BIM毕设论文

BIM毕设论文
石家庄铁道大学毕业设计
基于BIM的国际
工程建筑结构物的施工管理优化
Based on BIM international engineering construction management of building structure optimization
2015届土木工程学院
专业土木工程
学号 25
学生姓名xxx
指导教师 xxx
完成日期 2015 年05月30日
毕业设计（论文）任务书
毕业设计开题报告
摘要
由于现代三维技术的发展和工程建设行业对于三维技术的需求逐渐的增强，信息建筑模型就此应运而生，也是所说的BIM越来越多出现在大众的视线中。

BIM技术起源于美国，经过数年的发展，它的优越性越来越明显。

主要表现在可视化、可操作性强、自动统计工程量、全生命周期控制和信息量大以及准确。

当前国内的情况是BIM技术主要在大型的设计单位、大型的施工单位和一些BIM咨询公司应用，而且国内尚无权威的技术标准，对于这项技术的推广也带来很大的困难。

本文重点是从信息建筑模型技术进行研究，以三维技术为基础，采纳理论和实际工程案例相结合的方法，展现BIM技术带来益处和其发展的一些问题。

还有本文以苏州轨道交通1号线土建工程I-TS-05标地铁车站为背景，使用软件Revit进行建模，熟悉建模过程并解决常见的问题。

最后，还可以在三维模型基础上加上时间进度进行4D模拟。

从本文整体上来看BIM技术将是未来工程建设行业一个大的潮流。

关键词：BIM 三维技术全生命周期控制可视化
Abstract
Due to the gradual enhancement of modern three-dimensional technology development and construction industry demand for three-dimensional technology, information architecture model came into being, BIM also said more and more present in the public's sight. BIM technology originated in the United States, after several years of development, its superiority is increasingly apparent. Mainly in the visualization, operability, automatic statistical engineering, life cycle control and informative and accurate. The current domestic situation is BIM technology mainly in large design units, construction units and a number of large consulting firms BIM applications, but there is no national authority of the technical standards, the promotion of the technology has also brought great difficulties.
This article focuses on building models were from the information technology research, three-dimensional technology, the adoption of the theory and practical engineering cases a combination of methods, to show the benefits of BIM technology has brought a number of issues and their development. There are paper Suzhou Rail Transit Line 1 Civil I-TS-05 labeled subway station as the background, using Revit modeling software, familiar with the modeling process and resolve common problems. Finally, we can also add the schedule 4D simulation conducted on the basis of the three-dimensional model. On the whole article from BIM technology will be the future of the construction industry, a big trend.
Keywords: BIM 3D technology lifecycle control visualization
目录
第1章绪论 0
1.1 国外的发展状况 0
1.1.1 BIM在美国的发展现状 0
1.1.2 BIM在英国的发展现状 (1)
1.2 国内的发展现状 (2)
1.3 BIM的发展前景 (2)
1.4 论文计划 (4)
第2章BIM与BIM软件介绍 (5)
2.1概念和特征 (5)
2.1.1概念 (5)
2.1.2特征 (6)
2.2.1 BIM 模型应用 (7)
2.3 BIM的相关软件 (9)
2.3.1 BIM建模核心软件 (9)
2.3.2 BIM方案设计软件 (10)
2.3.3 和BIM接口的几何造型软件 (10)
2.3.4 BIM可持续分析软件 (11)
2.3.7 BIM模型碰撞检查软件 (11)
2.3.8 BIM运行维护软件 (12)
2.3.9 BIM发布审查软件 (12)
第3章某国际工程地铁车站施工方法和应用BIM技术建模 (13)
3.1 工程概况及特点 (13)
3.2车站施工方法 (13)
3.3 设计建模过程 (13)
3.3.1创建车站标高 (14)
3.3.2创建车站轴网 (16)
3.3.3添加地下连续墙 (17)
3.3.4添加基坑支撑 (20)
3.3.5添加柱子 (27)
3.3.7创建梁族 (35)
第4章地铁车站的4D施工模拟过程 (39)
4.1 Nvaisworks软件 (39)
4.1.1地铁车站施工模拟展示法 (40)
4.1.2 手动创建任务 (41)
4.1.3设定任务开始和结束时间 (42)
4.1.4选择任务类型和利用滑动条修改进度 (43)
4.1.5 4D模拟施工过程 (44)
4.2 4D施工模拟结语 (46)
第5章总结与展望 (47)
5.1 总结 (47)
5.2 展望 (47)
参考文献 (48)
致谢 (52)
附录 (53)
第1章绪论
1.1 国外的发展状况
自从2002年建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）进入工程建设业，到今天已有十多年的历史，目前在全球范围内被誉为建设业改革的革命力量，并得到广泛的认可。

