建筑信息模型（BIM）与建筑智能化

“中级经济师”是我国职称之一，属于经济师类别。要取得“中级经济师”职称，需要参加“经济专业技术资格考试”，考试合格即有被聘任为中级经济师职称的资格，有了聘任资格在单位聘任即可取得相应级别的经济师职称

第十章 建筑信息模型（BIM）与建筑智能化

一、BIM技术特征及应用价值

BIM技术特征

1、信息存储结构具有多元化特征

2、以参数化建模作为创建模型的主要技术

3、以联合数据库的分类模型作为模型系统的实现方法

4、以通用数据交换标准作为系统间信息交换的基础

BIM技术应用价值

1、提高生产效率

2、提高业主对设计方案的评估能力

3、提高业主对市场的反应速度

4、提高建设设施的可持续性

5、为设施管理提供更好的平台

6、有利于技术与管理创新

BIM技术发展趋势

1、BIM技术要素的发展

（1）BIM技术要素

BIM应用点（源头）

BIM应用软件

BIM应用标准

2、BIM技术的发展现状

BIM应用标准

数据标准

内容标准

协同工作标准

3、BIM技术未来的发展趋势

BIM模型自动检测是否符合规范和可施工性

制造商启用3D产品目录

多维（nD）项目管理模式

实现预制加工工业化与全球化

BIM与GIS

4、BIM技术发展趋势可归纳为

新BIM应用软件的开发

现有软件的二次开发和完善

BIM应用软件与管理软件的集成

二、BIM技术在建设工程全寿命期的应用

（一）BIM技术在规划设计阶段的应用

1、BIM在设计前期阶段的应用

场地建模

现状地形建模

现状地物建模

场地设计

场地分析

场地平整

边坡处理

道路布设

匹配规划设计条件

投资估算

设计任务书编制

BIM实施规划（内容）

项目基本情况

实施组织

BIM实施的具体内容

相应技术措施

2、BIM在方案设计阶段的应用

方案建模

体量建模

参数化建模

体量模型构件化

建筑生态模拟分析

能耗建模

自然采光模拟

自然通风模拟

建筑可视化分析与表现

3、BIM在初步设计阶段的应用

设计准备

项目信息概况

模型拆分

建模方法

项目进度

图纸编制计划

建筑设计

初设模型深化

材质调整

幕墙深化

门窗深化

外露构件深化

使用性能优化

风环境模拟分析与优化

光仿真分析与优化

热模拟分析与优化

声仿真分析

能耗仿真分析

消防与疏散优化

结构设计

结构专业模型策划

协同方式与模型拆分

项目样板文件制定

结构专业技术统一措施等

结构模型校审

平面形式校审

自动模型检查

三维形式查看校审

结构内部三维漫游等

设备与电气设计

暖通空调设计

暖通空调负荷计算

暖通空调系统建模

暖通空调系统计算

暖通系统图生成等

给排水设计

给排水系统建模

消防系统建模与计算等

电气设计

照度计算

电气系统建模

电气系统图生成等

特殊工艺设施系统设计

工程概算

（逐步开始改善我国工程概算与实际严重脱节甚至流于形式的情况）

4、BIM在施工图设计阶段的应用

（1）专业模型深化

建筑专业模型的设计与深化

结构专业模型的设计与深化

机电专业模型的设计与深化

管线综合与冲突检查等

（2）辅助模型信息深化

模型检查方法

预定义方法

基于过程的方法

基于工程的综合方法

模型检查过程

规则解释和规则结构化

创建完善的BIM模型，确保需要检查的必要信息已经准备完毕

执行模型检查

完成模型检查报告

（3）专项设计

室内设计

钢结构设计

特征

项目可视化

模拟性及执行性

协调性及优化性

基本流程

钢结构族库建立

钢结构模型定位及整合

钢结构深化设计

钢结构施工全过程仿真分析

钢结构施工过程模拟

幕墙设计（基本流程）

前期准备工作，主要是明确幕墙BIM需求，制定幕墙BIM规范

搭建幕墙BIM模型

施工深化设计

（4）BIM设计成果交付

5、BIM设计的延伸应用

（1）二次深化设计复核

（2）施工图设计验证

（3）设计变更管理

（4）建筑全寿命期评价

（5）服务于施工过程

（6）服务于运营维护阶段

（二）BIM技术在工程施工阶段的应用

1、基于BIM的深化设计与数字化加工

基于BIM的深化设计

工作流程



模型质量控制

事前质量控制

质量验收

成果交付

基于BIM的数字化加工

数字化加工前的准备

加工过程的数字化复核

数字化物流与作业指导

2、基于BIM的虚拟建造

（1）基于BIM的预制构件虚拟拼装

（2）基于BIM的施工方案模拟

3、基于BIM的施工现场临时设施规划

应用BIM技术协调施工现场临时设施规划

基于BIM的施工现场临时设施规划，可对施工场地进行布置，合理安排塔吊、库房、加工场地和生活区等位置，解决现场施工场地平面布置问题，解决场地划分问题；

子主题

通过与业主的可视化沟通协调，对施工场地进行优化，选择最优施工路线。

通过与业主的可视化沟通协调，对施工场地进行优化，选择最优施工路线。

应用BIM进行施工现场临时设施规划的流程

标准化族库建立

主体模型简化

模型信息建立

平面布置模拟

模型信息使用

4、基于BIM的施工进度管理

基于BIM的施工进度计划基础信息要求

BIM建模软件一般将模型元素氛围：模型图元、视图图元和标注图元

模型图元是BIM模型的核心元素，是对建筑实体最直接的反映

基于BIM的施工进度计划编制

关键是数据接口集成

基于BIM的施工进度跟踪分析

5、基于BIM的工程造价管理

（1）BIM在工程造价管理中的应用价值主要体现（7个）

