第 1章 概 述 学习目标 了解 BIM的概念，掌握 BIM技术特性，理清 BIM技术在项目的设计、 施工、运维等各阶段的应用价值。 本章结合高技能人才培养目标要求，围绕 BIM技术基于项目或企业 应用开展系列分析，帮助广大 BIM技术人员掌握 BIM应用思路和方法， 教学视频： 结合专业知识把 BIM技术深入应用到项目实施过程中，把 BIM价值发挥概述 到最大化。 1.1 BIM的概念 建筑信息模型（ Building Information Modeling，BIM）是一个完备的信息模型，能够 将工程项目在全生命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方 便被工程各参与方使用。通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为工程设计和 施工提供相互协调、内部一致的信息模型，使该模型达到设计施工的一体化。各专业协 同工作，从而降低工程生产成本，保障工程按时按质完成。对于项目或企业而言，要把 BIM价值发挥得淋漓尽致， BIM技术的关键是模型数据结构信息标准化、集成应用流程 化、项目参建方信息共享无损化。同时要做到这三点的前提是 BIM基础模型标准化。 理解 BIM时要阐明以下几个观点。 （1）BIM不是指一款具体的软件，而是一种技术和流程。 BIM的实现需要依赖多款 软件产品的相互协作。有些软件适用于创建 BIM模型（如 Revit、Bentley、Civil 3D等）， 有些软件适用于做建筑性能分析（如 PKPM），有些软件适合做施工模拟（如 Navisworks、 Fuzor和 Synchro 4D），有些软件适合做基于 BIM模型的造价算量（如晨曦、广联达、鲁 班），还有一些软件可在有标准化模型的基础上做项目管理和运维管理。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基于 BIM的理念进行数据交流，以支持 BIM 流程的实现。 （2）BIM不等同于三维模型，也不是三维模型和建筑信息的简单叠加。虽然我们常说 BIM是建筑信息模型，但 BIM实质上关注的并不只是模型，而是添加到模型中的建筑 信息，以及在不同项目阶段参建方如何应用这些建筑信息实现智慧建造。 （3）BIM不仅是一种设计工具，更是一种先进的项目管理流程和项目管理理念。 BIM 的目标是在整个建筑项目全生命周期内，整合各参建方建筑信息，优化设计方案，减少 错误，实现项目精细化管理，最终实现建筑业提质、增效，减少资源浪费。 1.2 BIM应用价值 BIM独特的技术在工程项目的不同阶段发挥着不同的作用，如图 1-1所示。 .................................................................................................................................................................................................... ........................................................................ ........ ........................ ............. ........ ............................................ ........ .................. 图1-1 BIM技术在工程项目各阶段的应用价值 第1章 概 述 3 BIM的提出和发展对传统建筑业的转型升级产生了重大影响。 BIM技术的应用可大 幅度提高建筑工程的集成化程度，促进建筑业生产方式的转变，提高工程在全生命周期 中投资、设计、施工、运维的质量和效率，提升科学决策和精细化项目管理水平。对于投 资，有助于业主提升对整个项目的掌控能力和科学管理水平、提高效率、缩短工期、降低 投资风险；对于设计，有助于支撑绿色建筑设计、强化设计协调、减少因“错、缺、漏、 碰”导致的设计变更问题，促进设计效率和设计质量的提升；对于施工，有助于支撑工业 化建造和绿色施工、优化施工方案、促进工程项目实现精细化管理、提高工程质量、降低 成本和安全风险；对于运维，有助于提高资产管理和应急管理水平、有效节约国家资源。 