基于BIM技术条件下的工程项目设计工作流程的新型模式

第 1 章  绪论

1.1  研究背景及目的

1.1.1  研究的背景

随着社会文明的不断发展和进步，作为国民经济支柱的建设行业不断面临新的问题和挑战。建筑设施本身越来越复杂，建设环境也在变得日趋复杂，业主对工程建设的要求也在日益提高，他们希望降低建筑产品的成本，提高质量，按照计划工期准时地将设施交付其使用。面对复杂多变的内部因素和外部环境，传统建设生产方式和工程项目管理模式已经很难高效地完成复杂设施的建设任务，势必掣肘行业的进步和企业的发展。

工程项目设计作为建设工程项目的重要环节，是BIM 应用于项目全生命期的基础。应用 BIM 技术进行工程设计，形成一套高效合理的工作流程，逐步提升设计质量，将对建设工程项目产生巨大的影响。

1.1.2  研究的目的和意义

本人目前正在从事一些BIM标准编制与研究相关的工作，在实践中深刻体会到BIM技术是进行全生命期的工程项目管理的一种重要技术和有效手段。结合自己的本职工作，我逐步学习和运用国内外先进的项目管理专业知识，对应用 BIM 技术进行工程项目设计的业务流程和相应的建模过程进行了分析和思考，对比设计阶段传统工作流程与 BIM工作流程的区别，尝试梳理出基于 BIM 技术条件下进行工程设计与建模的流程图，为设计企业应用 BIM 技术和优化工作流程提供参考。

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1.2  国内外研究与应用现状

1.2.1  国外研究与应用现状

智慧建造联盟（buildingSMART alliance，简称 bSa）制定了基于 IFC 标准的 BIM 应用标准——NBIMS，行业内普遍认为该标准是在 IFC/IDM/IFD 三大支柱基础上做出的一套 BIM 基础标准，对建筑业转型而言是一个关键因素，在 2012 年，，bSa 又发布了NBIMS 标准的第二版——“NBIMS-US 实施标准”，特别地，由此标准的名称我们可以看到，这是专门针对美国 BIM 应用的一份指导工程实践工作的标准指南。我们的邻居新加坡在BIM领域的研究也处于国际前沿，新加坡房屋建设局（Building and Construction Authority，简称 BCA）发布了 BIM 指南，划分出了项目成员们的角色和责任，可以为BIM 实施计划的发展提供一定的指导。该指南还对 BIM 建模和专业间协作的流程作了规范，于我国的 BIM 实践具有很强的参考意义。

BIM 在国外的应用特征可以概括为三方面：一是由于 BIM 技术在处理建筑信息方面的独特优势，受到 AEC 行业的广泛重视，大型的工程建设企业一般均已具备了应用BIM 技术的能力，同时市场上还涌现出了不少提供 BIM 咨询服务的专业技术公司，为中小企业应用BIM技术提供支持。二是BIM技术不单是已运用于建筑工程的设计环节，更是在推广BIM技术的过程中形成了一些新的应用，比如通过BIM技术进行虚拟建造，从而让业主单位、设计单位、总包单位、分包单位、供货商等参与方在刚开始的设计阶段就可参与到项目中，及早发现建筑工程中各环节存在的问题，共同对设计进行改进，共担风险，共享收益，形成了一种新的商业模式。三是以美国为主的国家已开发了比较多的基于 BIM 技术的商用软件，这些商用软件针对不同专业用户在不同阶段的需求而开发，并不断修改完善，为满足用户需求提出了较好的解决方案，为 BIM 技术的应用和发展打下了良好的基础。

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第 2 章 基于信息技术的工程项目设计和 BIM 理论概述

2.1 BIM 的定

根据美国 NBIMS 标准的解释，BIM 这一概念包含了三个层面上的意义，分别是 Building Information Model、Building Information Modeling 和 Building Information Management。首先，BIM 是借鉴机械制造业的产品模型概念引申而来的，Building Information Model 意即将建筑物看作一种特殊的工业产品的数字化表达，在施工阶段按照这一数字化的模型进行“生产、加工、制造”。其次，Building Information Modeling 指 BIM 是一个从无到有建立模型的协作过程，各个设计专业在完成设计任务的过程中逐步地搭建模型、完善方案、协同工作，最终完成三维模型的创建。最后，Building Information Management 指 BIM 是对整个工程项目全生命期进行信息管理的工具，各参与方使用这一工具创建、传递和共享信息，模型中包含的信息自规划、勘察、设计、施工直至运维阶段逐步丰富。Building Information Management 是 BIM 最核心的一层含义，也是BIM 技术的精髓所在。

