bim的可视化，BIM可视化如何运用于建筑全生命周期？

一 、BIM的定义

BIM，即建筑信息模型（ ）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。

图（一）住建部对BIM的解释

BIM技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

BIM的定义由三部分组成：

1.BIM是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字表达；

2.BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；

3.在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。

二、BIM的特点

可视化：可视化即“所见所得”的形式。BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前；建筑业也有设计方面出效果图的事情，但是这种效果图是分包给专业的效果图制作团队进行识读设计制作出的线条式信息制作出来的，并不是通过构件的信息自动生成的，缺少了同构件之间的互动性和反馈性，然而BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以，可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。

图（二）昆山天友绿建某项目风管

图（三）昆山天友绿建某项目

2．协调性：这个方面是建筑业中的重点内容，不管是施工单位还是业主及设计单位bim的可视化，无不在做着协调及相配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各施工问题发生的原因，及解决办法，然后出变更，做相应补救措施等进行问题的解决。BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在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，提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如：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。

图（四）昆山天友绿建某项目机房管道

图（五）昆山天友绿建某项目管线排布

3．模拟性：模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。

图（六）几种常用的模拟

4．优化性：事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。基于BIM的优化可以做下面的工作：

（1）项目方案优化：把项目设计和投资回报分析结合起来，设计变化对投资回报的影响可以实时计算出来；这样业主对设计方案的选择就不会主要停留在对形状的评价上，而更多的可以使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求。

（2）特殊项目的设计优化：例如裙楼、幕墙、屋顶、大空间到处可以看到异型设计，这些内容看起来占整个建筑的比例不大，但是占投资和工作量的比例和前者相比却往往要大得多，而且通常也是施工难度比较大和施工问题比较多的地方，对这些内容的设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。

5．可出图性：BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些构件加工的图纸。而是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：

（l）综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）；

（2）综合结构留洞图（预埋套管图）；

（3）碰撞检查侦错报告和建议改进方案。

图（七）BIM的可出图性

图（八）碰撞检查

三、BIM的应用空间

最近几年，BIM（ ，建筑信息模型）在建筑行业的应用越来越广泛，它是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立。

近几年基于3D-BIM的工程管理，主要用于规划、设计阶段的方案评审、火灾模拟、应急疏散能耗分析以及运营阶段的设施管理。

图（九）国外某项目能耗分析

与传统模式相比，3D-BIM的优势明显，因为建筑模型的数据在建筑信息模型中的存在是以多种数字技术为依托，从而以这个数字信息模型作为各个建筑项目的基础，可以进行各个相关工作。建筑工程与之相关的工作都可以从这个建筑信息模型中拿出各自需要的信息，既可指导相应工作又能将相应工作的信息反馈到模型中。

建筑信息模型不是简单的将数字信息进行集成，它还是一种数字信息的应用，并可以用于设计、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、大量减少风险。

同时BIM可以四维模拟实际施工，以便于在早期设计阶段就发现后期真正施工阶段所会出现的各种问题，来提前处理，为后期活动打下坚固的基础。在后期施工时能作为施工的实际指导，也能作为可行性指导，以提供合理的施工方案及人员考证书的正规网站，材料使用的合理配置，从而来最大范围内实现资源合理运用。基于4D-BIM的工程管理，主要用于施工阶段的进度、成本、质量安全以及碳排放测算。

图（十）昆山天友绿建某项目施工模拟

据了解，在中国，BIM最初只是应用于一些大规模标志性的项目当中，除了堪称BIM经典之作的上海中心大厦项目外，上海世博会的一些场馆也应用了BIM。仅仅经过两三年，BIM已经应用到一些中小规模的项目当中。以福建省建筑设计研究院为例，全院70%～80%的项目都是使用BIM完成的。据介绍，就BIM的应用而言，3年前，美国领先中国7年；3年后的今天，中国已将这一差距缩小到了3年。需要强调的是，这一差距针对的是BIM的用户数量，而在应用程度上，中国企业与世界领先公司基本上处于同等水平。

而住建部编制的建筑业“十二五”规划明确提出要推进BIM协同工作等技术应用，普及可视化、参数化、三维模型设计，以提高设计水平，降低工程投资，实现从设计、采购、建造、投产到运行的全过程集成运用。

图（十一）BIM全生命周期应用

四、BIM技术在成本控制中的作用

实际成本核算困难原因：

一是数据量大。每一个施工阶段都牵涉大量材料、机械、工种、消耗和各种财务费用，每一种人、材、机和资金消耗都统计清楚，数据量十分巨大。工作量如此巨大，实行短周期（月、季）成本在当前管理手段下，就变成了一种奢侈。随着进度进展，应付进度工作自顾不暇，过程成本分析、优化管理就只能搁在一边[6]。