但是早在30年前BIM的概念已经被提出，所以也可以看出其发展也是较漫长的[1]。

BIM起源于美国，美国国家的BIM标准必然会对BIM推广有一定程度的影响。

查询维基百科给出BIM的定义可以发现参考了美国BIM的标准。

随着全世界经济、技术不断得发展，在英国、德国、日本等国家和地区BIM技术进行推广和应用。

在国外的发展状况中，我只选择美国和英国作为BIM技术国家发展的典型。

首先，在美国很早就研究BIM技术并进行后来的推广，BIM在其发展水平状况代表世界先进的水平，把它作为代表无可厚非。

其次，英国虽然比美国研究BIM技术较晚，但是其研究的成果很先进甚至在某些方面超过了美国，其强大的研究能力不容小觑。

从以上两点基本可以说明外国BIM技术的发展现状。

1.1.1BIM在美国的发展现状
对于美国而言，拥有强大的科研力量，开启工程建设行业研究也是在早期，无论是建筑信息模型技术的应用还是科研都处于全球领先地位。

在美国的工程建设行业应用BIM技术的工程已占多数，而且国家和行业协会都出具各类BIM标准，为BIM 的规范化发展打下坚实的基础。

在2007年工程建设行业使用BIM技术占28%，经过几年的发展到2009年度占49%，最终至2012年已是71%。

在这些BIM项目中，74%的房地产商使用BIM，高于70%建筑设计师的使用比例以及67%机电注册师。

由此可见，BIM的价值已经得到多数人的肯定，对此作出很大贡献的机构很有必要提出。

负责美国境内所有设施的建造和运维的机构是美国总管理局，早在 2003 年，GSA 机构之下的基础建筑设施服务（PublicBuildingService）部门的首席权威设计师办公室，为了增强建筑及其相关专业领域的生产能力、改善建筑业数字化现状，推出了国内3D－4D－BIM计划。

3D-4D-BIM推出的目的是帮助那些对3D-4D-BIM技术感兴趣的团队在技术方面和发展，提供“一条龙服务模式”，依据项目不同、特点的不同，提供人性化策略和技术支持，当前在OCA帮助下项目应经超过100多个。

从2007年开始，GSA要求需要招投标级别的大企业都需要应用BIM，最终成果展示以及空间组织规划都需提交BIM模型，这是最低要求。

只要是GSA的项目都应采用3D-4D-BIM技术，当然根据项目的难易复杂程度以及施工程序的不同，会给予相应资金的帮助。

当前GSA不断得公布各行业的BIM技术指导书，而且正在致力于研发应用于项目生命周期管理BIM技术，主要有4D施工模拟、空间组织验证，激光扫描、安全保护等，BIM技术指导书可在官网下载，对于实际项目有很大的指导意义。

1.1.2 BIM在英国的发展现状
2010年、2011年英国NBS组织，进行全国网上调研并从1000份调研报告统计出当前BIM在英国的应用情况。

从调研报告中可以得知，在2010年，根本没有BIM 概念的人有43%，只有13%使用BIM。

而在2011年，听说过BIM得人有48%，不仅听说过还在使用的占31%，对BIM闻所未闻的人占到21%，相较于2010年有了较大的进步。

受访的人中占94%会在5年之内使用BIM，表示赞同BIM是未来潮流的占78%。

通过定出一些标准，如怎么进行模型命名、自定义族建立、怎么定义对象、与其他有关专业或者程序交换信息等，优良的标准可以保证英国设计企业转变以CAD 为主的重心，适应BIM的发展潮流。

