基于BIM技术的建筑结构协同设计

毕业设计课题试论基于BIM技术的建筑结构协同设计学生姓名王可学号************ 专业建筑工程技术班级建筑G31301 院（系）建筑工程与设计艺术学院指导教师熊宇职称工程师二O 一五年十一月十五日毕业设计真实性承诺及指导教师声明学生毕业设计真实性承诺本人郑重声明：所提交的毕业设计是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。

除文中已经注明引用的内容外，本设计不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

如被发现设计中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担相应的法律责任和一切后果。

学生（签名）：王可日期：2015.11.15指导教师关于学生毕业设计真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生毕业设计所涉及的内容进行严格审核，确定其成果均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。

指导教师（签名）：日期：注：此声明由指导教师和学生本人亲笔签名。

BIM是对工程项目信息的数字化表达，是数字技术在建筑业中的直接应用，它代表了信息技术在我国建筑业中应用的新方向。

BIM涉及整个建筑工程全寿命周期各环节的完整实践过程，随着我国建筑行业的快速发展、BIM技术不断完善以及业主对工程项目建设要求的日益提高，BIM必将更好的得到应用。

本文目的旨在研究BIM环境下高效率的建筑协同设计实现方法，可以提高建筑设计的效率与质量，从而避免在二维建筑设计环境下常出现的不同专业以及不同设计视图之间信息不一致和冲突现象。

方法采用REVIT系列和Navisworks Manage 2013软件，结合BIM执行计划书，研究建筑、结构和机电等多专业在BIM设计环境中的协同技术。

通过RVT标准格式将Revit 模型导入NavisWorks Manage 2013等软件中进行碰撞检查，实现专业间在BIM环境下的协同设计。

结论与二维协同设计方式相比，在BIM环境下的协同设计增强了信息的传递和共享，实现了不同专业以及上下游企业在同一个模型中工作，减少甚至避免了因设计、施工人员缺乏协同工作所导致的设计变更和工程返工，从而实现建筑设计的高效率和高质量，有效降低工程造价。

关键词： BIM；协同设计；REVIT软件；BIM执行计划第一章基于BIM的协同设计理论 (1)1.1 BIM理念 (1)1.2 协同设计 (2)1.3 BIM协同设计理念与传统二维、三维设计的区别 (2)1.4 BIM执行计划书 (3)第二章 BIM技术在建筑中协同设计的现状分析 (3)2.1 BIM扩展了协同设计的内涵 (3)2.2 BIM协同设计概念“从二维设计到三维” (4)第三章 BIM协同设计实现方法 (5)3.1 定义BIM目标和应用 (5)3.2 定义BIM设计流程 (6)3.2.1 协同设计准备阶段 (6)3.2.2 协同设计方法 (7)第四章 BIM协同技术普及的制约因素 (9)4.1 机制不协调 (9)4.2 任务风险 (9)4.3 使用要求高、培训难度大 (9)4.4 BIM技术支持不到位 (10)4.5 软件体系不健全 (10)结论 (10)参考文献 (11)致谢 (12)在现代社会中，随着计算机技术的成熟发展及普及，相对应的信息技术也在各个领域中得到了飞速的应用发展。

建筑业同样也不例外。

经过这次建协组织一周的“建筑工程专业一级建造师继续教育必修课培训”课程的学习，使我能够坐在课堂上对于建筑工程建筑技术的发展、新的工程材料、建筑结构形式、新的施工技术从思想上有了认识上的跨越，在此期间有了不少的收获。

其中对我影响最深刻的就是建筑信息模型（简称 BIM技术）信息技术对于建筑业带来的变化。

相信不久的将来 BIM必将推动建筑行业的变革。

在现在的设计行业，“三维数字化协同设计”已经不再是什么新鲜的语汇，在飞机、汽车等制造领域，信息化设计和制造已经是十分普及的事情。

然而建筑行业仍然处于二维设计外加效果图的设计流程上，信息化在建筑设计中的含量非常小，使得协同设计在建筑中的效果也不明显。

随着建筑产业的不断升级，建筑信息化已经悄然出现，目前已经逐渐汇集成了一股潮流，席卷全球，BIM技术的应用已经成为建筑行业的一个热点。

第一章基于BIM的协同设计理论1.1 BIM理念BIM(Building information Modeling)是建筑信息模型的简称，最初发源于上20世纪70年代的美国，由美国乔治亚理工大学建筑与计算机学院(Georgia Tech College of Architecture and Computing)的查克伊士曼博士(Chuek Eastman, ph.D.)提出。

根据美国国家BIM标准定义，BIM是建设项目的兼具物理特性与功能特性的数字化模型，且是从建设项目的最初概念设计开始的整个生命周期里做出任何决策的可靠共享信息资源。

实现BIM的前提是：在建设项目生命周期的各个阶段不同的项目参与方通过在BIM建模过程中插入、提取、更新及修改信息以支持和反应出各参与方的职责。

并且强调BIM是基于公共标准化协同作业的共享数字化模型。

简单地说，BIM模型是三维建筑模型结合关联数据库（建筑信息），信息是BIM的灵魂，建模软件是BIM的工具。

随着电力、空调、通讯、数据、安全、智能等技术在建设领域的广泛应用，建设项目的复杂性呈几何级数增加，国家“十一五”科技支撑计划和“十二五”建筑信息化发展纲要将BIM技术列入研究内容。