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2.2  工程项目设计的内容

一般来讲，工程项目设计工作可划分成概念设计、方案设计、初步设计、施工图设计四个阶段。在概念设计阶段，由业主、城市规划师、建筑设计师根据项目需求搜集整理各种数据进行分析整理，完成环境影响评价、可行性研究和技术经济指标分析的工作，通过洽商确定项目的整体设计思路，并完成建筑概念设计。方案设计阶段，建筑设计师和城市规划师根据上一阶段确定的方案完成建筑方案设计，结构和机电工程师根据建筑专业提出的条件和资料，提出地基基础、上部结构、水暖电各个系统的解决方案，并检查是否满足了舒适度、绿色建筑、运营维护等方面的要求。初步设计阶段，建筑、结构专业分别进行各自的初步设计，水暖电专业分别进行各自的设备选型和管线设计，并对机电设计方案的合理性和可行性进行验证。同时，水暖电专业向建筑、结构专业提条件，通过各专业间的协调、沟通、会签不断落实和反馈条件，优化调整各自的设计方案。施工图设计阶段，即详细设计的阶段，各专业按照各自最终确定的设计方案绘制二维施工图纸。

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第 3 章  基于全 BIM 的工程项目设计工作流程 ........... 11

3.1  应用 BIM 技术对传统设计工作流程产生的影响 ........... 11

3.1.1  设计工作前移 ............ 11

3.1.2  建立互相联系的分专业 BIM 模型 ................. 12

3.1.3  管线综合的应用 .................. 13

第 4 章  BIM 工作流程实施的关键因素分析 ............ 27

4.1 BIM 设计团队的组织 ............. 27

4.1.1  成员构成和职责分工 ................. 27

4.1.2  设计单位应用 BIM 的成本分析 ........ 29

4.1.3  设计协调与沟通管理 ................ 29

第 5 章  BIM 技术在某综合实验楼设计中的应用 ............. 37

5.1  项目概况 ....................... 37

5.2  本项目的 BIM 设计工作流程 ............... 37

5.2.1  方案设计和初步设计 .................. 37

5.2.2  详细设计和施工图设计................. 39

第 5 章  BIM 技术在某综合实验楼设计中的应用

5.1  项目概况

该综合实验楼高约 80 米，总建筑面积 6 万余平方米，地下 4 层，地上 20 层。其中地下 4 层分别是地下车库、自行车库和制冷机房、变配电机房、热力交换站等设备机房；地上部分是通过连廊贯通的两栋塔楼，1 层和 2 层是包括大堂、会议室消防中控室在内的公共区域，3 层至 19 层都是办公空间，20 层是会议室和电梯等设备所用的机房。幕墙使用的是陶板、铝板和高透玻璃，富有极强的现代感，是城市主干道周边重要的标志性建筑。建筑效果图见图 5-1 所示。

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结论

BIM 技术在工程建设行业的广泛应用是大势所趋，它必将带来整个行业的巨大变革。就像上世纪七八十年代 CAD 技术的推广一样，通过“甩图板”我国的工程项目设计工作迅速地转入了二维 CAD 时代。技术的革新极大地提高了生产力，同样也会改变了传统的生产方式和工作模式，这一点已经在由图板绘图向 CAD 制图转变的过程中得到了印证。BIM 技术的应用同样会对我国的工程设计工作流程和模式产生影响，其中有对原有设计工作的优化，比如对建筑设计表现手段的丰富，有新增型的工作流程的加入，比如碰撞检查和管线综合，有对设计协作工作方式的改进，比如通过共享模型信息进行专业间协同，有对设计团队组织结构的改进，比如设计师们需要操作更多的 BIM 软件和承担更多的设计任务。以上这些设计模式上的改变不单单是由使用二维软件转向三维软件，更重要的是转变设计的理念，从平面化、图形化的设计思想转向在三维空间中构建整个建筑的模型。目前，有很多的设计单位开展了 BIM 技术的应用实践，大家所选择的方式不尽相同。但是通过本文的分析讨论以及结合案例开展的工程设计实践来看，只有采用了全 BIM 的设计理念和设计模式，才能最大化地发挥 BIM 技术的特点，体现 BIM技术在信息创建、处理和传递方面的优势，提高设计效率，并将所有的建筑信息通过模型联系起来，在包括策划、设计、施工、运维各阶段在内的整个工程项目全生命期中实现对建筑信息的有效管理，真正实现 BIM 技术的价值。

参考文献（略）