施工階段的應用和招投標應用 275.1.1BIM技術在招投標階段的應用 275.1.2BIM技術輔助技術標編制 285.2施工準備和輔助施工組織設計應用 295.2.1準備施工階段應用 295.2.2施工組織設計階段應用 305.3輔助工程量及造價管理 315.3.1工程量管理 315.3.2造價管理 315.4建造階段的應用 315.4.1工期進度管理 315.4.2工地安全管理 32第6章：運營維護階段的應用 336.1運營維護階段應用點 336.2運營與維護管理中的應用 33第7章建筑全生命周期管理BIM應用案例 347.1工程概況 347.2技術應用階段 347.3BIM技術實現目標 347.4施工階段的應用 377.5運營維護階段的應用及成果 387.6BIM技術應用效益測算 387.7經驗及應用總結 40第8章問題及解決方案 458.1存在問題 458.2解決方案 46第9章展望與結論 479.1總結 479.2展望 48參考文獻 49致謝 50第1章概述1.1研究背景及意義1.1.1研究背景從二十世紀八十年代開始,全國產業經濟發展就一直出于高位,建筑業也為經濟發展做出了巨大的貢獻（如圖1）。隨著我國各行各業的迅猛發展,逐漸建筑物也具有施工周期長、建設規模龐大、參與單位眾多的特點。這種行業內的發展變化導致在項目管理過程中存在大量的可變因素,這些潛在的因素將導致項目無法按期交付或達不到預期建設目標。一些大型項目建設的成敗會直接影響地區經濟和人民生活水平的提高。因此,運用新型工程技術合理地建造變得十分重要。圖12015年-2019年建筑業增加值及其增長速度近些年來BIM技術的發展為行業帶來了新的變革。在計算機輔助作用下，BIM技術應用而生。BIM技術是通過電腦3D模型對整體項目進行設計、施工、運營與維護的全過程應用模擬。BIM技術通常在規劃設計階段、建造施工階段、運營維護階段都能使項目達到制定計劃、防避風險、節約資源和提升效率的目標,從真正意義上做到項目的全生命周期管理。盡管部分行業內研究機構對BIM技術應用價值做了分析探討,但是對于BIM技術的全過程價值分析較少,并沒有形成完整地研究體系。大多數實際工程只是將數字建模技術運用到項目部分階段,沒有在項目全過程連續運建模信息技術。介于以上兩點原因,在全生命周期各階段對BIM技術的應用進行分析有很重要地意義。對BIM技術的優勢及應用現狀進行總結,為行業內BIM技術的進一步推廣和廣泛的運用提供參考。1.1.2選題意義（1）理論意義建筑工程領域的BIM技術是繼CAD技術后的又一次計算機應用技術革命,是對建設工程管理方式的創新性革命。通過研究BIM技術：在行業內層面,有利于推進信息時代建筑業的發展。通過集成信息、整合資源的方式,建筑產業逐漸向智能化、產業科技化方向轉型;在建造企業層面,能夠迅速融入到時代發展進程中,快速占領市場發展先機并有效促進企業的轉型升級,得以產出更多的經濟效益;在行業人員層面,可以開拓建筑發展視野、改變固有的工作模式。（2）實踐意義BIM技術從建筑行業內部到國家層面倡導的全生命周期管理,應用的案例還是少數存在。目前雖然運用BIM技術的建造單位數量在逐漸增加，但是僅有少數在設計或施工階段中運用。即設計單位為了承攬設計任務或者施工單位為了承接施工任務,或者是為了節省成本、工期而運用BIM技術。一個普遍被大家所接受的事實是,全生命周期管理中BIM技術應用最適合的參與方是業主方。基于上述原因,筆者作為基礎的行業人員。通過對實際建筑項目案例來分析BIM技術在全壽命周期管理中的應用價值,這對于有效推動BIM技術在行業內的應用具有良好的借鑒意義。1.2研究對象和目的本論文的研究對象主要為BIM技術和項目全生命周期管理。BIM技術是信息時代發明地新型技術。通過電腦對整個項目全方位建模。從規劃項目到竣工的整個過程中,通過模型所有項目相關人員都可以查看項目信息,并可以使用信息技術調整模型。通過新型技術改變了工作人員依靠圖文符號進行施工和管理的工作方式。達到了在整個建設過程中提高效率、安全質量、防避風險的目的。BIM的含義可以概括為以下幾點：BIM技術是通過三維技術承載全部項目信息,也是使用功能與實體工程之間的表達形式。BIM是包含項目信息地模型,通過與項目不同階段的信息數據、施工過程和可用資源相互連接地方式。通過對施工對象的完整描述,提供項目實時信息數據,這種功能被行業普遍應用。BIM技術具有項目所有的數據資源,通過運用模型中的數據可解決整個項目信息的共享問題。支持建造階段中的信息創建、施工進度管理和信息共享功能,為項目與數據信息之間搭建平臺。項目全過程管理（如圖2所示）是指從工程材料、構件加工、場地布置、建造運輸、項目運維直到拆除與處理的全循環過程。目前工程項目逐漸具有設計難度高、建設周期長、風險高、涉及參與方多的特點。對整個周期的合理劃分就顯得十分關鍵,行業內將工程全過程劃分為四個部分：前期規劃、方案設計階段、建造施工階段、運營與維護管理階段。項目全過程管理是對項目的完整管理,涉及建造成本、施工進度、安全質量、采購物資的內容。圖2建筑全生命周期在本文理論分析中,通過運用網絡查閱文獻資料的方式,在行業已研究論證的程度上,對BIM技術在項目全中各階段的應用進行研究（如圖3）?？偨Y行業內運用BIM技術存在的問題及解決對策,分析目前BIM技術在項目全生命周期應用不完善的主要原因并提出改進建議。最后根據研究分析來總結BIM帶給建筑行業的技術優勢,以及對未來行業發展的展望。圖3全生命周期管理的BIM整體解決方案框架圖1.3研究內容及思路1.3.1研究內容(1)總結BIM技術在工程項目中的國內外應用現狀。(2)分析引入信息化模型后在建筑行業發展中的優勢。(3)對BIM技術的優勢進行研究。(4)借助實體項目對BIM技術在全生命周期中設計階段、施工階段、運營維護階段的應用價值進行分析。(5)根據研究來總結BIM技術存在的問題,分析問題發生的主要原因并提出解決對策。(6)根據全文研究分析來總結BIM技術及行業展望。1.3.2研究思路圖4論文框架圖1.3.3研究方法（1）文獻研究法論文以網絡搜查的研究方法為主,搜集相關BIM技術在全生命周期管理的文期刊資料。通過對已有研究成果進行篩查整理和研究,形成對BIM技術的基本認識。應用于支撐本文觀點的同時,也為論文提供文字基礎。（2）案例分析法通過理論與實際相結合的方法，對具體案例進行普遍意義與內在規律的研究。通過行業內應用BIM技術的實際案例，例證BIM技術在全生命周期管理中的優越性。從實際運用中研究出一般的理論與價值，進而支撐了本文的研究結論。國內外研究綜述1.4.1國外研究現狀隨著科技的進步，BIM技術在行業的發展也逐漸加速。每個國家應用的方式和層次都有差異。少部分國家已將BIM技術當作建筑行業新型技術的主流實踐方式,但大多數國家對BIM技術的應用還較為緩慢。從單個國家發展層面考慮,不同領域對技術實踐方法選擇上也存在差異。但從時間維度可以證實：工程領域率先展開BIM應用的建造單位,不僅在行業內會率先取得進步,而且會向其他專業延伸，這種現象在國家層面經常出現。在整個BIM技術的發展史中,最早開始應用BIM技術的國家并不是美國,而是發展相對較為緩慢的亞洲國家。