BIM的特性主要有以下几点。 1.可视化（Visualization） BIM可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，不仅可以用作效果图 的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都 在可视化的状态下进行。 2.模拟性（Simulation） 模拟性并不是只能模拟设计出建筑物模型， BIM模拟性还可以模拟无法在真实世界中 进行操作的工作。如设计阶段进行 3D模拟，绿建分析；招投标阶段和施工阶段进行 4D 模拟，根据施工的组织设计模拟实际施工过程，从而确定合理的施工方案来指导施工过程； 还可以进行 5D模拟（基于 3D模型的造价控制），从而实现成本控制；后期运营阶段可以 模拟日常紧急情况的处理方式，如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。 3.协调性（Coordination） 协调性是建筑业中的重点内容，不管是施工单位还是业主以及设计单位，无不在做着 协调及相互配合的工作。一旦项目在实施过程中遇到了问题，就要将各相关人员组织起来 开协调会，找到各施工问题发生的原因及解决办法，然后出变更方案，做相应的补救措施。 BIM的协调性可在建筑物建造前期对各专业碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供优化 依据，方便快速提出解决方案。 4.优化性（Optimization） 优化受三种要素的制约：信息、复杂程度和时间。 BIM模型提供了建筑物实际存在的 信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后实际存在的信息。 BIM的优化可以做以下工作。 1）项目方案优化 把项目设计和投资回报分析结合起来，设计变化对投资回报的影响可以实时计算出来， 使业主对设计方案的选择不局限在形状的评价上，而更多的可以使业主知道哪种项目设计 方案更有利于自身的需求。 2）特殊项目的设计优化 裙楼、幕墙、屋顶、大空间等异形设计占整个建筑的比例不大，但工作量、工作难度 以及投资往往要多很多，对这些内容的设计和施工方案进行优化，可以带来显著的工期和 投资方面的改进。 5.可出图性（Portability） BIM并不是为了出建筑设计图纸和一些构件加工图纸，而是通过对建筑物进行可视化 展示、协调、模拟、优化后，帮助业主出以下图纸。 （1）综合管线图（通过碰撞检查和设计修改，消除了相应的错误以后出可指导施工的 综合管线图）。 （2）综合结构预留洞口图（预埋套管图）。 （3）碰撞检查侦错报告和建议改进方案。 6.参数化（Parameterization） 参数化建模是指通过设置参数建立和分析模型，简单地改变模型中的参数值就能建立 和分析新的模型。 BIM中图元是以构件的形式出现，这些构件之间的不同是通过参数的调 整反映出来的，参数承载了图元作为数字化建筑构件的所有信息。 1.3 BIM应用关键 标准化的落地实施手段和体系化的战略思考与规划为 BIM在项目和企业的成功应用 保驾护航。统一 BIM模型创建标准及信息管理标准，将实现 BIM模型在建筑设计、施工 和运维全生命周期的最大化应用价值。体系化应用就是综合考虑 BIM技术在设计、算量、 施工阶段以及运营维护阶段的全过程应用，以及建材厂商和产品构件库的大数据应用，包 括模型中附带的信息如何在构件生产，设计阶段的分析计算，工程算量、结算、施工阶段 如何应用模型信息进行施工的进度、安全、成本、质量的四控管理，最后形成竣工模型传 递到建筑物后期运营维护阶段的各种数据信息的分析应用。模型及信息的合理创建及有效 传递是 BIM技术体系化应用的关键，体系化的 BIM应用才能事半功倍，真正实现 BIM技 术在全行业的落地应用。 1.4 BIM技术给建筑业带来的影响 国内工程建设行业采用传统的“设计—招标—建造”模式。项目参建方在合同的约 定下行使各自的权利，履行各自的义务，都期望通过明确划分项目参建方的权、责、利 来提高项目效益；同时也为各自利益而绞尽脑汁。传统的生产和管理方式，如设计 中“抛过墙式”的专业协调方式、工程预算中“照图扒筋算量”的结算方式，以及设计、 第1章 概 述 5 施工、运维相互割裂的行业管理方式等，造成了在建筑全生命周期各阶段信息的大量丢 失和重复工作。 