第 2 章 BIM（建筑信息模型）技术综述
2.1 BIM 技术的起源及概念
2.1.1 BIM 技术的起源及发展
Charles Eastman （Chuck），BIM 概念系统理论的创立者[21],第一个系统阐述BIM 概念理论的人，被业界称为 father of BIM.BIM handbook 主创人，BIMhandbook 被业界视为 bible of BIM.
Jerry Laiserin , BIM 这个术语的传播推广者[22], 当时 virtual design andconstruction digital building 这一概念不断兴起，没有一个固定词语表述这个以概念，是 Jerry Laiserin 把 BIM 这个术语宣传推广流行化、标准化，用 BIM 表述虚拟智能建模数字化建筑概念，虽仍有争议，但是 BIM 这一术语的表述已被业界广泛接受，所以被业界称为 Godfather of BIM.
Phil Bernstein,第一个使用 BIM 这个术语的人。2002 年 Autodesk 收购 Revit就第一个提出 BIM 这个术语来宣传 Revit 产品，而 Revit 也是 BIM 软件的杰出代表和最流行 BIM 软件。
2.1.2 BIM 技术概念
BIM 是建筑信息模型（Building Information Modeling）的缩写，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[23].它提供的全新建筑设计过程概念，参数化变更技术将帮助建筑设计师更有效地缩短设计时间，提高设计质量，提高对客户和合作者的响应能力。并可以在任何时刻、任何位置、进行任何想要的修改，设计和图纸会始终保持协调、一致和完整[24,25].
2.1.3 BIM 与 CAD 的区别与联系
图 2-1 表示 BIM 与 CAD 的现状，把 CAD 和 BIM 两个圆画成相切而不是相交的原因是目前二维图纸仍然是表达建设项目的唯一法律文件形式，而目前的BIM 软件完成这个工作的能力还有待大大提高。中间的过渡部分就是我们不容易说清楚是不是 BIM 的那部分建立在 CAD 平台上的专业应用软件，用美国国家 BIM标准的判断方法，达到一定的指标就是 BIM,否则还不能称得上是 BIM[7].
图 2-2 展示的是 BIM 的未来，Open BIM 的时代到来了，那个时候 CAD 完全融入到 BIM 中，各个软件之间实现无缝衔接，各个软件建立的模型相互之间可以共用，提高了模型使用率，设计阶段模型可以被施工阶段和运营维护阶段直接使用，各个阶段关联上相应的信息即可，将人们从重复的建模工作中解放出来，极大地提高了工作效率。
2.2 BIM 技术特点
（1）可视化
在建筑信息模型中，可视化是一种构件之间形成互动性和反馈性的可视[26],而且遍布于项目的整个过程，这就使得该特点可以用来展示过程项目效果图和生成需要的报表，更直观快捷。
（2）协调性
BIM 技术不仅能解决建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，还可以解决例如：电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。
（3）模拟性
BIM 技术可以进行负荷模拟、系统模拟、设备模拟、经济模拟[27].大部分专业软件的数据可以相互导入，也可以对建筑的风环境、光环境、声环境、人流等因素进行物理模拟。
（4）优化性
在项目施工前，可以对项目惊醒碰撞检测，找出碰撞点，对管道惊醒综合优化，提高施工效率和质量。
（5）可出图性
通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出如下图纸：管线综合优化图、结构留洞图、碰撞检查报告和修改意见。
2.3 BIM 技术相关软件
2.3.1 Revit
Revit 软件是欧特克 BIM 套件，它主要为建筑设计师提供设计工具，他包括Revit Architecture、Revit MEP、Revit Structure 软件[28].Revit 以建筑构件为建筑基本元素，通过构件本身属性信息进行建筑信息表达，同时支持自定义构件。Revit软件在以下方面具有显著特色：
（1）全专业 Revit 不仅可以解决在机电和结构相关问题，同时，它支持与可视化、仿真、分析软件 Navisworks 无缝衔接，实现建筑管线碰撞检测、现场实时漫游、多专业协调等重要应用，见图 2-3.另外，在于欧特克其他图形表现软件3dsMax 在建筑效果表达、绿色能耗分析方面，均可实现数据无损利用，体现了 Revit在建筑领域的整体优势。
（2）智能功能 强大联动功能，平、立、剖面、明细表双向关联，一处修改，处处更新，自动避免低级错误，见图 2-4.