通過在眾多項目中應用實踐，BIM技術在美國已經取得了技術領先地位。逐漸BIM技術的發展普及也向其他國家蔓延,中國就是其中一員。這種在不同國家之間跨越的技術,為技術在行業的發展提供機遇。1.4.2國內研究現狀我國學術界針對BIM技術在建筑業中的影響研究居高不下。學者魏亮華通過研究得出BIM技術在風險管理中,可以達到用最少資源投入達到最大化風險管理的目的【1】。通過建模技術,可以降低由工程風險控制不到位導致項目目標無法實現的現象。學者劉占省研究得到BIM達到工程全壽命周期的集成管理的目的,可以很大程度提高管理水平,從而真正意義上實現項目精細化管理【2】。這一研究觀點的得出為BIM技術在行業內的發展提供了理論基礎。學者何關培對技術概念及相關軟件做了詳細的論述【3】,行業人員對軟件的概念和使用方法進一步學習認識。學者李永奎從產品生產和增值的角度,提出了BLM的組織管理方法,運用組織管理模式進行項目分工和協同管理【4】。通過組織管理方法和手段,可以提高管理效率。學者何清華提出了項目全過程集成化的概念【5】，并對集成化全過程模型信息、系統層次進行了分析總結。這一理論為建設工程領域研究新型管理方法提供了理論性的支持。學者何清華通過對BIM應用的國內外現狀及障礙研究中得出數據模型是對項目信息的直接表達【6】。探討了建筑業中存在的問題及解決對策。通過提出BIM實施的建議,為BIM技術在行業的推進用提供了重要的價值。學者白庶通過研究總結出BIM技術的應用在裝配式建造中可以提高工作效率,降低方案設計誤差。實現運營維護階段的質量和能耗管理【7】。通過理論可以得出,提高BIM技術可以提高裝配式建設設計、后期維護的效率。學者王友群通過研究分析三大目標管理在BIM技術國內工程中存在的優勢、實施局限以及問題,改進現有問題以提高施工效率【8】。學者戴文瑩則通過對設計模塊化的研究,提出了BIM技術標準化設計的工作體系與具體實施方法【9】。通過理論方法總結BIM技術在設計過程中的問題及對策。齊寶庫通過實際項目,分析總結出在管理方面裝配式建筑存在的問題【10】。根據研究分析得出BIM技術在工程全周期建設中貫穿整個設計、生產、建造以及運營維護階段,擁有巨大的發展前景。1.5論文創新點現有的研究成果中,對于BIM技術在項目全生命周期管理中的應用價值已經有大量的研究文獻。由于BIM技術在我國工程項目中的應用還未被普遍應用,導致技術和實踐存在較大的分離,成熟項目案例有待發掘。本文選取了實際案例進行分析總結,通過項目分析在全生命周期BIM技術各階段的具體應用。通過實際案例的應用,突出BIM技術發揮的價值。最后總結BIM技術在項目運用時存在的問題及解決對策,以促進BIM技術的進一步發展。從理論上研究BIM技術在項目全生命周期的應用點,再從實際項目中探索、驗證。第2章BIM技術2.1BIM及其發展BIM又稱“建筑信息模型”。BIM是通過計算機三維數字建立的新型建筑技術,數據模型集合了項目中所有信息和構件功能屬性,以及對設施主體與構件的功能特性進行數字化表達【3】。BIM技術得以在項目中實踐的保障是CAD技術的不斷升級運用。在建立的數據模型中抽取二維平面圖或者生成二維剖面的圖檔,這些圖檔在三維模型中都可以提供。將工程的數據模型中輸入構件的屬性信息,并將數據信息靈活運用在實際項目中已經是行業人員的關注話題。不僅在很大程度上BIM技術可以集合上述兩種方法,而且與CAD技術軟件有本質的區別。通過BIM技術建立的三維模型包含了項目所有的信息。通過軟件繪制功能創建與實際工程相對應的構件,軟件繪制功能包含了長度、型號等構建屬性。通過軟件可以繪制出不同規格型號的構件，再將它們連接在一起，各個構件之間包含一定的邏輯搭接關系。從而將繪制的多個構件組合在一起，形成了富含工程構件屬性的建筑模型。BIM技術創建的模型是將建筑物逐個構件與整個項目信息相關聯,搭建一個完整的項目數據平臺,進而解決工程項目的整個信息數據管理問題。使一些相對形態各異、相對分散的工程數據存在一致,方便支持工程全生命周期中信息動態建立、管理和共享,進而實現工程項目的全生命周期管理目標。依我個人理解,BIM不僅是一種新型的建筑技術，更像是給工程項目搭建的信息平臺。它在負責集成與工程相關的信息的同時對其進行管理與實時更新,對項目的施工流程進行儲存。最關鍵的是建筑信息可以共享給參與方。這種共享信息的運用不僅局限于單個工程的各個階段中,還能為不同項目之間以及參與方搭建信息交流和共享的平臺。通過這種技術實踐,使整個建筑行業的生產力水平得到提高。BIM技術的發展可以總結為三個階段：雛形階段、產生階段以及實踐階段。相關BIM技術的理念最早是美國計算機與建筑專業的Check在文章中提及的“建筑物描述系統”的理念【8】。這種系統的特征是能夠在一個工程模型中自動展現對應的三維透視圖和二維視圖。雖然在系統中模型局部發生了變化,但是與之相連的部分也發生了變化。系統可以依據模型中輸入的信息自動生成相關的工程成本、工程材料的預算,也可以制定施工進度計劃以及工程材料的需求量表。這個系統的理念與如今的BIM技術十分相近。歐洲國家在20世紀80年代,在英國就已經對建筑物信息模型進行了研究。羅伯特在1986年發表的文章中提出建筑模型的專業概念。羅伯特在文章中對BIM概念進行了闡述：即3D建筑物模型、對建筑圖像進行全方位模擬、智能化構件組合、數據庫關系建立以及進度模擬。芬蘭學者在1987年發表的學術論文中首次提出了“建筑信息模型”的概念。隨著信息技術在各行業的不斷應用深入,國內外對建筑信息模型的理論研究也逐漸增多。不僅這種信息模型技術對建筑業的技術起到積極作用,而且還帶給行業新型的發展理念。對于技術發展而言,全球范圍內2002年至2009年是技術實踐階段。美國在BIM技術發展一直處于全球領先地位,所以美國對于BIM技術的推廣基本上可以代表整個BIM技術行業內的發展。目前,亞洲國家對于BIM技術的應用也逐漸趨于成熟化,目前在建項目也逐漸運用BIM技術進行建造過程的管理,BIM技術在實踐中的應用價值表現也趨于明顯。雖然最早BIM技術在歐美國家興起,但發展運用最快的地區還是亞洲國家,中國對于BIM技術的發展也逐漸重視。目前港澳地區對于BIM技術應用已較為成熟,BIM學會于2009年在香港成立。我國第一個BIM實驗室2004年在哈爾濱工業大學成立,先后組織召開了BIM論壇會議。近幾年許多高校也逐漸重視對于BIM技術的教學研究，并且與社會多所建設單位達成合作關系，用于輸出BIM技術人才培養【7】。在眾所高等院校中,清華大學BIM技術課題組提出了符合中國發展的建模標準。我國住房與城鄉建設部頒發的相關文件指出：通過推進工程項目中BIM技術的規劃、勘察、設計、施工、運營維護階段的協同應用。隨著行業內對于BIM技術實踐的不斷深入及政府的推動作用,不僅最近幾年在國家層面大力推進BIM技術在行業內的發展,而且各個地方政府也相繼推出了BIM技術的實施政策和相應政策性標準。2.2技術優勢及特征2.2.1優勢三維建模技術的出現改變了傳統的二維圖形,通過建筑物3D的技術實現了四維、五維的建筑行業技術革命,逐漸達到了項目各參與方協同合作的目的。