BIM运用最大的受益方为业主方， BIM运用得越早，受益越高，也就是在设计环节 运用时，受益最大。最近新兴的“设计—建造” EPC总承包模式是指 EPC承包商将工程 项目过程中的设计、采购、建设所有阶段承包。采用此种承包模式，业主将项目建设风险 转移给 EPC承包商，有效地解决了设计与施工的衔接问题、减少采购与施工的中间环节， 顺利缓解施工方案中的实用性、技术性、安全性之间的矛盾，并使得工作范围和责任界限 清晰。业主主要是通过 EPC合同对 EPC承包商进行监管，但在 EPC模式下，业主对工程 实施过程的参与程度低，所以控制力度较低。如果业主方要实现对项目的设计、建造进行 全权把控和策划，以实现项目的周期最短化、利益最大化， EPC模式也不会是终点。另外 一种“一体化工程交付”服务模式，即整个建造过程由业主领导，从项目策划期便将建造 过程所有的参与方集合在一起，集思广益，基于 BIM技术对项目的设计、建造进行全权 把控和策划，以实现项目的周期最短化、利益最大化。在这个过程中，为了调动参与方的 积极性，业主将实施“利益共享计划”，将成本节约后所得利润全部分享给参与方。这个 计划极大地调动了参与方的积极性，并对项目成本和时间的节省，以及信息量的存储都起 到了很大的作用，如图 1-2所示。 1432 ..................................................BIM.............. ... ..................... ........... 图1-2 项目不同阶段投资控制影响力 由图 1-2可以看出，项目早期进行方案变更对项目成本和功能的影响是最大的，同时 优化设计的费用也较低；而在项目后期进行方案优化对于成本和功能的影响会逐渐减弱， 与此相对的费用和成本则会水涨船高。随着 BIM技术的发展、国家相关政策及规范的逐 步完善，建筑业将透明化，相关管理人员和管理部门有了强大的信息对称能力，很多项目 管理、企业管理和行业管理的难题将迎刃而解。原有的一些产业机制可以大大得到改进， 旧的生产关系将被瓦解，从而催生一批新的商业模式，最终实现建筑业提质、增效，节约 国家资源。 第2章 BIM建模流程及思路 学习目标 掌握BIM应用流程（模型应用阶段、模型拆分和整合、模型应用规划） 等建模前需要做好的准备工作和BIM规划思路（模型精度、BIM资源准备、 项目样板制定）等BIM应用标准和关键资源。 清晰的Revit建模思路和标准化的建模流程可以给BIM技术人员带来 事半功倍的效果，在开始建模前我们必须制定BIM模型搭建思路和搭建流 程，如图2-1所示，以辅助我们进行Revit模型搭建。 ........................ BIM........................................................................................................................................................................................LOD100..② LOD200..③..LOD300 ④..LOD400..⑤ LOD500 ............................ ③........................................................③..................................................................................................③..................................................③.............. 图2-1 BIM模型搭建思路和搭建流程 教学视频： BIM建模流 程及思路 学习目标 掌握BIM应用流程（模型应用阶段、模型拆分和整合、模型应用规划） 等建模前需要做好的准备工作和BIM规划思路（模型精度、BIM资源准备、 项目样板制定）等BIM应用标准和关键资源。 清晰的Revit建模思路和标准化的建模流程可以给BIM技术人员带来 事半功倍的效果，在开始建模前我们必须制定BIM模型搭建思路和搭建流 程，如图2-1所示，以辅助我们进行Revit模型搭建。 ........................ BIM........................................................................................................................................................................................LOD100..② LOD200..③..LOD300 ④..LOD400..⑤ LOD500 ............................ ③........................................................③..................................................................................................③..................................................③.............. 图2-1 BIM模型搭建思路和搭建流程 教学视频： BIM建模流 程及思路 2.1 明确 BIM模型搭建阶段 在进行 BIM模型搭建前我们需要认识清楚搭建模型的用途，再根据相关 BIM模型搭 建标准进行模型搭建。具体可分为以下几个方面。 2.1.1方案设计阶段 方案设计阶段的 BIM应用主要是利用 BIM技术对项目的设计方案进行数字化仿真模 拟表达以及对可行性进行验证，对下一步深化工作进行推导和方案细化。利用 BIM软件 对建筑项目所处的场地环境进行必要的分析，如坡度、坡向、高程、纵横断面、填挖量、 等高线、流域等，作为方案设计的依据。利用 BIM软件建立建筑模型，输入场地环境相 应的信息，进而对建筑物的物理环境（如气候、风速、地表热辐射、采光、通风等）、出 入口、人车流动、结构、节能排放等方面进行模拟分析，选择最优的工程设计方案。因此， 我们搭建方案设计阶段的 BIM模型只要能满足方案设计阶段的需求模型元素即可。 2.1.2初步设计阶段 初步设计阶段是介于方案设计和施工图设计之间的过程，是对方案设计进行细化的阶 段。本阶段主要包括深化结构建模设计和分析核查，推敲完善方案设计模型。应用 Revit 软件，对专业间平面、立面、剖面位置进行一致性检查，将修正后的模型进行剖切，生成 平面、立面、剖面，形成初步设计阶段的建筑、结构模型和二维设计图。因此，我们搭建 初步设计阶段的 BIM模型只要能满足初步设计阶段的需求模型元素即可。 2.1.3施工图设计阶段 施工图设计阶段的 BIM应用是各专业模型构建并进行优化设计的复杂过程。各专业 信息模型包括建筑、结构、给排水、暖通、电气等。在此基础上，根据专业设计、施工等 知识框架体系，进行碰撞检测、三维管线综合、竖向净空优化等基本应用，完成对施工图 阶段设计的多次优化。针对某些会影响净高要求的重点部位，进行具体分析并讨论，优化 机电系统空间走向排布和净空高度等。因此，我们搭建施工图设计阶段的 BIM模型只要 能满足施工图设计阶段的需求模型元素即可。 2.1.4施工图深化设计阶段 施工图深化设计阶段的 BIM应用主要体现在施工图深化设计、施工方案模拟及构件 预制加工等优化方面。该阶段的 BIM应用对施工图深化设计的准确性、施工方案的虚拟 展示以及预制构件的加工能力等方面起到了关键作用。施工单位应结合施工工艺及现场管 理需求对施工图设计阶段模型进行信息添加、更新和完善，以得到满足施工需求的施工作 土木建筑工程BIM技术——Revit建模与应用8 业模型。如搭建的BIM模型是为施工图深化设计阶段服务，我们搭建的模型只要能满足 施工图深化设计阶段的需求模型元素即可。 2.1.5施工过程阶段 施工过程阶段是指自工程开工至竣工的实施过程。本阶段的主要内容是通过科学有效 的现场管理完成合同规定的全部施工任务，以达到验收、交付的条件。基于BIM技术的 施工现场管理特性，一般是将施工准备阶段完成的模型配合选用合适的施工管理软件进行 集成应用，不仅是可视化的媒介，还能对整个施工过程进行优化和控制，因此，我们搭建 施工过程阶段的BIM模型只要能满足施工过程阶段的需求模型元素即可。 