1 概述
1.1 手工繪圖到計算機2D繪圖，實現(xiàn)第一次革命
2000年，
CAD（Computer Aided Design）技術(shù)推廣及應(yīng)用使建筑設(shè)計從手工繪圖走向2D數(shù)據(jù)的電子繪圖，即“甩圖板”運動，可以說是建筑工程設(shè)計領(lǐng)域第一次革命。2D CAD技術(shù)使傳統(tǒng)的設(shè)計方法和生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻變化。這不僅把工程設(shè)計人員從傳統(tǒng)的設(shè)計計算和手工繪圖中解放出來，可以把更多的時間和精力放在方案優(yōu)化、改進和復(fù)核上，而且提高設(shè)計效率，大大縮短了設(shè)計周期，提高了設(shè)計質(zhì)量。
1.2 3D效果圖的應(yīng)用
2D圖紙應(yīng)用的局限性較大，不能直觀體現(xiàn)建筑設(shè)計的各類信息，因此一些復(fù)雜項目采用制作實體模型的辦法在整個設(shè)計過程中溝通設(shè)計意圖，以彌補單一方式的不足。在計算機普遍應(yīng)用后，設(shè)計人員開始進行3D建模、進行3D實體造型。但這種模型過于簡化，僅僅滿足了幾何形狀和尺寸相似的要求。后來出現(xiàn)了3DS、FormZ等用于建筑三維建模和渲染的軟件，可以給建筑表面賦予不同的顏色以代表不同的材質(zhì)，再配上光學效果，可以生成具有照片效果的建筑效果圖。
1.3 BIM實現(xiàn)建筑全生命周期的信息化，助推建筑工程實現(xiàn)第二次革命
建筑信息模型(BuildingInformationModeling，簡稱BIM)技術(shù)創(chuàng)建并利用數(shù)字模型對項目進行設(shè)計、建造和運營管理[1]。在美國國家BIM標準(NBIMS)中,BIM的定義由三部分組成：（1）BIM是一個設(shè)施(建設(shè)項目)物理和功能特性的數(shù)字表達；（2）BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關(guān)這個設(shè)施的信息，為該設(shè)施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程；（3）在項目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協(xié)同作業(yè)。
BIM為建筑工程設(shè)計領(lǐng)域帶來了第二次革命，從二維圖紙到三維設(shè)計和建造的革命。同時，對于整個建筑行業(yè)來說，BIM也是一次真正的信息革命。最初,BIM只是應(yīng)用于一些大規(guī)模標志性的項目當中，除了堪稱BIM經(jīng)典之作的
上海中心大廈項目外，上海
世博會的一些場館也應(yīng)用了BIM。僅僅經(jīng)過兩三年，BIM現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用到一些中小規(guī)模的項目當中。以福建省建筑設(shè)計研究院為例，全院70%～80%的項目都是使用BIM完成的。據(jù)介紹，就BIM的應(yīng)用而言，3年前，美國領(lǐng)先中國7年；3年后的今天，中國已將這一差距縮小到了3年。
BIM在中國的全面應(yīng)用將為建筑業(yè)的發(fā)展帶來巨大的效益，使設(shè)計乃至整個工程的質(zhì)量和效率顯著提高。BIM將直接促使建筑行業(yè)各領(lǐng)域的變革和發(fā)展；它將使建筑行業(yè)的思維模式及習慣方法產(chǎn)生深刻變化；使設(shè)計、建造和運營的過程產(chǎn)生新的組織方式和新的行業(yè)規(guī)則。
2 BIM的技術(shù)特點[5]
（1）可視化及參數(shù)化設(shè)計
可視化即“所見所得”的形式，BIM提供了可視化技術(shù)，對以往以線條形式表現(xiàn)的
構(gòu)件采用三維立體圖形進行展示，與效果圖不同，這種立體圖是通過構(gòu)件的信息自動生成的，能夠反應(yīng)出構(gòu)件之間的互動性和反饋性。在BIM中，由于整個過程都是可視化的，不僅可以展示三維效果，自動生成各類報表，更重要的是項目設(shè)計、建造、運營和維護過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進行。
（2）協(xié)調(diào)性及構(gòu)件關(guān)聯(lián)性設(shè)計
建筑工程全生命周期是一個復(fù)雜的過程。一旦項目的實施過程中出現(xiàn)了問題，參建各方就需要開協(xié)調(diào)會，查找問題原因，提出解決辦法，然后出具變更。例如暖通專業(yè)中的管道布置，可能會和
結(jié)構(gòu)設(shè)計的梁柱等構(gòu)件產(chǎn)生空間重疊，這就是施工中常遇到的碰撞問題。通過BIM的協(xié)調(diào)性服務(wù)就可以在設(shè)計階段處理碰撞問題，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，供參建各方進行討論協(xié)調(diào)。BIM的協(xié)調(diào)作用還可以解決更多問題，例如電梯井布置與其它設(shè)計布置及凈空要求的協(xié)調(diào)、
防火分區(qū)與其它設(shè)計布置的協(xié)調(diào)、 地下
排水布置與其它設(shè)計布置的協(xié)調(diào)問題等。
（3）模擬性和執(zhí)行性
通過BIM可以提取建筑物模型數(shù)據(jù)，進行模擬計算、模擬演習等。在設(shè)計階段，BIM可以對建筑模型進行模擬計算和實驗，例如：節(jié)能模擬、日照模擬、熱能
傳導(dǎo)模擬和緊急疏散模擬等；在招
投標和施工階段可以進行4D模擬（基于三維模型的施工控制，附加時間維），也就是根據(jù)施工組織設(shè)計模擬實際施工，優(yōu)化施工方案來指導(dǎo)施工；還可以進行5D模擬（基于三維模型的造價控制，附加造價維），從而來實現(xiàn)成本控制；后期運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。
（4）協(xié)作設(shè)計及優(yōu)化性
隨著建筑工程復(fù)雜性的增加，跨學科的合作成為建筑設(shè)計的趨勢。BIM為傳統(tǒng)建筑工種提供了良好的技術(shù)協(xié)作平臺，提供了建筑物的實際存在信息，包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息，還提供了建筑物變化以后的存在狀態(tài)。例如，結(jié)構(gòu)工程師改變柱子的尺寸時，建筑模型中的柱子也會立即更新。BIM還為不同的生產(chǎn)部
門、管理部門提供了一個良好的協(xié)作平臺，例如施工企業(yè)可以在建筑信息模型基礎(chǔ)上添加時間參數(shù)進行施工虛擬，控制施工進度，政務(wù)部門可以進行電子審圖等等。BIM不僅改變了建筑師、結(jié)構(gòu)工程師傳統(tǒng)的工作協(xié)調(diào)模式，而且還使業(yè)主、政府部門、制造商和施工企業(yè)都可以基于同一個三維參數(shù)的建筑模型協(xié)同工作。
BIM及其配套的各種優(yōu)化工具提供了對復(fù)雜項目進行優(yōu)化的可能。目前基于BIM的優(yōu)化可以做下面的工作：
1）項目方案優(yōu)化：把項目設(shè)計和投資回報分析結(jié)合起來，設(shè)計變化對投資回報的影響可以實時進行計算，使業(yè)主能夠綜合評價設(shè)計方案，達到優(yōu)化設(shè)計的目的。
2）特殊項目的設(shè)計優(yōu)化：例如裙樓、
幕墻、屋頂、大空間等多采用異型設(shè)計，對這些施工方案進行優(yōu)化，可以帶來顯著的工期和造價改進。
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