隨著BIM技術逐漸在實際工程中的推廣,BIM技術在設計階段起到了很大的輔助作用,同時為施工單位和運營維護單位提供技術支持。必然成為未來建筑行業工程設計階段、施工階段與運營維護管理階段的發展優勢。BIM技術在項目的應用優勢可以概括為以下幾點：（1）業主單位運用BIM可以為工程項目提供方案仿真模擬、施工場地布置、環境分析、造價計算提供技術支持。（2）設計單位運用BIM技術可視化的特性實現設計過程，極大程度提高了傳統設計的效率，并且實現了與施工單位的協同合作。（3）施工單位運用BIM技術可以對施工場地進行模擬布置，對施工期間的工作流程進行規劃，使施工工序按照既定的計劃執行。（4）運營維護單位運用BIM技術可以實現建筑物內部漫游功能，對突發緊急事件進行應急模擬，以及為后期物業管理方面提供技術支持。美國工程領域對于BIM技術的定義為:BIM技術是對項目功能特性及建筑結構的表現形式。也為項目管理過程搭建共享信息的資源平臺。BIM技術在工程全壽命周期管理內提供可靠的數據信息?？梢噪S時更改模型中的數據信息，為各參與方協同合作提供技術支持。2.2.2BIM特性技術特性可以概括為以下幾點：(1）可視化以往設計單位通過線條繪制的施工圖反映構件的屬性,施工人員需要運用專業想象去獲取大致的構件樣式。伴隨著外形各異建筑物的不斷出現,僅通過專業想象是無法獲取建筑物的形式,并且會出現各個參與單位之間信息不對稱的情況。BIM技術為施工人員提供了可視化的模型，可以通過模型查看圖紙，運用軟件內的構件繪制功能將三維的圖紙呈現出來。根據這種技術運用可以看出BIM技術的可視化特性對于工程行業的貢獻很大。從此圖紙設計階段正經歷著由抽象的CAD圖紙到三維立體圖的重大轉變。（2）協調性協調是管理活動中的重要組成部分。任何項目的參與方在組織具體管理活動中,協調過程都占據著絕大部分時間。高效的協調過程可以提升工程建造效率和工程質量,同時可以防避絕大多數風險事件的發生。傳統的管理模式中,在項目的實施過程中遇到困難時首先要組織相關單位人員來開協調會,找出問題的起因和解決方案后制定有效的應對措施并進行實施監督。然而傳統管理模式下解決的施工問題,后期產生的大量工程問題統計分析后均與前期管理工作中的協調和溝通不到位有關。比如在設計模擬過程中，發現管件布置與墻構件位置產生碰撞，這種碰撞現象在傳統設計中很難發現。這種問題產生的原因是不同設計人員在繪制圖紙時缺乏溝通引起的，最終使構件設計布置產生錯誤。從這種現象的發生可以總結出，大多數碰撞現象的發生是可以通過前期協調防避的。BIM技術就具有協調特性。在解決構件碰撞問題時，運用BIM相關軟件對所設計的管件進行碰撞檢驗，這種技術手段有效降低了傳統設計模式下碰撞現象的發生。當然BIM技術的協調特性并不局限于解決構件碰撞現象，BIM在項目中發揮的技術優勢還體現在很多方面。例如：消防區域與其他場地布置不協調，排水管道設置與其他管件布置不協調等。（3）模擬特性BIM技術在項目中運用的另一個重要特性是對項目的模擬性。BIM技術不僅能建立出的模型不僅能表現建筑物的外部特征，還可以利用模型圖對建筑性能進行模擬，例如節能模擬，光照模擬等。在建造施工階段運用軟件對施工過程進行進度模擬，以便于管理人員控制整個施工進度。結合BIM技術軟件可以計算工程量，對工程成本有效管控。在運營與維護管理階段，可以對突發事件進行應急模擬,從而找出合理的應急方案。例如：火災時人員緊急疏通方案、地震時逃生方案等【10】。（4）優化特性施工工序的復雜程度與工期因素制約著工程全過程優化。可以通過BIM技術建模對建造過程中的信息實行高效管理.BIM技術模型包含兩部分的信息，第一部分是項目概況信息，第二部分是包含構建屬性與施工工序流程等相關信息。BIM技術可以利用計算機對這些信息進行優化處理。主要表現在以下兩個方面：對設計方案進行優化：BIM技術未出現時項目成本與收益之間的關系不同步。隨著BIM技術的出現，可以從方案的設計中建立成本與收益之間的關系。此外，BIM模型可以直接反映方案設計對項目收益的影響，使業主可以更加關注自己的需求，優化形狀設計。BIM技術在形狀設計方案中的優化效果提高了以前的施工難度，存在很多障礙。特別是在幕墻和屋頂的建筑中。BIM技術可以提供更詳細的解決方案，這對于縮短工期和工程成本具有重要意義。（5）關聯性BIM技術建立的模型中的所有組件屬性都可以關聯，這就是BIM技術的相關性。在項目實施期間，建筑模型將根據某個組件的修改自動更新數據，并且該更新與組件之間相關聯。例如：在項目信息模型中，如果更改建筑物某個特定樓層區域的參數，則與該區域有關的數據將在三個維度上同步。數據之間的準確變化不僅大大提高了設計師的工作效率，而且解決了過去設計圖紙錯誤的問題。（6）可繪制性使用BIM技術設計高質量工程圖并不是BIM技術的全部應用價值。有效地利用BIM的優化和可視化特性來解決過去構造中的常見問題是最重要的價值。2.3技術核心及應用水平2.3.1技術核心BIM技術包括完整生命周期管理中的專業和工程信息數據模型。創建的建筑模型可以實時連接不同階段的數據、流程和資源。該模型是對工程組件的完整描述，并支持在整個生命周期中創建項目的實時動態信息、管理和共享功能。為項目參與者提供“模擬和分析”條件。數字信息模擬技術用于模擬建筑物中包含的數據信息，例如建筑物組件的屬性[6]。BIM技術可以不斷提供項目設計方案、施工進度和成本信息，這是真實可靠的。因此，BIM改善了整個行業中所有參與者的通信和交換鏈接，并實現了信息項目全生命周期管理的目標。2.3.2應用水平任何技術的應用都需要經歷從基礎到高級的發展過程。只有充分應用技術，才能實現價值。BIM技術的應用級別通常分為四個部分。（1）回歸三維從三維建筑模型到二維結構圖人們使用3D技術來表達2D圖形。這是一項引領行業進步的技術發明,帶給工程行業高速發展和市場繁榮的機會。因為二維圖紙表達有局限性,各參與方之間的溝通存在很多問題,所以二維施工圖紙設計在一定程度上也阻礙了行業內的溝通和發展。BIM技術通過計算機建立模型還原了建筑物的三維存在形式,從方案設計階段開始就用三維模型的形式呈現建筑物原貌,降低了二維圖紙理解偏差所帶來的施工難題。同時設計師在三維模型中有助于自我檢查,相比于二維設計BIM就發揮了技術優勢。（2）協調綜合因為工程施工過程往往具有技術要求高、種類多、難度大的特點,所以整個施工過程不可能內有錯漏。一旦形成錯漏會造成很難修改的偏差,而且使施工進度和成本有所損失。例如現場簽證和方案變更的頻繁出現對施工工期造成的影響。若出現這種情況,任何項目都不會按照初始設計和計劃執行。工程變更出現,設計單位的方案設計內容就會增加，施工單位的進度計劃被打斷，因此業主單位的預期工期，成本和質量將受到影響，甚至浪費了所使用的資源。這些都是由不利的協調變化引起的。BIM技術的協調和集成可以減少計劃的更改。同時使用了有效的BIM協調過程，并且不會發生協調和綜合方面的不合理變化。（3）四維及五維模式在時間維度上所有事物都以4D形式存在，工程項目也不例外。過去，項目管理方法難以完全控制工程項目，并且在實際施工中無法有效地執行進度表。進度計劃的不確定性將導致其他計劃的制定和執行方面的偏差；萬物以5D形式存在于經濟環境中。