2.1.6运维管理阶段 运维管理阶段的BIM应用是基于业主设施运营的核心需求，充分利用竣工交付模型， 搭建智能运维管理平台并付诸具体实施过程。主要工作包括运维管理方案策划、运维管理 系统搭建、运维模型构建、运维数据自动化集成、运维系统维护五个步骤。其中，基于 BIM的运维管理的主要功能模块包括空间管理、资产管理、设施设备维护管理、能源管理、 应急管理。运维管理阶段的BIM模型搭建应满足运维信息需求。 2.1.7明确模型精度 模型精度为BIM建模人员指明建模深度并清晰地认识模型创建依据，以“模型精度 等级（Levels of Detail，LOD）”来定义BIM模型中建筑构件的精度。BIM构件的详细等 级共分为5级。 （1）LOD100——概念性，表示几何数据，或线条、面积、体积区域等。 （2）LOD200——近似几何，以3D显示通用元素，包括最大尺寸和用途。 （3）LOD300——精确几何，以3D表达特定元素，具体几何数据的3D对象，包含 尺寸、容量、连接关系等。 （4）LOD400——加工制造，即为加工制造 图，用以采购、生产及安装，具有精确性的特点。 （5）LOD500——建成竣工，建筑部件实际 成品。 2.2 BIM资源准备 2.2.1软件准备 BIM软件选择是BIM模型搭建的最重要环节。正确选用BIM模型搭建需要的BIM软 件应明确BIM模型应用目标，对主流的BIM软件进行深入调研，综合考虑软件主要性能 LOD100~LOD500的具体模型 精度可参照国家BIM模型搭建标准 执行。 说明 8 业模型。如搭建的BIM模型是为施工图深化设计阶段服务，我们搭建的模型只要能满足 施工图深化设计阶段的需求模型元素即可。 2.1.5施工过程阶段 施工过程阶段是指自工程开工至竣工的实施过程。本阶段的主要内容是通过科学有效 的现场管理完成合同规定的全部施工任务，以达到验收、交付的条件。基于BIM技术的 施工现场管理特性，一般是将施工准备阶段完成的模型配合选用合适的施工管理软件进行 集成应用，不仅是可视化的媒介，还能对整个施工过程进行优化和控制，因此，我们搭建 施工过程阶段的BIM模型只要能满足施工过程阶段的需求模型元素即可。 2.1.6运维管理阶段 运维管理阶段的BIM应用是基于业主设施运营的核心需求，充分利用竣工交付模型， 搭建智能运维管理平台并付诸具体实施过程。主要工作包括运维管理方案策划、运维管理 系统搭建、运维模型构建、运维数据自动化集成、运维系统维护五个步骤。其中，基于 BIM的运维管理的主要功能模块包括空间管理、资产管理、设施设备维护管理、能源管理、 应急管理。运维管理阶段的BIM模型搭建应满足运维信息需求。 2.1.7明确模型精度 模型精度为BIM建模人员指明建模深度并清晰地认识模型创建依据，以“模型精度 等级（Levels of Detail，LOD）”来定义BIM模型中建筑构件的精度。BIM构件的详细等 级共分为5级。 （1）LOD100——概念性，表示几何数据，或线条、面积、体积区域等。 （2）LOD200——近似几何，以3D显示通用元素，包括最大尺寸和用途。 （3）LOD300——精确几何，以3D表达特定元素，具体几何数据的3D对象，包含 尺寸、容量、连接关系等。 （4）LOD400——加工制造，即为加工制造 图，用以采购、生产及安装，具有精确性的特点。 （5）LOD500——建成竣工，建筑部件实际 成品。 2.2 BIM资源准备 2.2.1软件准备 BIM软件选择是BIM模型搭建的最重要环节。正确选用BIM模型搭建需要的BIM软 件应明确BIM模型应用目标，对主流的BIM软件进行深入调研，综合考虑软件主要性能 LOD100~LOD500的具体模型 精度可参照国家BIM模型搭建标准 执行。 说明 第 2章 BIM建模流程及思路 9 特点、后期升级服务能力等内容，并予以量化的分析对比，选出最合适的 BIM软件。常 用的 BIM建模及算量软件有 Revit、Bentley、Tekla、广联达、鲁班、晨曦等，本书主要讲 述 Revit应用于建筑和结构模型创建的方法和思路。 2.2.2构件库准备 构件库的建设可按照建模专业进行分类，主要包括建筑专业、结构专业、给排水专业、 暖通专业、电气专业。也可按照设计标准图集分类：按照国家标准或地方标准的工程做法、 标准图集进行分类，例如建筑楼板根据国家标准工程做法分为地 1、楼 1等。按国家标准 清单分部分项工程可分为土石方工程、砌筑工程、混凝土及钢筋混凝土工程等。