二是牵涉部门和岗位众多。实际成本核算，当前情况下需要预算、材料、仓库、施工、财务多部门多岗位协同分析汇总提供数据，才能汇总出完整的某时点实际成本，往往某个或某几个部门不能实行，整个工程成本汇总就难以做出。

三是对应分解困难。一种材料、人工、机械甚至一笔款项往往用于多个成本项目，拆分分解对应好专业要求相当高，难度非常高。

四是消耗量和资金支付情况复杂。材料方面，有的进了库未付款，有的先预付款未进货，用了未出库，出了库未用掉的；人工方面，有的先干未付，预付未干，干了未确定工价；机械周转材料租赁也有类似情况；专业分包，有的项目甚至未签约先干，事后再谈判确定费用。情况如此复杂，成本项目和数据归集在没有一个强大的平台支撑情况下，不漏项做好三个维度的（时间、空间、工序）的对应很困难。

图（十二）BIM成本预算模型

BIM技术在处理实际成本核算中有着巨大的优势。基于BIM建立的工程5D（3D实体、时间、WBS）关系数据库，可以建立与成本相关数据的时间、空间、工序维度关系，数据粒度处理能力达到了构件级，使实际成本数据高效处理分析有了可能，解决方案操作方法如下：

1）创建基于BIM的实际成本数据库。

建立成本的5D（3D实体、时间、工序）关系数据库，让实际成本数据及时进入5D关系数据库，成本汇总、统计、拆分对应瞬间可得。

以各WBS单位工程量人材机单价为主要数据进入实际成本BIM中。

未有合同确定单价的项目bim的可视化，BIM可视化如何运用于建筑全生命周期？，按预算价先进入。有实际成本数据后，及时按实际数据替换掉。

2）实际成本数据及时进入数据库

一开始实际成本BIM中成本数据以采取合同价和企业定额消耗量为依据。随着进度进展，实际消耗量与定额消耗量会有差异，要及时调整。每月对实际消耗进行盘点，调整实际成本数据。化整为零，动态维护实际成本BIM，大幅减少一次性工作量，并有利于保证数据准确性。

材料实际成本。要以实际消耗为最终调整数据，而不能以财务付款为标准，材料费的财务支付有多种情况：未订合同进场的、进场未付款的、付款未进场的按财务付款为成本统计方法将无法反映实际情况，会出现严重误差。

仓库应每月盘点一次，将入库材料的消耗情况详细列出清单向成本经济师提交，成本经济师按时调整每个WBS材料实际消耗。

人工费实际成本。同材料实际成本。按合同实际完成项目和签证工作量调整实际成本数据，一个劳务队可能对应多个WBS，要按合同和用工情况进行分解落实到各个WBS。

机械周转材料实际成本：同材料实际成本。要注意各WBS分摊，有的可按措施费单独立项。

管理费实际成本：由财务部门每月盘点，提供给成本经济师，调整预算成本为实际成本，实际成本不确定的项目仍按预算成本进入实际成本。

按本文方案，过程工作量大为减少，做好基础数据工作后，各种成本分析报表瞬间可得。

3）快速实行多维度（时间、空间、WBS）成本分析

建立实际成本BIM模型，周期性（月、季）按时调整维护好该模型，统计分析工作就很轻松，软件强大的统计分析能力可轻松满足我们各种成本分析需求。

基于BIM的实际成本核算方法，较传统方法具有极大优势：

快速。由于建立基于BIM的5D实际成本数据库，汇总分析能力大大加强，速度快，短周期成本分析不再困难，工作量小、效率高。

图（十三）工作原理

准确。比传统方法准确性大为提高。因成本数据动态维护，准确性大为提高。消耗量方面仍会在误差存在，但已能满足分析需求。通过总量统计的方法，消除累积误差，成本数据随进度进展准确度越来越高。分析能力强。可以多维度（时间、空间、WBS）汇总分析更多种类、更多统计分析条件的成本报表。

总部成本控制能力大为提升。将实际成本BIM模型通过互联网集中在企业总部服务器。总部成本部门、财务部门就可共享每个工程项目的实际成本数据，数据粒度也可掌握到构件级。实行了总部与项目部的信息对称，总部成本管控能力大能加强。