項目的成本控制一直是一個棘手的問題，項目中任何資源或資金的使用都必須執行一定的過程。BIM模型存儲所有項目信息。事實上，模型是對實際項目的另一種表達。在BIM技術支持下,4D或5D的合理應用為業主改變了傳統CAD效果圖或手工繪圖無法實現的使用價值【6】。（4）現場整理工程項目的建設過程通常受到許多干擾因素的影響。特別是現場施工始終面臨著各種規模的挑戰，一些突發情況是由客觀因素引起的，而某些問題則是由員工的主觀因素引起的。對圖紙的理解或對風險因素的預先判斷將導致項目的管理錯誤。BIM技術的集成站點是使用計算機對施工現場進行建模。通過對建筑模型的預處理，可以提前發現建筑環境中可能出現的情況，以預先防范風險。三維BIM模型比二維結構圖更直觀。將三維模型工程模型和施工現場的運營管理結合起來,再連接互客戶端，BIM技術就實現對現場活動的最大支持價值【13】。第3章BIM技術在整個生命周期管理中的適用性分析3.1建筑項目生命周期3.1.1建筑項目生命周期管理概述建筑物的全生命周期是指從建筑構件生產到拆除和處置的全周期建筑過程。工程項目具有施工難度大、施工周期長、風險高、參與度高的特點。因此，合理劃分項目周期非常重要。通常，項目建設周期分為四個階段，即項目計劃階段、方案設計階段、施工建設階段、運營與維護管理階段。施工全生命周期管理是管理項目每個階段的全過程，涉及成本、質量、安全性和其他功能領域的內容。全過程管理的特征及表現建設項目生命周期管理的特點主要體現在以下幾個方面：（1）從全局角度選擇管理方法。根據不同項目的特征，生命周期管理是整個項目的管理。管理方法的選擇應綜合考慮項目的施工難度、規模、過程水平、類型和位置。（2）在有效的信息傳遞和共享的基礎上，建立全生命周期的信息共享和信息交流平臺，可以達到全生命周期管理的目的。否則，這項技術的應用只會成為口號，必將面臨失敗。（3）重視技術經驗的系統化和信息化。盡管管理方法正在經歷從直觀和經驗豐富的管理方法到數據輔助管理方法的轉變。但是，在實施完整的生命周期管理時，人為因素仍然會影響管理過程。諸如人為判斷、風險描述、風險識別、理解規則和思維方式等一系列管理活動將影響人類主觀因素。因此，在實施生命周期管理時，必須注意經驗積累和其他項目參考。它通過信息技術得到推廣，以使管理過程更加系統和標準化。（4）它與項目中的子系統緊密相連[4]。項目生命周期管理涉及項目管理的不同階段。此管理方法與其他子系統密切相關。這是一項具有較高計劃水平的綜合管理活動。因此，建設項目必須與其他子系統的管理活動共存。3.2BIM技術在整個項目周期管理中的適用性分析3.2.1傳統建筑項目管理存在的問題雖然項目傳統的管理模式（如圖5所示）更加普及，業主單位可以控制設計要求，有利于進行合同管理和風險管理。但存在以下幾點難題：圖5建筑項目傳統管理模式（1）業主單位可以在項目的早期階段在不同的建設階段委托項目的開發管理和設施管理，但是在缺乏工作時彼此之間必須進行必要的溝通。（2）設計者和供應商的項目管理能力仍然很弱，項目管理僅限于施工階段。（3）項目監理服務發展緩慢，監理工程師無法合理控制項目工期。協調管理更加復雜，難以控制項目的總投資，也容易相互指責。（4）中國的項目管理水平相對廣泛，國際工程項目管理咨詢公司的水平仍然很少。（5）在項目早期階段，由于開發和設施管理分離而產生的缺點。例如，它局限于他們各自的工作目標，而忽略了項目的整體利益。（6）項目由不同的組織機構進行，這將影響彼此之間的工作溝通，也將影響項目整個生命周期的信息管理。（7）二維CAD設計圖不太直觀，并且在各個行業中使用二維圖不便于協調和溝通。傳統的設計方法不利于精細化的項目管理。（8）成本數據分析能力弱，功能低，企業對項目的管理能力不強。工程造價管理需要細化到不同的施工時間，構件屬性等，很難實現全過程管理。（9）施工人員專業技能不足，材料使用不規范，施工沒有按照行業規定進行。完成工作后，無法準確預測實際效果，并且各種專業類型也會相互影響。（10）施工方過度追求項目效益，質量管理方法難以充分發揮環境因素對項目的影響[2]。因此，中國的工程管理方法需要信息技術來彌補現有項目管理的不足，而BIM技術則與當前工程發展趨勢相吻合。BIM技術的優勢BIM是通過計算機創建信息、管理信息、共享信息的數字化技術,有很多管理的優勢,如圖6所示?？梢愿爬橐韵聨c：圖6全生命周期管理的BIM整體解決方案框架圖（1）通過使用BIM技術，在項目管理過程中基本數據是準確且透明的。基于數據的分析，它可以實現對資本風險和利潤目標的短期和全過程控制。（2）基于BIM技術，可以統一管理項目預算和最終投標，并形成數據比較。（3）系統可以提供諸如工程合同，交易憑證，工程變更等附件，并對工程成本計算，項目招標，簽證管理和交易的全過程進行成本管理。（4）每個項目的BIM數據模型可確保數據的實時調整，這有利于統計信息，并便于管理每個項目的現金流量和資金狀況。（5）對每個項目的建設進度進行篩選和總結可以為管理層創造條件，使他們可以更充分地分配資源并做出決策。（6）基于BIM的4D施工虛擬技術可以提前發現施工階段的問題，并逐一進行更改以制定應對方案。（7）使施工方案和施工方案最優，在短時間內分析問題，提出改進方案，指導實際施工過程。（8）BIM技術的應用可以充分挖掘傳統施工方法的潛在信息，從而可以更有效地為工程質量管理服務。（9）除了“可視化”施工過程外，還可以隨時查詢施工期間使用的材料和施工特性。（10）使用BIM技術可以虛擬地實現資產空間的管理，并且通過建筑系統的分析技術，可以將其應用于運維階段。（11）使用BIM技術可以預處理項目中的潛在風險，從而減少經濟損失。通過對突發事件的應急響應，我們可以準確掌握建筑物的運行情況。通常，合理地使用BIM技術可以使整個項目在設計，施工以及運營和維護階段進行交互：有效地實現建立資源計劃、控制資本風險、節約能源、節省成本、減少污染的目標以及提高效率。BIM技術的合理應用可以改變傳統的項目管理理念，將建筑信息技術帶入更高的層次，從而加深建筑管理的整合。BIM技術是包含建筑物功能要求和組件性能的幾何模型信息。它使用單個建筑物信息模型來覆蓋建設項目的所有信息。例如規劃設計，施工進度，施工和維護管理流程等，其應用涵蓋了項目整個生命周期的各個階段，項目管理中BIM應用的必然性雖然我國新增房地產數目逐漸減少,但因為地域遼闊、人口眾多、東西部發展不均衡,導致城市基礎建設工程量還存在較多。隨著建筑業的快速發展,工程質量也越來越受到行業內外關注,使得管理人員、設計單位、施工企業等參與方也面臨更嚴峻的挑戰。在這樣的時代背景下,BIM技術在項目管理中的應用成為必然。隨著大規模的建設，還帶來了不正確的通信和實施環節中信息的丟失，造成了經濟損失。BIM信息集成重新定義了信息交流的過程，大大減輕了傳統技術帶來的施工難度。對社會可持續發展的需求帶來了更高的項目生命周期管理要求，以及對工程節能設計，施工管理，運行和維護的系統要求，以及國家資源規劃和城市管理信息化的應用要求。BIM技術在建筑行業的發展得到了政府高度重視和支持。