提高工程量计算准确性

更好地控制设计变更

提高项目策划的准确性和可行性

积累和共享造价数据

提高工程造价数据的时效性

支持不同阶段的成本控制

支撑不同维度多算对比分析

（2）基于BIM的工程造价管理流程

（3）基于BIM的工程预算

基于BIM的工程量计算

基于三维模型的工程量计算

工程量自动计算

关联构件的扣减计算

异型构件工程量计算。

基于BIM的工程计价

预算模型可以进一步关联4D进度模型，最终形成BIM5D模型

特点

基于模型的工程量计算和计价一体化

工程造价调整更加快捷

深化设计可降低额外费用产生

BIM5D辅助工程造价全过程管理

（4）基于BIM的5D模拟与方案优化

3D信息模型与预算模型、进度计划集成扩展成为BIM5D模拟

BIM5D模型集成的主要信息包括

建筑构件信息

进度信息

WBS信息

预算信息

相互关联信息

基于BIM的5D模拟与方案优化应用包括

合理安排施工进度

施工方案的造价分析及优化

优化资金使用计划

（5）基于BIM的工程造价过程控制

施工前期阶段

进行基于BIM的工程量精确计算、计价工作后，基于BIM模型进行施工模拟，不断优化方案，提高计划的合理性，提高资源利用率，这样可以减少施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，减少潜在的经济损失。

施工阶段

基于BIM 5D模型，可及时生成材料采购计划、劳动力入场计划和资金需用计划等，借助BIM模型中材料数据库信息，严格按照合同控制材料用量，确定合理的材料价格，发挥“限额领料”的真正效用。同时，基于三维模型，自动进行变更工程量计算和计价、工程计量和结算，相应变更和计量记录自动保存，方便查询；并能够实时把握工程成本信息，实现施工成本动态管理，通过成本多算对比提高成本分析能力。

（三）BIM技术在运营维护阶段的应用

1、面向运营维护的BIM技术

2、基于BIM的运营维护管理功能

运行监控

维护计划

资产管理

建筑环境分析

获取建筑空间中的温度、湿度、CO2浓度、光照度、空气洁度等信息数据

通过开发能源管理功能模块，自动统计分析建筑能耗情况

基于BIM的专业建筑物系统分析软件，可以分析模拟和验证优化建筑性能

空间管理

应急管理

三、建筑智能化

（一）智能建筑与智慧城市

1、智能建筑

（1）智能建筑定义

智能建筑概念源于美国。美国智能建筑学会认为：智能建筑是对建筑物的基本要素：结构、系统、服务和管理四个基本要素进行最优化组合，为用户提供一个高效率并具有经济利益的环境。

（2）智能建筑基本构成

信息化应用系统

智能化集成系统

信息设施系统

建筑设备管理系统

公共安全系统

应急响应系统

智能化系统机房工程

（3）智能建筑技术基础

计算机技术

自动化控制技术

通信技术

（4）智能建筑的目标

增强建筑物科技功能

提升智能化系统的技术功效

绿色建筑

2、智慧城市

（1）智慧城市的定义

我国《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》提出：以基础设施智能化、公共服务便利化、社会治理精细化为重点，充分运用现代信息技术和大数据，建设一批新型示范智慧城市，

《智慧城市术语》（GB/T37043－2018）将智慧城市定义为：运用信息通信技术，有效整合各类城市管理系统，实现城市各系统间信息资源共享和业务协同，推动城市管理和服务智慧化，提升城市管理和公共服务水平，提高城市市民幸福感和满意度，实现可持续发展的一种创新型城市。

（2）智慧城市顶层设计

基本原则

以人为本。以“为民、便民、惠民”为导向

因城施策

融合共享

协同发展

多元参与

绿色发展

创新驱动

基本过程

需求分析

总体设计

架构设计

实施路径设计

（3）智慧城市评价指标

评价指标设计原则

导引性

代表性

人本性

规范性

可操作性

系统性

评价指标体系内容

（二级－一级）能力类指标

信息资源

信息资源开放、信息资源共享、信息资源开发利用

网络安全

网络安全管理，监测、预警与应急，信息系统安全可控，要害数据安全

创新能力

新一代信息技术应用、模式创新、技术研发与创新、科研成果转化

机制保障

规划与建设方案、标准体系、政策法规、投融资机制、组织管理机制

基础设施

信息基础设施、公共基础设施

（二级－一级）成效类指标

公共服务

服务便捷度、服务丰富度、服务覆盖度、服务集成度、服务满意度

社会管理

办理快捷度、管理公开度、管理精准度、跨部门协同度、公共安全管理水平、信用环境建设水平

生态宜居

生态环境改善度、环境监测防控能力、社区信息服务水平、生活数字化程度

产业体系

农业生产经营信息化水平、两化融合水平、新型信息服务提供能力、特定行业信息化发展水平、电子商务发展与应用成效

（二）新一代智能制造技术在建筑业的应用

1、新一代智能制造技术简介

智能制造可归纳为三个基本范式，即数字化制造、数字化网络化制造、数字化网络化智能化制造－－新一代智能制造。

最本质的特征是其信息系统增加了认知和学习功能

2、3D打印技术

（1）基本原理

三维模型建立与近似处理

模型切片与路径规划

模型层片加工与叠加

（2）案例

上海宝山智慧湾3D打印步行桥

3、机器人建造

（1）机器人建造流程

（2）机器人建造特征

一体化

体外化

虚拟化/物质化的数字孪生

人机协作成果获得直接体现的重要原因

（3）机器人建造案例

世界首座机器人三维打印改性塑料人行桥

乌镇“水月红云”智能建造亭集群