管线bim，BIM综合管线技术

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一、技术特点

随着社会的进步，人们对建筑的安全性、智能化、舒适性和节能等提出了更高的要求，促使机电系统繁多，管线种类也很复杂，而机电管线安装空间也越来越紧张。为了达到合理布置管线的目的，传统使用二维软件(如CAD)绘制机电综合图纸，并辅以局部的剖面图的方式来解决机电管线综合的问题。由于传统的管线综合存在先天的局限性，不能完全保证其管线布局的合理性。采用目前较新的BIM技术，可以大幅度提高管线综合的效率。BIM技术，即将施工的建筑和机电设备管线进行三维建模，并采用BIM技术中具有可视化模型及碰撞检测功能，对现有信息模型进行碰撞检查，可直观地发现管线综合中的问题，及时调整，从而减少了施工中不必要的返工，提高了消防工程安装的一次成功率，从而达到工程对标高及施工质量的高要求。

二、实施过程

（一）综合管线实施流程

1、BIM小组的成立。为了推进BIM技术的运用，并立志于研究如何利用BIM模型的信息化来完善、提高机电深化设计及现场施工的质量，公司成立了有多年深化设计经验的工程师和精通BIM软件操作的BIM团队。

2、BIM软件的选择。BIM应用软件中，软件市场占有率较高，故服务及功能相对较为完善，有更强的经济效益，拟采用软件。

3、设备的配置。BIM软件对所使用的硬件设备要求较高，根据相应的要求配置专用的电脑等设备。

4、建立族库。根据常用的设备材料，建立材料设备的三维族库，并根据不同项目的需要，不断充实和完善族库。

5、结合工程进行建筑结构和设备建模。运用BIM软件，根据二维建筑结构和机电施工图纸，建立三维的建筑结构和管线模型。

6、现场结构复测。组织人员根据结构图纸进行现场实际复测，根据复测结果修改建筑结构模型。

7、三维碰撞检查。通过BIM软件中的碰撞检测功能进行模型的碰撞检测，并出具碰撞检测报告，根据报告逐一检查及排除碰撞点位。

8、指导施工和工厂化预制。根据调整后的模型，进行部分材料的工厂化预制，在施工前进行技术交底。

9、绘制竣工图纸。根据最终的施工现场，局部调整BIM模型，完成竣工BIM模型。

（二）、综合管线具体实施

1、管线综合由我单位组成深化设计小组，会同项目总工程师、施工经理共同制定深化设计、施工工作计划，确保设计、施工的连续性。

2、分工

机构人职责由总包制定方案，协调我单位与设计院。设计院基本技术支持，对深化图纸的审核签字确认我单位做管线综合图纸，达到指导施工的要求。

3、设备管线的综合排布将所有管线全部合成在一个图上，找出复杂的交叉位置，发现各项专业在设计上存在的矛盾，对单项工程原来布置的走向、位置有不合理或与其他工程发生冲突的现象，提出调整位置和相互协调的意见（根据布管原则），会同各部门、各施工单位商讨解决。使各项管线在建筑空间上占有合理的位置，然后再画详细的大样图，出图后再到现场认真核对，再进一步修改，最终完成管线综合图。

4、管线综合深化设计时所应用软件为，对有特殊要求的部位应用

对管线进行校核。

5、管线工程综合设计原则

1)大管优先，因小管道造价低易安装，且大截面、大直径的管道，如空调通风管道、排水管道、排烟管道等占据的空间较大，在平面图中先作布置。

2)临时管线避让长久管线。

3）有压让无压是指有压管道和无压管道。无压管道，如生活污水、粪便污水排水管、雨排水管、冷凝水排水管都是靠重力排水，因此，水平管段必须保持一定的坡度，是顺利排水的必要和充分条件，所以在与有压管道交叉时，有压管道应避让。

4）金属管避让非金属管。因为金属管较容易弯曲、切割和连接。

5）电气避热避水在热水管道上方及水管的垂直下方不宜布置电气线路。

6）消防水管避让冷冻水管（同管径）。因为冷冻水管有保温，则有利于工艺和造价。

7）低压管避让高压管。因为高压管造价高。

8）强弱电分设由于弱电线路如电信、有线电视、计算机网络和其它建筑智能线路易受强电线路电磁场的干扰，因此强电线路与弱电线路不应敷设在同一个电缆槽内，而且留一定距离。

9）附件少的管道避让附件多的管道，这样有利于施工和检修，更换管件。各种管线在同一处布置时，还应尽可能做到呈直线、互相平行、不交错，还要考虑预留出施工安装、维修更换的操作距离、设置支、柱、吊架的空间等。

6、综合管线的排布方法

1)定位排水管(无压管)。排水管为无压管，不能上下翻转，应保持直线，满足坡度。一般应将其起点(最高点)尽量贴梁底使其尽可能提高。沿坡度方向计算其沿程关键点的标高直至接入立管处。

2)定位风管(大管)。因为各类暖通空调的风管尺寸比较大，需要较大的施工空间，所以接下来应定位各类风管的位置。风管上方有排水管的，安装在排水管之下；风管上方没有排水管的，尽量贴梁底安装，以保证天花高度整体的提高。