2015年6月16日，住房和城鄉建設部發布了《關于促進建筑信息模型應用的指導意見》的有關文件，確定了BIM技術應用的發展目標是：到2020年底，行業一流的工程勘察設計方和一流的房屋建設單位要掌握并實現企業管理系統與其他信息技術和BIM技術的集成應用；到2020年底，在新工程項目的勘察設計階段，施工階段，運營與維護管理中，BIM項目的整合率應達到90％以上。在以國有資金為主的大中型建筑中，申報綠色建筑項目的公共建筑和綠色文明示范社區已宣告成立。各地區相繼發布了相關的政府文件和指導意見。在這樣的發展背景下，BIM技術將在項目管理的應用中越來越流行。第4章：設計階段的應用分析4.1設計階段的應用這是項目規劃和設計期間建設中非常重要的階段。在規劃設計階段整個工程施工方案,確定項目信息的組成。這個過程對于招投標工作、機械采購、施工過程、運營維護等后續階段具有決定性影響。盡管設計花費在整個工程成本中所占用比例較小,但是設計方案對工程效益的影響可達75%。在BIM技術應用領城,設計階段又是BIM模型生成的一個重要階段。所以從設計階段對整體項目的重要性,還是從BIM技術對后續應用的適用性角度而言,設計階段的BIM技術應用都成為重中之重。通常設計階段可劃分為方案初選階段、初步設計階段和施工圖設計。在實際工程中,施工圖后期設計階段還存在專項設計深化階段（一般包含鋼結構設計、玻璃幕墻設計、等專項設計內容）。設計階段的項目管理主要包含設計單位、業主單位和業主聘請的工程咨詢單位等各參與方的組織、溝通和協調等管理工作。隨著BIM技術在中國建筑領域的逐步推廣和深入應用，毫無疑問，項目設計階段將率先推廣BIM技術。基于BIM技術的設計階段必將成為工程發展的大趨勢。在設計階段如何使用BIM技術進行設計；在設計階段如何使用BIM技術進行項目管理；如何從設計階段到整個項目過程進行BIM技術的精益管理；該技術對降低工程成本，提高設計質量具有重要意義，對于降低資源能源消耗和整個項目的完成具有重要意義[7]。在設計階段將BIM技術應用于項目管理的最終目標是提高方案設計的效率，從而提高項目質量。通過加強早期決策的及時性和準確性，以減少溝通障礙和后續建筑工人的返工。按照既定的施工周期達到施工目的，減少工程投資。BIM技術為全過程提供必要的技術基礎,同時設計階段的BIM技術應用也要兼顧后續施工階段、運維階段。在設計階段，BIM技術應用的參與者主要包括設計單位，所有者單位，供應商和建筑單位，其中設計單位和所有者單位是項目的主要參與者。設計部門在這一階段使用BIM技術發揮協同作用，提高專業之間的協調能力，從而減少錯誤和遺漏的碰撞現象，并提高工程設計質量。使用BIM技術的參數設計和性能模擬分析功能可以提高項目的建筑性能和設計質量，有利于及時優化計劃和量化結果，從而實現綠色建筑設計目標。運用BIM技術的3D可視化特性,可以提高和業主單位、供貨方、施工等單位的溝通效率。幫助業主準確理解建設需求和開發意圖,提前分析施工工藝和技術難度。降低圖紙修改率和設計變更，有助于后期施工階段的綠色建造。方便后期對工程的安全設計管理、合同設計管理和信息設計。更好的工程成本控制、施工進度控制和質量控制,有效地進行與設計單位有關的組織協調工作。通過BIM技術組織應用在此階段，業主方可以提前發現計劃設計中的問題，以便重新調整計劃。通過BIM技術建立的模型信息與設計單位、施工單位進行便捷溝通。可提升溝通效率,降低溝通成本。利用BIM技術進行項目全過程管理,對控制工程總投資、控制施工進度、控制設計質量有積極作用。可以更方便地對設計合同及工程信息的管理,有效地組織和協調設計方、施工方以及政府工作。通過業主組織,可以將設計階段的BIM技術應用及時傳遞給施工單位,能有助于施工單位迅速開展施工期間的BIM技術應用，為全生命周期BIM技術應用奠定發展基礎。工程設計的任務和三個階段具體應用點參見表4.1。表4.1BIM應用清單4.2BIM技術在方案設計階段的應用方案設計工作是業主方的需求出發,依據項目原有的自然條件,為建筑物性能的總體設計方案提供空間架構設想、創意性的表現形式及結構方式的初步解決。為后續項目設計階段提供指導計劃，并對總體設計計劃進行初步評估，優化和確認。BIM技術在方案設計階段的應用主要是項目的可行性測試，是下一步加深方案工作的推導和細分。使用BIM軟件詳細分析項目的自然環境。諸如坡度、方向、高程、橫截面、填方開挖面積、輪廓線、分水嶺等因素均作為規劃設計的基礎。通過BIM軟件進行進一步建模，輸入場地的自然環境信息，模擬和分析項目的物理條件（例如氣候、風速、地表熱輻射、照明、通風等），并選擇最佳設計計劃[5]。BIM在方案設計階段的應用主要包括項目概念設計，場地布置以及方案比較選擇，該階段的項目管理也將圍繞上述應用開展和進行。4.2.1概念設計在設計階段，BIM技術的設計和應用的主要成果是三維BIM技術模型，該模型基于三維BIM技術模型來完善和改進概念設計。BIM技術的應用結果將作為進一步設計應用的基礎。在這個階段，BIM應用程序主要基于三維空間，并且軟件的選擇需要考慮后續設計的應用程序。同時，有必要使用計算機3D打印技術將虛擬BIM模型與實際3D模型結合起來，共同表達設計方案。此階段BIM技術的設計項目管理,既可以從空間層面控制和管理,也可以要求BIM技術提供指標參數。如建筑面積、外表面尺寸、功能分區和面積等。通過指標參數的快速統計為項目提供更為接近的基礎數據。同時,從概念設計階段積極采用參數化設計技術,以便于后續設計方案的調整。4.2.2場地布置場地布置是指人們為了達到某種需要,可以對土地進行改造或利用的過程,即建筑與分區。對場地進行規劃時要于場地地形相適應。場地規劃設計階段相比較概念設計階段,設計更加深入。與實際地貌的契合度更高，建議通過補充搭建場地BIM模型,與概念設計BIM技術成果進行整合分析,在此基礎上進行場地規劃設計。建議基于BIM技術引入定量的分析指標,比如分析土方平衡工程量等。通過大量的定量分析,來支持和鋪墊定性分析。提高場地和規劃設計的完整度和經濟性，減少后續設計的重復。為整體的項目管理控制水平提升做出貢獻。該階段已開始多專業的協同，要對圖形文件、模型文件的版本管理給予高度重視。BIM技術在場地規劃中的使用主要包括兩個過程場地分析和總體規劃。（1)場地分析場地分析是對項目總體位置（即建筑物的地理位置和周圍環境）的系統分析。對周圍因素（例如車輛流量，物流和人員流動）進行綜合數據分析。在現場分析中需要考慮的因素包括：確定建筑物和周圍設施，機動車出入口的位置以及自然環境的匹配。在規劃階段，需要考慮室外景觀規劃，周圍環境狀況，施工配套條件和竣工后交通狀況等。這些因素與項目的地形，植被狀況和氣候狀況密切相關。傳統的站點分析技術不足以進行定量分析，通常是因為主觀因素過大而無法處理大量工程數據信息。目前，BIM技術與GIS相結合可以模擬現場分析并獲得項目的詳細數據信息。這可以為設計人員提供有關合理的場地規劃，運輸關系以及后續設計中的項目布局的關鍵信息。利用計算機軟件對場地地形和日照陰影進行模擬分析,更好地幫助管理者把握項目的決策【8】。(2)總體規劃運用BIM模型對工程項目做總體規劃,通過模型得出大量的數據信息作為方案設計的支撐。