BIM技术的标准是为了解释和拓展其相关的概念。

标准委员会成员来自从事BIM工作的专业人员，标准委员会编写这些标准不光停留在概念上，更广泛应用与实际。

伦敦拥有许多全球设计企业的总部，例如BDP、 Zaha Hadid Architects、Foster and Partners等，其在BIM不管是设计方面还是实施方面遥遥领先无可争辩，也有像Gensler、SOM和HOK这样先进欧洲企业的总部。

英国政府的支持，强制性使用BIM技术使得其有效执行，由此看出，英国的设计企业要比其他的地方发展更快和更有效率。

1.2 国内的发展现状
近些年来经过软件生产商的努力推广，BIM在国内工程建设业逐渐形成一股潮流，在此推动下政府有关部门、高等院校、研究机构等也加入应用并且宣传BIM的行列。

在生产行业中，开始只有一些大型设计院、施工企业、咨询公司进行研发、使用和推广。

目前，经过多年的发展，业主对BIM这项技术逐渐认可。

大型房地产商万达、龙湖等探索并应用BIM技术；潘石屹是SOHO公司的董事长，他把BIM作为一种策略，作为其产业未来核心竞争力；大型项目如上海迪士尼、上海中心要求施工单位使用BIM把控建筑的全生命周期。

许多建设方招投标时要求施工企业用BIM做标书，这俨然成为一道门槛，也会有更多的项目将会写入招标合同中。

国内的现状，拥有BIM专业素质较强的还是当属大型设计单位和一些为数不多的施工企业，不过不少大型施工企业也开始了对 BIM 的实施与探索，也有一些成功案例；运维阶段目前的 BIM还处于探索研究阶段。