（3）建筑出图 在精确建模的基础上，用 Revit 建模生成的平立图完全对得起来，图面质量受人的因素影响很小，而对建筑和 CAD 绘图理解不深的设计师画的平立图可能有很多地方不交接。
（4）强大扩展 一款软件本身强大与否不重要，重要是否支持扩展。Revit全面开放接口，支持二次开发，培育了软件上下游体系。相关二次开发不仅能解决软件现有功能不足，同时可以支持自定义数据转换、统计提取、专业扩展。无论是广联达的算量、还是 PKPM 的结构分析，未来都将实现与 Revit 的无缝衔接。
2.3.2 Sketch up
Sketch up 是一个极受欢迎并且易于使用的 3D 设计软件，官方网站将它比喻作电子设计中的“铅笔”.它的主要卖点就是便用简便，人人都可以快速上手。Sketchup 在 2006 年被 Google 收购，用户可以将使用 Sketch up 创建的 3D 模型直接输出至 Google Earth 里，直观显示建筑的地理位置，可以极其快速和方便地对三维创意进行创建、观察和修改。
2.3.3 Tekla
Xsteel 是世界盛名的钢结构详图软件，于 2004 年更名为 Tekla Structures,新的软件已经不仅仅具有钢结构模块，更具备了结构设计模块、混凝土模块等，使其拥有了更加完善的功能[29].
Tekla Structures 对任何项目-大型的或小型的，复杂的或简单的都是完美无缺的解决方案。Tekla Structures 是一个功能强大、灵活的三维深化与建模软件方案，它集成了从销售、投标到深化、制造和安装等整个工作流程。
Tekla Structures 是一套多功能的三维建模软件，拥有创建各种类型钢结构的能力。它能轻松而又精确地设计和创建任意尺寸的、复杂的智能钢结构模型。借助这个模型，在设计、制造、安装过程中自由地进行信息交换。
Tekla Structures 特有的基于模型的建筑系统可以创建一个智能的三维模型。
模型中包含加工制造以及安装时所需的一切信息。可以自动地创建车间详图及各类材料报表。
Tekla Structures 提供了各种各样非常易用的工具，以及浩大的节点库，可以通过自动连接及自动默认功能安装到结构上面。
2.3.4 ArchiCAD
ArchiCAD 是欧洲图软公司针对建筑设计推出的设计软件，其支持 BIM 工作流程，可实现模型在建筑全生命周期的运用。ArchiCAD 作为知名 BIM 设计软件具有以下显著特性：
（1）更符合建筑师的运用习惯 ArchiCAD 在使用习惯上，以更符合建筑师的运用习惯。建筑师可以根据自己的需要生成任何表现形式--平面图、立面图、剖面图、3D 模型或者材质描述、面积计算等等。
（2）更轻量化 ArchiCAD 本身技术架构的优越性，大大降低了对硬件的要求，即使在普通的计算机上，也可以进行方便的设计工作。
（3）支持通用数据格式 ArchiCAD 对通用建筑 IFC 数据标准有良好支持，大大方便基于 IFC 数据格式，在不同 BIM 应用软件的数据转换，可实现 BIM 一套模型贯穿始终的目的，降低重复建模工作量。
（4）整体解决方案 ArchiCAD 不仅提供了设计软件，还提供了基于云端服务器解决方案，支持基于互联网的多方协作。同时，也提供了支持移动终端的 BIMX可视化浏览方案，可大大提高展示效果。
虽然 ArchiCAD 有着很多优点，但是不可否认，ArchiCAD 仍然有一些显著短板，没有完全形成自有的 BIM 软件体系，从而影响在 BIM 整体解决方案。正如服装中的西装与夹克，作为一款更适合设计师使用的小而美的设计软件，相对臃肿庞大的 Revit 解决方案，ArchiCAD 有着自己应用场景和市场空间，使得住 BIM 设计软件产业中，Revit 不再孤单起舞无人伴。