例如，在計劃的可行性研究階段，有必要從項目類型，功能，質量等方面確定施工計劃是否在經濟上可行。BIM技術可以準確地提高可行性結果的可靠性。通過分析項目與周邊配套的關系、方位朝向、經濟指標等數據進行對比,解決建筑功能與工程投資之間的矛盾,使策劃方案更合理。為方案與設計階段提供直觀的依據。（3）方案選擇基于BIM技術的多種方案的比較和選擇是方案設計階段的應用。它可以快速選擇最佳設計方案，并為初步設計階段提供方案設計數字信息模型。具體應用是使用BIM軟件通過調整局部方案來形成多種替代方案的工程結構，機電布置，節點設計等。通過在可視的三維場景中交流，討論和決策建筑項目計劃，項目決策計劃的過程既直觀又高效。BIM技術軟件具有用于建模，渲染和動畫制作的強大技術。有效使用BIM技術可以普及和直觀地描述專業和抽象的二維圖形。這使得每個參與者和管理人員對項目的功能判斷更加清晰和有效，決策結果更加準確。您可以使用BIM技術和虛擬現實技術來模擬真實的工程支持環境。設計師獲得了仿真技術和VR虛擬現實文件的高質量渲染圖，并通過自己的想法設計和裝飾了“虛擬”房間，并可以隨意在房間中移動自己的位置。觀察設計效果直到滿意為止，以便設計師的設計意圖更加清晰，直觀和詳細。既為項目的決策單位提供直觀的感受,也能為后面的施工交付提供依據。在實際操作中,除了完全不同的建筑方案,同時也存在著一個中心方案、幾個補充方案或者微調方案。與前幾個階段相比,方案設計階段更加完善。建筑專業達到了一定的深度,其他各專業也具備了總體的框架和方案思路。此時的BIM技術應用成果對后續初步擴建設計、施工圖深化設計均有十分重要的指導意義。（4）BIM技術與項目管理此階段作為項目的重要里程碑,基于BIM技術的檢查、檢驗和定量分析就顯得尤為重要。此階段性成果一旦確定,就必須完善該項目BIM技術總體規劃和相關技術要求。如BIM模型文件分解規則、協同制度和流程等。在指導后續BIM技術的框架范圍內進行開展。此階段既包含設計自身的BIM技術應用和項目管理,同時要高度重視啟動BIM技術應用和總體項目管理工作,以便于對后續BIM技術應用進行總體管控。4.3初步設計的應用初步設計階段是方案設計和施工圖設計之間的過程，是方案設計的細分設計階段。根據項目建設的復雜性，有時有必要擴大初步設計階段。在初步設計階段，BIM應用程序主要包括結構分析、性能分析和工程計算。（1）結構分析由計算機軟件進行的最早的工程結構分析通常包括三個步驟：預處理，內力分析和后處理。預處理是通過人機交互方式輸入工程結構，機械載荷，材料特性及其他結構參數的草圖。此過程是工程結構分析中的關鍵步驟，整個分析過程會花費更多的設計時間。結構分析過程是由軟件自動執行的，其性能主要取決于軟件在不同施工條件下的內力值和內力分析過程中各組件的位移。后處理過程是將內力值與材料的電阻值進行比較，以為項目提供安全提示。根據行業設計規范，計算滿足承載能力要求的內力增強件的數量。在此過程中，幾乎沒有人為干預因素，這些因素主要由軟件自動執行。在BIM技術數據模型的支持下，工程結構的預處理也實現了自動化。通過BIM軟件，項目中的組件信息可以直接關聯并簡化為結構所需的屬性關系。該軟件可以根據構件屬性信息自動劃分結構構件和非結構構件。結構分析預處理的自動化是將非結構部件轉換為負載在結構部件上的載荷。BIM技術的結構分析主要體現在以下兩個方面：1）使用數據計算模型或IFC設計性能，例如抗震性，抗風性和耐火性。2）計算機結構的計算結果存儲在BIM模型或信息管理平臺中，方便后續階段。（2）性能分析建筑師使用BIM軟件在設計階段為創建的虛擬建筑模型提供了大量項目信息。只要將相關的性能分析軟件導入到BIM模型中，就可以獲得相應的分析數據。過去，CAD時代要求設計人員花費大量時間輸入項目數據和信息，現在可以通過軟件自動完成這些工作。BIM軟件大大減少了工作時間、提高了設計效率、并優化了對業主的服務質量。性能分析主要包括以下幾個方面：1）分析能耗：評估和計算建筑物能耗以優化能耗性能。2）光分析：分析建筑物所在位置的日光性能，分析室內光源，照明以及匹配的景觀可見性。3）分析設備系統：在機電設計中：管道，通風，負荷計算分析，通過計算機模型輸出溫度負荷的計算分析，舒適度模擬，氣流模擬等。4）環境評估：為規劃方案優化分析，數據分析和節能設計，太陽能利用和建筑遮陽，照明分析利用和建筑照明。通過BIM技術數字模型中包含的結構圍護結構傳熱信息，可以直接分析建筑物的能耗，并可以使用玻璃透射率數據分析室內照明條件，并通過使用BIM技術提高環境分析的效率軟件。同時，建筑性能分析的缺點可以很快地反饋給模型的改進，從而確保了性能分析數據在項目計劃設計過程中的應用[7]。（3）計算工程量工程量中工程量的計算是最繁瑣，關鍵的部分。傳統的成本模型需要大量的人力資源來理解設計意圖并閱讀圖紙。使用BIM技術協助工程量的計算和成本控制可以提高工程量的計算速度。通過計算機軟件建立的三維模型可以加快項目信息的輸入。如圖7所示。目前，根據該模型，某些家用軟件可以自動生成符合國家定價標準的工程量清單和相關成本報告。將來，計算機輔助功能將成為行業應用程序的主流。通過應用BIM技術，可以快速計算和查詢各個組件的工程量，并精細控制建筑材料的計劃和使用，避免材料浪費。例如，使用BIM信息功能可以準確地提取項目中防火門的準確數量數據，防火門的樣式和尺寸，甚至可以計算防火門把手的細節。此過程通常包括以下方面：圖7智能化工程量計算流程圖1）土方量的計算使用BIM工程量計算軟件可以直接計算土方量。根據計算機模型中的一樓面積的計算，成本人員在軟件系統中提取所需的工程量。使用BIM模型計算建筑物中條形基礎的基礎槽所需的土量。通常，根據國內工程測量規范中的計算規則，在BIM工程量計算軟件的屬性中設置組件參數和計算公式，并直接使用該軟件系統計算土方開挖的土方總量。2）基本工程量的計算BIM工程量計算軟件帶有一個表格功能，該功能可以計算所需的基本工程量，還可以通過屬性窗口在任何位置獲取基本工程量?？梢愿鶕咀迥０寮瘜Υ蠖鄶祷A類型進行建模。如果軟件中沒有用于某些特殊基礎的特定建模方法，則可以通過軟件的基本工具（例如，梁，板，柱等）對其進行修改，以進行建模。但是，有必要改變構件的屬性信息以使其與其他建筑類型的構件區別開來，這有利于工程量的信息統計。3）混凝土構件工程量的計算工程量計算軟件可以準確地獲得建筑梁，平板，柱，墻的工程量，與國內工程通用規范一致。對于單個混凝土組件，BIM軟件可以根據表單信息直接計算相應的工程量。但是，在計算混凝土板和墻構件的工程量時，應扣除預留孔的數量。使用由軟件工具修改的功能，可以根據組件的類型來修改組件的位置，并扣除物理連接處的重復工程量。優先保留主要部件的工程量，并在扣除后將次要部件的統計信息修改為準確的數據，以免造成部件工程量數據統計的誤差。4）加固工程量的計算BIM技術結構軟件系統在工程柱、梁、墻、地基和結構板中提供了鋼筋建模工具。通過創建新族或鋼筋系統族來選擇鋼筋類型。鋼筋的所需長度被認為是根據鋼筋測量差的精確長度來計算的。5）工程量計算墻壁的體積和面積可以通過BIM工程量計算軟件精確計算。軟件中的墻有多種建模方法。