1.1 建筑信息模型概述

1.1.1 BIM简介

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。

BIM涵盖了几何学、空间关系、地理信息、各种建筑元件的性质及数量，可以用来展示整个建筑生命周期，包括了兴建过程及运营过程，提取建筑内材料的信息十分方便。建筑内的各个部分、各个系统都可以在BIM内呈现出来。

BIM是一种数字信息的应用，可以用设计、建造、管理的数字化方法支持建筑工程的集成管理环境，显著提高建筑工程效率、大大降低风险。在一定范围内，BIM可以模拟实际的建筑工程建设行为，还可以四维模拟实际施工，以便在早期设计阶段就发现并提前处理后期真正施工阶段会出现的各种问题，为后期活动打下坚固的基础。在后期施工时可作为施工的实际指导，也可作为可行性指导，以提供合理的施工方案及人员，实现材料使用的合理配置，从而在最大范围内实现资源的合理运用。

简单地说，可以将BIM视为数字化的建筑三维几何模型，此外这个模型中所有建筑构件所包含的信息（除了几何外）均同时具有建筑或工程的数据。这些数据为程式系统提供充分的计算依据，使这些程式能根据构件的数据，自动计算出查询者所需要的准确信息。此处所指的信息可能具有很多表达形式，诸如建筑平面图、立面图、剖面图、详图、三维立体视图、透视图、材料表，或计算每个房间自然采光的照明效果、所需要的空调通风量、冬/夏季需要的空调电力消耗等。

1.1.2 BIM的特点

真正的BIM具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性、一体化性、参数化性和信息完备性八大特点。

1．可视化

可视化即“所见即所得”的形式，对于建筑行业来说，可视化的运用在建筑业的作用非常大，例如常见的施工图样，只是采用线条绘制表达各个构件的信息，但是真正的构造形式就需要建筑业参与人员去自行想象了，对于简单的建筑来说，这种想象也未尝不可，但是近几年建筑业的建筑形式各异，复杂造型在不断地推出，那么这种方法就不再实用了。而BIM提供了可视化的思路，将以往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做法，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线条式信息而形成的，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，而BIM的可视化则能够同构件形成互动性和反馈性。在BIM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展示效果图以及报表的生成，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。

2．协调性

协调性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，无不在做着协调及配合的工作。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，寻找各个施工问题发生的原因及解决方法，然后做出变更和相应的补救措施等。那么真的只能在出现问题后才进行协调吗？在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位而出现各种专业之间的碰撞问题，例如暖通等专业中的管道在进行布置时，由于是绘制在各自的施工图样上的，真正施工过程中，可能正好有结构设计的梁等构件妨碍管线的布置。BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM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。当然BIM的协调作用并不止于此，它还可以解决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问题。

3．模拟性

模拟性并不只是模拟设计出建筑物模型，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可以对设计上的一些场景和因素进行模拟，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，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。

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的基础上可以更好地实现优化。优化受三种要素的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息做不出合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑变化以后的实际模型。复杂程度高到一定程度后，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助科学技术和设备的帮助，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仅停留在对形状的评价上，而可以了解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、大空间中到处可以看到异型设计，它们看起来占整个建筑的比例不大，但是投资和工作量却往往占很大比重，而且通常也是施工难度比较大和施工问题比较多的地方，随这些设计的施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。

5．可出图性

BIM并不是仅显示出常见的建筑设计院所出的建筑设计图样及一些构件加工的图样，而是通过对建筑物进行可视化展示、协调、模拟、优化后，帮助业主出如下图样。

1）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。

由上述内容可以大体了解BIM的相关内容。世界很多国家已经形成了比较成熟的BIM标准或者制度。BIM在建筑市场内要顺利发展，必须将BIM和国内的建筑市场特色相结合，才能够满足国内建筑市场的特色需求，同时BIM将会给国内建筑业带来巨大变革。

6．一体化性

基于BIM技术，可进行从技术到施工再到运营、贯穿工程项目全生命周期的一体化管理。BIM的技术核心是一个由计算机三维模型形成的数据库，不仅包含了建筑的设计信息，而且可以容纳从设计到建成使用，甚至是使用周期终结的全过程信息。

7．参数化性

参数化建模指的是通过参数而不是数字建立和分析模型，简单地改变模型中的参数值就能建立和分析新的模型；BIM中图元以构件的形式出现，这些构件之间的不同之处是通过参数的调整反映出来的，参数保存了图元作为数字化建筑构件的所有信息。

8．信息完备性

信息完备性体现在BIM技术可对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述以及完整的工程信息描述。