2.3.5 Luban soft
LubanPDS 可以建立企业级项目基础数据库（BIM），自动统计各部门所需数据，自动分析工程数据，形成多工程对比，各部门之间共享和协同，为招标策划、投标决策、施工计划、采购计划、成本分析、进度款支付、成本控制、工程审计等提供数据支持，从而实现精细化管理，减少管理漏洞，降低返工率和损耗率。
LubanPDS 还与 ERP 系统数据互通、共享和集成，使得工程成本分析数据信息化、自动化、智能化。
2.3.6 广联达
广联达基于完整三维模型、支持模型和工程量信息外部交互、具备多专业多客户协同能力、符合国家 BIM 标准和计量规范，解决了全生命周期工程量计算问题。支持三维模型的创建、编辑、显示、计算，提供完整的建筑三维模型。能够导入二维、三维设计模型，能够导出符合 BIM 标准的三维模型和工程量信息。模型数据符合国家 BIM 标准，计量规则符合国家清单和定额标准。提供估算、概算、预算、施工过程计算和结算过程的算量解决方案。
以 BIM 平台为核心，集成土建、机电、钢构等全专业数据模型，并以 BIM 模型为载体，实现进度、预算、物资、图纸、合同、质量、安全等业务信息关联，通过三维漫游、施工流水划分、工况模拟、复杂节点模拟、施工交底、形象进度查看、物资提量、分包审核等核心应用，帮助技术、生产、商务、管理等人员进行有效决策和精细管理，从而达到减少项目变更，缩短项目工期、控制项目成本、提升施工质量的目的。
2.3.7 斯维尔
斯维尔软件长期致力于建设行业信息化专业领域发展，依据建设部“施工总承包信息化考评标准”,对建设全过程中的工程项目管理实现信息化全覆盖，以合同管理为依据，进度为主线，算量计价为经济基础，工程项目管理为核心，成本控制为目标，实时动态监控项目的运转，达到全面控制工程项目，帮助企业提升工程项目管理能力，同时提高企业各项管理及知识库建设水平，铸造核心竞争力。
斯维尔 BIM 实施方案价值：（1）采用 B/S 架构、用户通过浏览器即可使用本系统，无机构扩展限制、无用户数限制、无节点数限制；（2）工程管理系统与AutoCAD 图纸、计价等专业软件无缝衔接；（3）任务提醒功能，助您轻松办公；（4）项目工程的进度质量控制、验收结算和综合考评；助您保质保量完成工程项目；（5）工程搜索功能，例如工程的里程碑状态的查询、统计；让您随时了解工程动态；（6）建立完善的身份识别和安全保证体系（如单点登录、动态密码、双认证等），以确保系统和数据安全；（7）统一数据接口，为集团总部、分公司等提供数据共享（如图纸查询）和人性化沟通交流平台。
2.3.8 软件对比分析
鲁班或广联达等国内算量软件可以较为准确地输出相应计算书及工程量，但是建模能力较弱，国外的 Autodesk 系列软件（RevitArchitecture、Revit MEP、RevitStructure、Navisworks 等）虽然建模能力较强，也有一定的工程量计算能力，但它们的计算规则不符合我国国内各种规范和要求，构件之间的扣将关系不同。由于这些软件模型表达方式及内部逻辑的巨大差异，使得模型的互通转换困难重重，虽然目前也有鲁班、广联达和斯维尔转换的插件，但效果并不令人满意。
由于课题中研究的工程最初是由 AutoCAD 设计的二维图纸，不是基于 Revit建立的模型，再加上课题后期还需分析该工程的工程量和成本，综合上述因素，最终选择了鲁班 BIM 系列软件在原来二维图纸的基础上重新建模，逐步推进本课题。
2.4 本章小结
本章介绍了 BIM 技术的起源、概念及特点，并重点介绍目前国内外主流的 BIM软件，对不同的软件进行对比分析，选取适合本课题的软件，正所谓工欲善其事，必先利其器，将软件作为工具，为后面课题的推进打下一个良好的基础。