一種方法是根據墻的位置和尺寸來對實際設計尺寸進行系統建模。將墻與其他構件邊界對齊。該建模方法符合常規設計順序。建模效率低，并且容易發生錯誤。另一種方法是將墻直接設置為結構立面或地板建筑物，就像將組件“嵌入”到墻中一樣，這大大提高了建模速度[2]。（4）協同設計與碰撞檢測在傳統的項目設計中，每個設計專業人員都負責該專業內的設計。設計專業之間的協調活動通常通過項目設計專業協調會議或雙方提交設計材料來實現。在許多實際項目中，由于專業之間的不適當協調而引起的沖突非常普遍。專業之間的不充分協調導致了施工過程中的沖突和工程變更。BIM技術為設計工作的專業協調提供了兩種解決方案。首先是使用有效和適當的專業協作方法，以防止在設計過程中發生大量專業沖突。另一種是檢測，查找原因并糾正建筑模型的各種專業模型之間的沖突，即碰撞檢查。如今，碰撞檢測已成為BIM技術的關鍵技術手段。實踐證明，BIM技術的碰撞檢測在項目中取得了良好的效果。1）協同設計傳統的協作設計主要是指使用網絡設計的交流方法和過程設計的組織形式。其中包括：CAD圖形文件，網絡視頻會議，建立數據庫以及借助軟件進行管理。2）碰撞檢驗一維圖紙有很大的局限性不能對空間事物表達,使得設計圖紙中存在許多的設計盲區。目前大多數設計方式為“隔斷式”設計,各參與方之間依據人工協調項目內容相互專業區分,這也存在專業間相互碰撞現象。與此同時，機電專業設備和管道布置還存在碰撞現象。即實際構件、管線間不存在碰撞現象,但在安裝時會造成人員和機械不能到達具體位置的問題。通過使用BIM技術，可以將兩個不同的專業模型集成到一個數據模型中，并且可以通過軟件功能執行空間位置沖突檢查，以找到兩個專業組件之間的位置沖突點[1]。手動確認位置沖突后，軟件可以向可疑點報告。沖突檢查通常從初步設計階段開始。隨著軟件的更新和開發，在工程模型上將重復“沖突檢查，確認修改和更新模型”的過程，直到所有沖突點都被檢出并進行了修改。如果檢查結果中發現的沖突數為零，則表示已達到100％的設計協調。通常，不同的職業是分開設計和建模的，因此這兩個職業之間的沖突很常見。碰撞檢查將涵蓋任意兩個專業之間的沖突關系，例如：①工程結構專業，標高設置，立柱之間位置不一致或橫梁與門設置之間存在沖突。②機械設備專業，管道與零部件沖突。③設備內部，各行業的布置與管道沖突。④設備安裝及室內裝修，管道與室內防水設備沖突。碰撞檢查過程是需要組織和計劃管理的過程。檢查人員也被行業人員稱為“BIM協調工程師”。檢查員將負責對結果進行標記，提示，跟蹤和修改。協同設計和碰撞檢測是BIM技術在設計階段信息化特性的直觀體現。在此階段要從信息化工作的角度進行項目管理,同時要求BIM設計單位提供成果,同步提交碰撞檢測報告,并對零碰撞進行梳理歸類和書面說明。（5）BIM技術與項目管理本階段的設計工作需要多個專業技術人員、多種軟件來共同完成。本階段的設計項目管理既要結合各專業特點,又要與多專業協同工作和協同分析。在初步設計階段可以使用BIM軟件建立模型并檢查每個立面的一致性。在初步設計階段，分析校正后的建筑模型以生成施工圖和節點的大樣本圖，以形成結構模型并設計二維圖。值得一提的是本階段在傳統模式下已形成了多款三維設計軟件。這些軟件都屬于廣義的BIM技術軟件,各軟件公司也在積極的建立數據互通共享渠道。此階段的BIM技術管理工作要做好多專業、多種軟件的協同和工作組織工作,要高度重視信息管理工作。4.4設計階段的應用施工圖設計是重要的工程設計階段，為項目設計和施工搭建橋梁。這個階段主要通過計算機繪圖表達項目的設計意圖。作為現場施工的基礎，構建專業模型和優化設計是施工圖設計階段的一項復雜任務。信息模型包括各種專業：結構專業，給排水專業，供熱通風專業，電氣等專業。在建模的基礎上，根據施工設計知識框架體系，對施工圖進行碰撞檢測，三維管線綜合等，完成施工圖設計的整體優化。根據對會影響凈空需求的零件的分析，我們將優化機電空間布局和凈空的設置。BIM在施工圖設計階段的應用主要包括各專業之間的協同作業的施工圖生成、三維渲染圖生成等。其中對于工程量計算和結構分析是在初步設計階段的基礎上進一步的深化。4.4.1施工圖紙生成設計工作最重要的形式是施工圖生成。施工圖是包含大量組件屬性注釋的圖，施工方法主要是手動操作，其作用不可替代。CAD技術的使用大大提高了設計人員手動繪制工程圖的效率。傳統的手工圖紙的問題也很明顯。生成施工圖后，如果零部件的設計發生更改，它將同時影響與該零部件相關的多個施工圖。例如，如果墻的大小發生變化，則包含墻的建筑平面圖和立面圖需要重新修改和更正。圖紙中的此更改會影響進度。運用BIM技術建立的模型是完整描述空間關系與構件類型的數據模型,施工圖紙可以看成建筑模型在某一角度上的投影圖。通過模型自動生成施工圖紙是一種理想的圖紙產出方式。對于模型信息的唯一來源，對項目設計的任何必要修改都將反映在建筑模型中。BIM軟件可以根據模型中已修改的信息實時更新與組件修改有關的所有結構圖。從施工圖到模型的自動更新將減少大量的修改時間并減少設計人員的工作量。目前，軟件的自動繪圖功能正在不斷更新，實際項目的應用需要人工干預。隨著軟件技術的不斷更新,設計功能會逐漸強大,工作效率會逐步提升。4.4.2三維渲染圖生成三維渲染和施工圖紙的生成是相同的操作方法，是工程設計階段的重要顯示方法。它不僅能向業主單位顯示建筑仿真效果，而且可用于團隊溝通。三維渲染圖也是在規劃設計階段需要交付的重要結果之一。BIM軟件自己的渲染功能可以從建筑模型的各個角度渲染施工圖紙。同時，該軟件具有3ds最大軟件接口，支持3D模型數據的導出。軟件的渲染步驟通常與設計人員目前常用的步驟類似，即：創建3D圖形和設置輸入→渲染材質的外觀→設置照明條件以呈現數據→執行渲染→保存渲染。三維渲染圖生成和施工圖紙生成是同一種操作方法,第5章：施工階段的應用分析5.1施工階段的應用和招投標應用BIM技術在項目建設階段的應用主要有五個部分,分別為：項目招投標階段、工程深化設計階段、施工準備階段、建造階段和項目交付階段。具體各階段的應用點見表5.1。表5.1BIM應用清單5.1.1BIM技術在招投標階段的應用結合信息時代BIM技術的信息、參數和視覺特征，結合信息時代網絡技術、客戶技術、大數據、自動化機械設備等先進軟硬件設備，在實際項目中充分展示了BIM技術的特點。BIM技術在項目招投標階段得到了廣泛的應用，大大提高了招投標工作的效率和質量?；谝陨咸攸c,BIM技術在施工招投標階段的主要應用優勢體現在以下幾點：（1)通過可視化可以使標書得到更好的展示和表達,提升標書的表現力。（2)通過數據信息可以提升投標工程量計算的效率,節省大量的人力資源。（3）通過信息技術可以提高技術標準的質量，提高業務標準，促進企業報價和技術方案的統一協調。（4）通過綜合應用BIM技術可以優化技術標準，提高工程質量、施工進度、文明施工等方面的內容。進而降低施工成本、提升中標率和競標實力。商務標書的編制可以從宏觀的兩個方面進行總結。第一：準確計算工程量。第二：制定合理的項目清單，確定項目總價。由于市場競爭日趨透明,同時施工的不確定性因素日益增多,使報價技巧在商務標編制中更加重要,人員必須將更多的時間花費在投標報價技巧上。