BIM咨询公司也是发展较早，其所拥有的BIM技术在国内也是领先的。

因此，无论是设计、施工单位还是咨询公司都对BIM的发展起到很大作用，BIM在工程建设业将会成为主流。

1.3 BIM的发展前景
在全球范围内BIM技术已经的到业界的认可。

国内的一些研究所，以设计公司为主、培训机构、BIM咨询公司锋芒逐现，BIM理念也逐渐得加深认识。

政府为帮助建筑行业于2016年完成第二阶段的有关目标，创造非常有利的条件。

第二阶段任务繁重不但要整合一条龙流程的工作模式还要避免不得不实现而又异常困难的改变，同时进行宣传和推广人们使用。

业内的资深人士已经跨越BIM发展的第二阶段，向着更深层次发展，早期在实践中的BIM项目向人们证实：跨越BIM的第二阶段会有很大益处。

对于跨越之后出现的新事物我们需要保持清醒的头脑，做出简单的了解，在这种情况下才可以不断完善现有的方法论。

当然，在所有位置问题明确之前，对于第三阶段保持开放心态还是不可或缺的。

第三阶段是一个全面综合的模型，内部之间的个体相对独立，并不是简单松散的联合体，设定为iBIM。

这充分体现每个单一做出贡献的人员都会按照一定的规则相互结合起来，形成连续一致的信息模型，最终会发布到云端上。

当然，所有的贡献模型都必须经过严格的审查和登记后，才能被推广。

在这个模型之中，拥有可以
是任何上传成果的人员得到授权的情况下，查看和修改工作情况的系统。

这种模型包含设计功能，施工或者统计工程量，施工模拟。

其应用从已建成建筑物的管理到建筑工地的实时应用，足以证明它给各方提供很大的便利。

与此同时，iBIM为了用户使用方便，iBIM设置了一些专用的编码与标准。

设计和应用包含专业用语的标准词典，以便减少操作中的歧义。

云服务的其中的一种方式，可能是促使用户使用相关的软件，第三阶段的前途也可能会取决于云技术。

对生命周期短，工作室高端的要求都将会得到消除，解决以年度计费软件的成本问题：用户需要付费在使用软件之后。

为了保证管理上的安全性，云技术工作模式的相关协议制定并出台。

智能化代理应用，满足设计方面的要求，可以查询资料通过查询网站。

提前为第三阶段打下坚实的基础，改善合同的形式，保证一条龙服务团队的合法权益。

当前合同中的内容包括BIM协定，需要更深层次的发展，可以解决管理争端的模式，还可以实现责任共同分担。

合作模式要想在许多客户和供应商适用的关键因素是综合体保险，但当前还处于研发阶段。

在以后大量项目中，保险的重要性显而易见，保护客户的权益，从前期的设计阶段到最后运营阶段全生命周期提供强有力的保障，
建立一个对BIM行业进行维护的商业模型，此模型必须支持国际BIM特点的开发和维护。

此模型必须独立于建筑环境之外，以便作为评估标准的工作方法。

资金的来源政府，用户和商户，以此支持基础设备的投入，若紧靠个人投入是不太现实而且将会阻碍BIM的发展。

英国作为未来BIM研发程度的引导和掌控者。

表面上美国主导生产和使用的市场，但是BIM发展的背后却是英国提供动力和智力的支持，还有英国的政策和数字化概念以及它所公开的资料都处于世界顶尖水平。

相关的研究报告，BIM在欧、亚等地区虽然刚刚兴起，但是其未来的三维信息技术必然是一道光景。

中国的建筑业会在其推进大规模乡镇过渡到城市的过程，迎接前所未有的机遇和发展。

由于BIM技术在可持续设计、协调设计、住宅商业化、成本管理、实现数字信息城市有着天然的优势，因此未来对建筑环境、质量和舒适度有着高层次的要求，这些BIM技术的应用都有光明的发展前景。

1.4 论文计划
本论文以苏州轨道交通一号线土建工程I-TS-05土建工程的设计及施工作为工程背景。

通过苏州地铁CAD三维主体视图和施工组织设计中的参数，运用Revit软件建立地铁车站的建筑信息模型。

论文计划简析：
第一章：介绍信息建模技术在国内外的研究现状，在当前信息技术迅速发展的时代，BIM技术发展的前景无疑是一片光明，同时也伴随问题出现，对企业提出更高的要求。

最后，列出本论文的计划。

第二章：提出BIM技术的概念和特征，简介各种相关实现的软件，并着重讲述Revit软件。

第三章：本章主要讲解BIM在地铁车站建设中的应用作用，介绍地铁车站常见的施工方法。

第四章：本章结合苏州地铁一号线车站工程实例进行建模、模拟、得出结果。

第五章：对论文进行总结，提出自己的建议。

第2章BIM与BIM软件介绍
2.1概念和特征
2.1.1概念
BIM作为新兴事物经过多年的发展和完善，在美国国家建筑科学会(NationalInstitute of Building Sciences，简称“NIBS")制订《美国国家BIM 标准》的过程中，对BIM的工作定义(working definition)持续不断给出，并利用网络寻求建议。

通过行业中大量人员的反复讨论，最终达成共识，给出的定义可以算是业内比较权威的。

该标准对“BuildingInformationModel(BIM)”和“Building Information Modeling（BIM）”都给出了精确定义。

“BuildingInformationModel(BIM)”的定义是利用数字信息虚拟出项目实体的功能和物理特性。

因此，它可以作为其形成安全可靠的决定基本信息的共享知识资源从项目实体的生命周期开始。

而对“Building Information Modeling(BIM)”的定义是建立项目实体电子信息的过程。

其目标为碰撞分析、工程分析、可视化、规范标准检查、竣工验收的产品、工程造价、编制预算和其他用途。

“BuildingInformationModel(BIM)”和“Building Information Modeling(BIM)”的主要区别是前者侧重于数字建模的结果，而后者侧重于利用数字模型进行建设项目设计、施工、运营管理的过程，我们要生产最终的建筑物（产品）的数字模型只是完成项目的其中之一。