标准化构 件库可以实现对 BIM模型构件名称、材质等进行统一，为 BIM模型出图、计量、集中存 储及结构化管理做好基础工作。建模人员通过简单的调用即可使用大量标准化构件，大幅 降低了建模人员的工作量，有效提高了三维设计效率。构件库中构件信息的完整性和规范 性保证了后续数据的传递，为各类 BIM应用打下了坚实的基础。 2.2.3人员配备 BIM团队人员构成要考虑完善的专业、工种和岗位配备，主要包括建筑、结构、装修、 机电、钢结构、景观、市政、交通等专业人员，根据项目专业需求情况配置满足项目专业 健全的技术人员，为保障项目顺利实施和 BIM技术价值最大化，还需要配置设计类、施 工类、造价类技术人员。 2.2.4文件管理 为了保障 BIM资料的准确性、完整性、便捷性，务必做好收集、保管、维护文件的 完整和安全等工作。 BIM文件管理在 BIM模型搭建和 BIM模型应用过程中属于非常重要 的工作环节，文件管理中可将文件分为：图纸文件、漫游文件、动画视频文件、模型文 件（建筑模型文件、机电模型文件、结构模型文件）和备份文件。清晰的文件管理方法和 文件划分思路可以保障建模工作顺利开展。 2.3 定制项目样板 2.3.1项目样板概述 样板文件制作是在模型创建之前对 Revit建模软件进行基础标准化设置，建立规范统 一的样板文件是实现 BIM标准化建模和交付标准化模型必不可少的基础条件。 Revit 软件 本身所提供的系统样板文件不符合国内设计制图规范，应用者从各种渠道获得各种类型的 样板也会与自己所在设计单位的一些要求或设计师的个人习惯有所差异。因此，尽可能地 改变和缩小这些差异就是项目样板文件定制的目标。同时做好 BIM模型搭建前期的标准 化工作，可减少模型搭建过程中重复的工作量，为交付合格模型奠定基础，从而提高设计 质量和设计效率。 从上述描述中我们可以看出项目样板文件的重要性。定制样板文件可按如下方式进行 分类。 （1）通用制图样板文件。此种样板文件制作需符合国家和行业规范的标准制图样板， 例如，中国施工图样板、方案设计样板、深化设计样板、运维模型样板等。 （2）通用专业设计样板。此种项目样板制作需按照设计规范和惯例制定项目样板， 例如，建筑专业样板、结构专业样板、机电专业样板（水、暖、电）、总图样板、景 观样板等。其中，根据链接和工作集等不同协同方式，且便于各参与人员的协调，可划分 为建筑结构样板、机电样板和全专业样板。 （3）专项应用样板。例如，PC构件加工样板、机电管线加工样板、节能样板等。 （4）行业样板。特殊建筑工程应用的样板，其中包括该行业特殊的建模、出图要求和 加载该行业构件类别。例如，轨道交通建筑、住宅建筑、医疗建筑、电力设施等行业样板， Revit软件视图样板的创建要对视图比例、详细程度、模型可见性、过滤器、规程等进行设 置。图纸目录包括封面、目录、设计说明和本专业基本或常用的图纸，例如，楼层平面图、 立面图、剖面图、构造详图等工作内容。 2.3.2族的概念及分类 族是 Revit软件和项目样板中一个非常重要的构成要素， BIM设计是通过修改族参数 来实现 BIM参数化设计。族的开放性和灵活性使 BIM技术人员在进行 BIM模型设计时可 以自由定制符合各自设计需求的注释符号和三维构件。例如，在 Revit软件中可以通过修 改门窗族的参数（如宽度、高度或材质等）来实现 BIM模型设计。在 Revit软件中，族分 为内建族、系统族和可载入族。 （1）内建族。内建族是通过“内建模型”命令在项目内部创建的族图元。当项目需要 某种几何图形模型但创建的模型不想重复使用时，通常会创建内建族。 （2）系统族。系统族已提前制作并存储在 Revit样板和项目中，不能从外部文件载入 到样板文件和项目中，也不能在 Revit软件中创建、复制、修改或删除，但可以通过复制 和修改自定义系统族中的类型。系统族可以在不同项目间传递，常见的系统族有墙、楼 板、屋顶、管道等系统图元。 （3）可载入族（标准构件族）。在 Revit软件默认情况下，可载入族可存储于项目样板 或载入项目使用，由于标准构件族的种类繁多，更多的标准构件族存储在企业的构件库（产 品库）中并从构件库载入使用。可使用族编辑器创建和修改构件，可以复制和修改现有构 件族，也可以根据各种族样板创建新的构件族。族样板可以是基于主体的样板，也可以是 独立的样板。基于主体的族包括需要主体的构件。例如，以墙族为主体的门族、窗族等可