這就給商務標編制提出了兩方面要求:第一：工程量計算要更加快速;第二：投標報價要更加合理。通過BIM模型軟件可以快速提取各專業工程量數據，對各專業工程量數據進行分析計算，從而滿足投標中不同參與方對工程量的需求。與傳統的手工計算工程量相比,運用BIM技術工程量計算的商務標書計算軟件具有以下優勢：1)提升計算效率。能滿足模型精度投標需要的情況下,可以使用軟件計算各類構件工程量。對于工程中所有工程量提取過程僅需幾分鐘,相比較手工計算工程量節省大量計算的時間。但是，提取BIM模型下所有組件的工程量基于相同的數據模型，而不是計算所有人員的工作量這種工程量計算技術可明顯的降低人員投入。2)計算工程量準確性提高：軟件計算工程量可以精確的自動計算到每個工程的構件。不會存在重復和遺漏，計算數據可達到與模型100%的一致。當模型發生變化時相應的工程量會隨之改變,不會出現因更新不及時造成的工程量偏差。目前國內使用BIM技術進行企業招標計算將帶來許多問題。首先，在招標階段，少數業主單位向招標單位提供施工模型，招標單位需要重新使用二維繪圖建模?？紤]到計算確切工作量所需的時間，投標效率可以降低。其次，在招投標階段建立BIM模型的人員為設計人員或專業BIM人員，他們普遍缺乏業務經驗，通常建立信息模型不能滿足商務工程計算的要求。第三,目前行業內商務工程量計算通常采用圖形計算的方法。依據CAD圖紙建立BIM模型得到構件工程量,但運用商務系統軟件在投標階段會建立三維工程量計算模型。這時建立的三維模型僅含有工程量計算所需的構建屬性,不是實際意義上的BIM模型。通常投標階段的BIM工作考慮到以可視化為主,投標工作人員可依據商務工程量計算模型為可視化的技術標展示。通過BIM技術軟件輔助商務標工程量計算時,商務系統與技術系統同時進行協作。通過確立建模的標準，避免建模的重復發生。（2）商務標報價商務標書編制中極為重要的工作內容是商務標報價,商務標報價會對投標成敗起到決定性的作用,因此報價必須嚴謹精確。商務標書中的報價也是體現施工企業技術水平、管理水平的重要指標,報價數據更多地取決于企業自身。傳統商務標書中的價格多數根據工作經驗及市場詢價填報。這種填報方式對投標人的工作經驗產生依賴性，導致因為經驗的限制不能真實體現企業的管理水平。投標期間的頻繁詢價,會對投標效率產生相應影響。首先,企業根據施工真實成本情況收集信息，通過統計分析得到能夠真實反應企業管理水平的報價,形成投標報價庫。當進行商務報價時，通常可以從報價中提取數據。不僅節省了綜合價格和詢價時間，報告中的數據信息還可以真實反映項目水平。5.1.2BIM技術輔助技術標編制編制技術標的內容,可以總結為兩個方面。其一：根據招標圖紙的內容和招標文件的要求選擇合適的施工部署、工藝方案和管理方法。其二：選擇的部署、方案,通過準確的、簡明的方法表達給招標人。傳統的投標過程中受到技術手段和表現方法的限制,這兩方面工作始終面臨很大的困難。尤其是面對結構復雜、體量大、技術難度大的工程,對技術標的苛刻要求時,實施工作時困難就更加明顯。一方面是施工工藝和管理方法復雜，難以攻破；另一方面是通過傳統的文字和二維圖紙難以簡明、清晰的對復雜工藝進行準確的表達。這就使得在很長一段時間,技術標編制的質量沒有明顯的改觀。BIM技術的應用能夠幫助投標人員解決這兩方面問題:首先,BIM技術可視化能力能幫助投標人員進行施工部署和方案工作。通過方法推敲、驗證得到最優化的施工部署。其次,BIM技術的綜合應用能為項目管理提供有效的方法和高效的協同機制。發揮各部門、各崗位人員的作用,通過協同解決管理上的難題。最后,BIM技術能夠可視化表達，可以生成有關的圖表、數據，以提高標書的表現力。5.2施工準備和輔助施工組織設計應用5.2.1準備施工階段應用施工階段的準備工作包括項目建設前完成的所有準備工作。施工準備工作不僅在施工之初完成，施工開始后按照施工組織計劃進行整個工程建設。BIM技術在施工階段的應用主要是協助施工前工作，充分發揮其作用，合理利用資源，加快施工進度，提高工程質量，確保施工人員安全，減少工程損失，獲得較高的經濟效益。在西方發達國家，建設階段的編制包括三個部分：報價、設計、進度。BIM技術在施工階段的應用主要體現在虛擬施工上。虛擬施工管理是一種通過BIM技術軟件與施工方案相結合的施工模擬，整個虛擬施工過程不消耗工程資源。根據施工過程的可視化效果和預處理結果，通過該技術降低工程造價，加強施工過程管理者對工程的控制。虛擬施工對實際施工階段的優勢可以概括為以下三點：（1）施工方法可視化使用軟件虛擬施工模式可以使施工過程直觀可視化,可以直接將施工進度計劃與實際施工情況進行對比。進行相互之間協同工作,對于項目施工單位、監理單位甚至非工程行業人員都對項目的情況熟悉。通過對實際施工過程可視化處理,使BIM技術為施工參與方交流的建立溝通渠道。通過虛擬施工模擬減少了施工人員熟悉項目施工工序、施工作業的時間,減少了施工人員在項目初期因為施工變更而導致在時間和成本的浪費。另外,通過技術軟件可以加快培訓工程人員的速度,做到工程各項內容的人人參與。通過5D模型平臺全真虛擬施工過程，逐個目視模擬施工過程，對施工過程是可預見的。改變傳統的施工管理模式。在可視化施工過程之前，所有參與者都清楚地了解施工過程和內容，從而促進所有參與者在施工過程中的溝通。它是評價施工技術、分析問題、預測施工風險的最有效手段。（2）工藝施工方法驗證BIM技術可以模擬整個施工過程的模擬操作，施工參與者可以通過軟件了解施工活動的每一步。施工過程中出現問題的，施工人員和現場技術人員可以提出新的施工方法，模擬新的施工方法。通過技術軟件驗證能否執行，判斷施工過程問題并有效解決。（3）控制施工組織管理是進行科學管理的重要手段。它決定了施工前的準備、當事人之間的協調以及施工過程中的工程資源。BIM技術軟件對施工的關鍵部分進行可視化仿真，并通過施工網絡圖優化方案。模擬和分析施工重要方面的改進措施，以提高施工規劃的可執行性。利用BIM技術軟件進行施工組織設計計算機模擬練習，提高復雜建筑系統的可執行性。使用BIM技術，完全模擬施工組織，管理人員可以直觀地了解施工過程的所有流程和關鍵節點。切實把握工程中的難點和重點，進一步優化施工方案，提高施工效率和方案可行性。根據模型輸出施工圖片，作為施工說明或技術要求分發給施工人員，為指導現場施工工作，現場施工管理人員按照圖紙進行施工指導。根據設計和現場施工環境，BIM技術在虛擬施工中采用五維模型。選擇施工機械和操作模式，確定施工順序、所需臨時設施數量和安裝位置等信息。5.2.2施工組織設計階段應用施工組織設計一般包括方案部署、進度規劃、施工計劃、技術指標等。BIM技術輔助施工組織設計是利用軟件作為工具直接設計，或依靠模型對施工過程進行校對。創建模型的BIM是虛擬構造的過程。在有效施工計劃的指導下，施工過程的順利實施，主要基于施工計劃的制定和管理人員的工作經驗。建筑解決方案的可執行性一直是業界關注的問題。由于建筑產品不能復制，施工設計也是不可替代的。一般項目竣工交付，一套完整的施工設計方案進行體現。計算機施工仿真技術不僅可以檢測施工方案的可行性，而且