其实，这两种定义都传达了BIM核心的信息，一个建立、应用、管理、搜集信息的过程。

综合以上的定义可以得知BIM既是也是过程，模型，也是最根本的是信息。

用来存储信息的载体，重新建立、管理和使用信息的过程。

经过仔细分析后，我认为BIM有如下含义：
(1) BIM以项目中所有信息为主体用数字为载体表达出来，构建虚拟电子信息模型代替现实项目，具有很高的开放性和互操作性，能够将大量的信息资源进行共享也是其设计初衷;
(2) BIM的主要行为是建成和完善项目信息模型，为了满足项目的不同需要，根据职责岗位要求项目的所有参与方对模型信息修改、添加、导出和更新;
(3) BIM的工作环境是以一个可复制的、无障碍的、可持续的、可审查的状态呈现，在这种环境下，参与在施工项目全生命周期中的各方都需要及时进行交流、沟通，经过分析项目的信息并共享项目信息，做出最终决定和完善工程项目的交付过程，可以使得项目高效、运行。

2.1.2特征
2.1.2.1协调性
由于实际项目的庞大复杂性，传统的交底方法无法及时发现各个专业的问题，出现问题后不但影响工程的进度还造成人力、财力巨大浪费。

BIM技术恰恰能够在施工前解决这些问题，不仅可以解决建筑物前期施工各专业交叉碰撞问题给出最合适的解决方案，同时还生成协调数据用以检测具体的问题位置，还可以解决：协调电缆井与其他设计的布置以及净高的要求，协调污水排水系统的布置和其他设计的布置，协调消防楼梯与其他设计的布置。

2.1.2.2可视化
从字面意思可知，在BIM项目信息模型中，整个的建模过程都是可视化的，则可视化的结果不仅仅是用来展示效果图和生成相关的报表，更重要的是，项目的全生命周期包括项目设计、施工、管理运营的过程，还有在可视化的状态下进行交流、讨论和决策。

项目的实体信息模型中的构件之间形成的连接性、反馈性和互动性的可视。

2.1.2.3优化性
从普遍适用的角度考虑，有三个因素控制优化：时间、复杂程度和信息。

在BIM模型中，包含了许多实际建筑物包含的信息，如物理信息、几何信息、规则信息，当建筑物变化后相应的信息也会变化。

有两项工作可以优化BIM：
（1）优化项目施工方案
（2）优化特殊的施工项目设计
2.1.2.4模拟性
BIM与以往传统所用软件的方法中最大的区别就是在施工前，也就是设计阶段，BIM可以对设计中的一些需要模拟的细节进行试验，如：模拟紧急疏散情况、模拟节能情况、模拟热量传导情况、模拟日照情况、模拟地基沉降情况等等。

运用4D模拟技术（添加时间进度的三维项目模型）展示项目为招投标赢得先天的优势，利用编制出的施工组织设计模拟真正的施工，以便选择合适的施工方案。

还可以运用5D技术（除了添加时间进度外，还可以对三维模型添加造价控制因素），最终实现项目的成本控制：可以在后期运营阶段模拟一些紧急情况处理细节，如失火时模拟人员消防疏散情况和地震时模拟人员逃生情况等等。

2.1.2.5可出图性
这里所说的图纸并非是传统的建筑设计图纸，还有加工一些构件所需的图纸。

而是通过用BIM技术对建筑物进行全方面的可视化展示、模拟、优化、协调后，出对业主有很大帮助的图纸：
（1）管线综合图（通过严格的碰撞检测和设计改正，符合合理的要求后）
（2）预留洞口综合结构图（预留套管图）
（3）修改建议方案和碰撞检测核错报告
2.2.1 BIM 模型应用
2.2.1.1可视化设计
以BIM为基础的可视化设计与汽车拼装相似，操作人员可以通过已经定好位置的轴网和标高将构件载入到模型中，然后修改已载入构件的模型参数形成设计尺寸。

