建筑信息模型BIM研究

建筑信息模型(BIM)概述

自20世纪80年代的个人电脑革命和90年代的互联网革命及其普及作用，计算机网络使得信息化所包含的信息收集、传递与共享具备了实现的技术条件。信息技术近十几年来的飞速发展和广泛应用，其重要意义和对人类的深远影响举世公认。在工程建设领域，计算机应用和数字化技术已展示了其特有的潜力，成为工程技术在新世纪发展的命脉。

工程设计是工程建设的龙头。在过去的20年中，CAD（Computer Aided Design）技术的普及推广使建筑师、工程师们从手工绘图走向电子绘图。甩掉图板，将图纸转变成计算机中2D数据的创建，可以说是工程设计领域第一次革命。CAD技术的发展和应用使传统的设计方法和生产模式发生了深刻变化。这不仅把工程设计人员从传统的设计计算和手工绘图中解放出来，可以把更多的时间和精力放在方案优化、改进和复核上，而且提高设计效率十几倍到几十倍，大大缩短了设计周期，提高了设计质量。

但是二维图纸应用的局限性非常大，不能直观体现建筑物的各类信息，所以建筑设计中，制作实体模型也是经常使用的建筑表现手段。为了在整个设计过程中沟通设计意图，建筑师有时需要同时用实体模型和图纸两种方式，以弥补单一方式的不足。过去这两种截然不同的沟通方式是分别实现的。应用计算机后，设计人员一直在探索如何使用软件在计算机上进行三维建模。最早实现的是用三维线框图去表现所设计的建筑物，但这种模型过于简化，仅仅是满足了几何形状和尺寸相似的要求。后来出现了诸如3DStudio VIZ、FormZ这类专门用于建筑三维建模和渲染的软件，可以给建筑物表面赋予不同的颜色以代表不同的材质，再配上光学效果，可以生成具有照片效果的建筑效果图。但是这种建立在计算机环境中的建筑三维模型，仅仅是建筑物的一个表面模型，没有建筑物内部空间的划分，更没有包含附属在建筑物上的各种信息，造成很多设计信息缺失。建筑物的表面模型，只能用来推敲设计的体量、造型、立面和外部空间，并不能用于施工。对于一个可以应用于施工的设计来说，附属在建筑物上的信息是非常多的，以墙体为例，设计人员除了需要确定墙体的几何尺寸、所用的材料外，还需要确定墙体的重量、施工工艺、传热系数、……等很多信息。如果不确定这些信息，建筑概预算、建筑施工等很多后续的工作就无法进行。而原有的建筑物三维表面模型，是无法做到在模型上附加这么多信息的。

随着建筑工程规模越来越大，附加在建筑工程项目上的信息量也越来越大。当代社会对信息的日益重视，使人们认识到与建筑工程项目的有关信息会对整个建筑工程周期乃至整个建筑物生命周期都会产生重要的影响。例如，建筑物用地的地质资料、所用的建筑材料以及材料的各种数据对项目的施工方式、生产成本及工期、使用后的维护都密切相关。对这些信息利用得好、处理得好，就能够节省工程开支，缩短工期，也可以惠及使用后的维护工作。因此，十分需要在建筑工程中广泛应用信息技术，快速处理与建筑工程有关的各种信息，合理安排工期，控制好生产成本，尽量消灭建筑项目中由于规划和设计不当甚至是错误所造成的工程损失以及工期延误。鉴于此，就必须在整个建筑工程周期乃至整个建筑物生命周期中，实现对信息的全面管理。建筑设计作为建筑工程的龙头专业，也是整个建筑工程信息的源头，在建筑业信息化中肩负十分重要的责任。

在整个建筑工程周期中，信息量应当如同图1上面那条曲线那样，是随着时间不断增长的；而实际上，在目前的建筑工程中，各个阶段的信息并不能够很好的衔接，使得信息量的增长如同图1下面那条曲线那样，在不同阶段的衔接处出现了断点，出现了信息“回流”的现象。

造成这样的原因有很多，其中一个重要原因，就是在信息的源头——建筑设计阶段，没有建立起科学的、能够支持建筑工程全生命周期的建筑信息模型以及相应的集成管理环境。

建筑信息模型给工程设计领域带来了第二次革命，从二维图纸到四维设计和建造的革命，同时，对于整个建筑行业来说，建筑信息模型（BIM）也是一次真正的信息革命。建筑信息模型是建筑学，工程学及土木工程的新工具。建筑信息模型或建筑资讯模型一词由Autodesk 所创。

第一个革命：个人电脑和互联网普及的革命信息

第二个革命：建筑景观对于cad的引用—二维

第三个革命：3dmax等建筑三维软件的引用—三维

第四个革命：BIM系统的引进---建筑信息全模型（覆盖了二维，三维，各种建筑信息，包括内部的，外部景观的，地理信息的等等）

所谓建筑信息模型（BIM），是指通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，在这里，信息的内涵不仅仅是几何形状描述的视觉信息，还包含大量的非几何信息，如材料的耐火等级、材料的传热系数、构件的造价、采购信息等。实际上，BIM就是通过数字化技术，在计算机中建立一座虚拟建筑，一个建筑信息模型就是提供了一个单一的、完整一致的、逻辑的建筑信息库。

建筑信息模型（BIM）的技术核心是一个由计算机三维模型所形成的数据库，不仅包含了建筑师的设计信息，而且可以容纳从设计到建成使用，甚至是使用周期终结的全过程信息，并且各种信息始终是建立在一个三维模型数据库中。建筑信息模型（BIM）可以持续即时地提供项目设计范围、进度以及成本信息，这些信息完整可靠并且完全协调。建筑信息模型（BIM）能够在综合数字环境中保持信息不断更新并可提供访问，使建筑师、工程师、施工人员以及业主可以清楚全面地了解项目。这些信息在建筑设计、施工和管理的过程中能促使加快决策进度、提高决策质量，从而使项目质量提高，收益增加。

建筑信息模型的应用不仅仅局限于设计阶段，而是贯穿于整个项目全生命周期的各个阶段：设计、施工和运营管理。BIM电子文件，将可在参与项目的各建筑行业企业间共享。建筑设计专业可以直接生成三维实体模型；结构专业则可取其中墙材料强度及墙上孔洞大小进行计算；设备专业可以据此进行建筑能量分析、声学分析、光学分析等；施工单位则可取其墙上混凝土类型、配筋等信息进行水泥等材料的备料及下料；发展商则可取其中的造价、门窗类型、工程量等信息进行工程造价总预算、产品定货等；而物业单位也可以用之进行可视化物业管理。BIM在整个建筑行业从上游到下游的各个企业间不断完善，从而实现项目全生命周期的信息化管理，最大化的实现BIM的意义。建筑信息模型，是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对该工程项目相关信息的详尽表达。建筑信息模型是数字技术在建筑工程中的直接应用，以解决建筑工程在软件中的描述问题，使设计人员和工程技术人员能够对各种建筑信息做出正确的应对，并为协同工作提供坚实的基础。

建筑信息模型同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法，这种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率和大量减少风险。

由于建筑信息模型需要支持建筑工程全生命周期的集成管理环境，因此建筑信息模型的结构是一个包含有数据模型和行为模型的复合结构。它除了包含与几何图形及数据有关的数