3)确定了无压管和大管的位置后，余下的就是各类有压水管，桥架等管道。此类管道一般可以翻转弯曲，路由布置较灵活。此外，在各类管道沿墙排列时应注意

以下方面：保温管靠里非保温管靠外；金属管道靠里非金属管道靠外；大管靠里小管靠外；支管少、检修少的管道靠里，支管多、检修多的管道靠外。管道并排排列时应注意管道之间的间距。一方面要保证同一高度上尽可能排列更多的管道，以节省层高；另一方面要保证管道之间留有检修的空间。管道距墙，柱以及管道之间的净间距应不小于。

三、实施结果

运用BIM技术，进行管线综合排布考证书的正规网站，有效地提高了机电管理综合的合格率，扩大了工厂化预制的工作面，减少了施工现场的返工量，促进了机电设备安装的绿色施工，推动了建筑施工的节能。

四、应用案例

根据施工图纸建立建筑、结构、机电BIM模型，利用BIM技术检测建筑与结构之间的碰撞问题，设计不合理问题，有效控制建筑和结构图纸的一致性，避免了在施工过程因建筑和结构设计冲突，造成的返工、拆改。

当消防系统与机电总包的风管发生碰撞时，如图所示：

我们根据建筑、结构、机电的BIM模型进行管线的布置，在发生与总包BIM模型发生冲突或者碰撞时管线bim，相互协调碰撞，利用BIM软件把建筑、结构等影响到机电专业的模型，整合到一个模型当中，利用软件自动检测碰撞功能，分别检测机电各专业间碰撞、机电与建筑和结构碰撞等，把问题提前优化，把影响较大的问题反馈给相关专业协调修改。

上述图，可以看出发生碰撞的地方比较明显，通过碰撞检测可以看出桥架与风管有明显的冲突，通过协商，把桥架的位置进行调整，解决碰撞。

利用BIM技术检测消防和机电之间的碰撞问题，设计不合理问题，有效控制建筑和结构图纸的一致性，避免了在施工过程因建筑和结构设计冲突，造成的返工、拆改。

利用BIM模型检测出的结构梁与门的碰撞，在传统的2D平面图纸里很难发现此类问题。

案例1：

在图中所示，可以看出红色的地方发生了碰撞，我们需要调整管道的避让，其中蓝色部分是风管，尽量避免风管90°弯曲，所以调整水管的位置，绿色部分是水管部分，最终结果我们需要进行碰撞检查后进行修改，避免施工中出现错误。

案例2：

上述图中，浅蓝色部分是桥架，绿色部分是风管，红色部分是消防水管管线bim，BIM综合管线技术，图中通过碰撞检查可以看出左图中发生两处比较严重的碰撞，红色圈分别画出错误的部位，一个是防火桥架和风管的碰撞，另外一个是消防水管与其他管道发生碰撞，通过BIM中的碰撞检查可以将它们进行有效地调整，小管优先避让大管，避免在现场中发生管道打架的情况。

预留预埋

1）主要工艺流程

预留预埋施工

复核检查确定预留预埋件

加工制作预留预埋件

熟悉图纸

深化设计

绘制预留预埋图

材料准备

预留预埋工艺流程图

2）预留预埋施工

（1）本工程所有的消防预埋工作由我单位土建部门来施工，我专业将严格按照施工规范及图纸要求，进行验收、复合。

（2）本工程预留预埋工作主要为管道井、穿楼板的预留孔洞及套管的安装、穿后隔墙的套管预留预埋，在施工过程中将从以下几个方面进行控制，见下表

① 在楼板、梁、墙上预留孔、洞、槽和预埋件时应有专人按设计图纸将管道及设备的位置、标高尺寸测定，标好孔洞的部位，将预制好的模盒、预埋铁件在绑扎钢筋前按标记固定牢，

盒内塞入纸团等物，在浇注混凝土过程中应有专人配合校对，看管模盒、埋件，以免移位。

嵌墙暗管的墙槽深度宜为管道外径加20mm，宽度宜为管道外径加40-50mm。 其它管道预留孔洞的尺寸，如设计无要求，应按下表规定执行：

洞工作。管道井和管道穿梁、楼板都应和土建配合预留好，注意加强检查，绝不能有遗漏；

③ 为了避免遗漏和错留，在核对间距、尺寸和位置无误并经过相关专业认可的情况下，填写《预留洞一览表》，施工过程中认真对照检查。表格如下表：

预留洞一览表

（4）套管的预留预埋

穿核芯筒和功能层房间后砌隔墙套管预留预埋施工，主要采取以下形式，安装方法及要求如下：

① 套管管径参照下列标准进行选择，如下表：

② 套管安装方法及要求，如下表：