可视化设计由于特定的族之间能够相互适应，因此不光可以设计三维，还可以设计生成各专业图纸，保证二维图纸和三维模型实时联系。

简单来说就是，无论是修改二维图纸还是修改三维图纸，相互之间都会有联动修改。

可视化模型的优势发挥的淋漓尽致，使得协作有效简便。

2.2.1.2 协同设计
一个实际项目的设计会涉及到多个专业，因此一个不可避免的问题出现了，就是协同设计。

Revit平台允许相关的多个专业在其同一平台下同时工作，及时发现问题并改正。

“中心模型”提前定好统一坐标和使用规则的系统模型，上传到服务
端，取得授权的操作人员都可以将其下载到电脑中，以此为模板建立自己的模型。

在没有版权人授权的情况下只可以引入但不可以修改，使用同步功能实时与“中心模型”保持一致。

软件提供此功能无疑会专业较多的地铁项目设计起来更有效率，大大降低错误的工作模式。

2.2.1.3 管线综合设计
地铁管线无疑是地铁项目中一项非常复杂的工作。

以土建模型为基础，然后在其上面进行给排水、环控、电器设备管线的设计。

各专业系统可以通过设置不同颜色加以区分，管线按照系统不同进行建模。

由于地铁管线设置复杂程度难以想象，相对于传统单项专业会审很难发现问题，而BIM模型却可以再三维状态下对整个设计进行全面检查，发现问题及时并改正。

2.2.1.4虚拟现实
虚拟现实可以使建筑信息模型在仿真环境中实现漫游，在没有BIM时要想展现项目建成之后的效果必须去专业的动画公司做三维展示过程。

出现BIM之后，利用其自带的漫游技术可以随时随地的进行漫游。

BIM技术在此的强大之处，是在于可以提供与实际项目完全一致精确的信息，将制作好的动画上传到云端亦可以通过手机、平板等移动设备进行可视化项目沟通。

2.2.1.5工程量统计
软件Revit带有明细表统计功能，软件可以以族的种类或者族式样自动进行统计工程量。

只要修改参数都会触发修改引擎自动修整相关的工程量明细表，无论是在三维还是二维视图中。

2.2.1.6运维管理
运维管理顾名思义就是对BIM模型整合以及应用。

在BIM的数据库中，包含信息有设计、施工、后期运行阶段，为管理运维阶段提供实际性帮助。

当工程出现问题时，提前利用管理系统进行定位然后在维修、检测故障，及时解决问题。

在运维现场快速定位，通过手提设备进行查找电器、环控、给排水等设备和设施的位置。

可以将运维管理信心上传到云端实现信息共享，在发生火灾时救援人员可以访问BIM数据库提前确定出事位置，协助救援人员快速准确救急。

2.3 BIM的相关软件
2.3.1 BIM建模核心软件
BIM的核心其实就是信息，而信息的表达是需要通过建模来表达。

所以说，BIM 便应运而生一种核心建模软件。

相反由于BIM软件的出现也促进了BIM技术快速的发展，从事BIM这个行业首先碰到的软件。

这类软件称之为“BIM核心建模软件”，简称为“BIM建模软件。

Autodesk公司在建筑民用市场中依靠CAD打下坚实的基础，研发Revit软件用于建筑、机电和结构，展现出其强大之处。

Revit软件是一种技术成熟的“建模软件”，基于CAD对象系统以三维、智能化、参数化为特点。

Revit软件的特点：
1.多向联系
Revit建筑信息模型所有的信息都存放在相应的位置，任何位置的修改，随之所有的位置都会发生变化。

所以，在整个信息模型中信息的更改都会明显的展现，以便更好得控制整个信息库。

2.明细表
明细表可以在任何建筑视图应用，也是Revit建筑信息模型的一种视图。

在其他所有的视图中，自动随明细表的更改变化而变化，相反也适用。

明细表的作用可以统计过滤视图的一些信息，如门窗族的编号、尺寸、名称等等
3．族
族是一种参数化构件，简单来说就是通过用户自己添加或者修改一些参数，构建出想要得到的构件。

Revit建筑信息模型的构件就是以族为基础，族的出现大大简化了构建模型的难度；还有族最强的地方不需要任何编码和编程，降低门槛。

4.个性化研究
Revit软件提供多方向开发和研究设计方案，允许研发者有很大的自由度，以便于可以向客户提供优良的设计方案。

通过可视化、统计工程量以及分析其他的有效数据，保证从多个方案中做出最合适的选择。