现阶段的BIM技术主要是在设计单位和施工单位中局部使用，就广度和深度而言，BIM在中国的应用还是刚起步，但BIM技术在建设行业的推广应用的步伐将会越来越快。

1.2 协同设计协同设计是协调两个或者两个以上的不同的个体或软件，共同完成某一设计目标的过程。

协同设计的真正含义是：首先在一个完整的组织机构共同来完成一个项目，项目的信息和文档从一开始创建时起，就放置到共享平台上，被项目组的所有成员查看和利用。

协同是共享信息、分析信息、完善信息的过程，包括设计各专业之间的协同、设计和施工等项目上下游企业之间的协同，还包括二维设计与三维设计之间的配合，甚至包括建筑全生命周期内的信息传递。

在伴随绿色、节能概念的出现，人们对建筑的要求也在不断提高，现在一个项目设计不仅包含规划、建筑、结构、暖通、给排水、电气、动力专业，还包含网架、钢结构、智能化、景观绿化等。

当协同不再是简单的文件参照，那么利用平面二维设计进行协同各专业越来越困难，只有运用三维协同设计才能更合理解决相应问题。

1.3 BIM 协同设计理念与传统二维、三维设计的区别BIM 三维建筑设计和传统三维建筑设计的区别（见表1）：一是BIM 模型除了进行模型空间尺寸等物理特性的表达之外，还包括材料明细表自动生成、绿色节能分析、碰撞检查、深化设计和运营管理等；二是BIM 模型是参数化的，模型中包含各种信息；三是BIM 模型与所生成的二维图纸之间存在对应关系，可以实现模型及图纸之间“一处修改、处处更新”，而传统三维建筑模型与二维设计图纸之间无对应关系。

表1 BIM 三维建筑设计和传统三维建筑设计的区别传统二维、三维建筑设计流程是：在建筑师初步设计图纸基础上，结构师、水暖电等设备设计师进行结构和设备施工图设计，各专业所设计的图纸之间发生冲突后，通过协调会等形式互相提条件修改，修改后委托效果图公司将二维模型翻成三维模型，在此基础上承包方提出修改意见，修改后的施工图经由施工企业进行施工，施工中遇到问题需要施工企业和设计单位进行协调。

传统设计流程的缺点：一是各专业进行各自图纸或模型的设计，通过协调 传统三维建筑设计 BIM 三维建筑设计设计功能 效果图和虚拟现实 效果图、虚拟现实、设计、管理、分析等参数化模型 无 有与二维设计图纸关系 二维设计的附属品 对应关系，可以实现“一处修改、处处更新”的可能；三是二维图纸之间以及与三维模型之间没有关联性，需要逐个进行修改，工作量大且容易出现错漏现象。

BIM协同设计环境下的各专业在同一个模型中进行设计，可以进行即时交流，同时，承包方和施工方能够在模型设计阶段参与，从而避免由于缺少沟通所造成的设计变更，提高设计效率，降低工程造价。

1.4 BIM执行计划书规定在一个具体项目中如何实施BIM，是项目团队的集体决策，且经业主批准。

实施BIM 执行计划书包括定义BIM目标和应用、定义BIM设计流程、信息交换条件和实施的支撑条件四部分。

第二章 BIM技术在建筑中协同设计的现状分析当前，有关建筑设计信息化的各种概念及术语已日趋普及，同时各地不断涌现出一些造型独特的地标性建筑，这一切似乎预示着建筑设计行业即将迎来一场技术变革。

建筑设计信息化的具体内容是什么，主流技术正朝着什么方向发展？新技术是否意味着更多的“奇形怪状”的建筑作品，国内设计院所应何去何从？这一系列问题的解答，关键在于协同设计及BIM 技术这两方面的有机融合，有效协同。

2.1 BIM扩展了协同设计的内涵尽管协同设计的理念已经深入到建筑师和工程师的脑海中了，然而对于协同设计的涵义及内容，以及它的未来发展，人们的认识却并不统一。

目前我们所说的协同设计，很大程度上是指基于网络的一种设计沟通交流手段，以及设计流程的组织管理形式。

包括：通过CAD 文件之间的外部参照，使得工种之间的数据得到可视化共享；通过网络消息、视频会议等手段，使设计团队成员之间可以跨越部门、地域甚至国界进行成果交流、开展方案评审或讨论设计变更；通过建立网络资源库，使设计者能够获得统一的设计标准；通过网络管理软件的辅助，使项目组成员以特定角色登录，可以保证成果的实时性及唯一性，并实现正确的设计流程管理；针对设计行业的特殊性，甚至开发出了基于CAD平台的协同工作软件等。

而BIM（建筑信息化模型）的出现，则从另一角度带来了设计方法的革命，其变化主要体现在以下几个方面：从二维（以下简称2D）设计转向三维（以下简称3D）设计；从线条绘图转向构件布置；从单纯几何表现转向全信息模型集成；从各工种单独完成项目转向各工种协同完成项目；从离散的分步设计转向基于同一模型的全过程整体设计；从单一设计交付转向建筑全生命周期支持。

BIM带来的是激动人心的技术冲击，而更加值得注意的是BIM技术与协同设计技术将成为互相依赖、密不可分的整体。

协同是BIM的核心概念，同一构件元素，只需输入一次，各工种共享元素数据并于不同的专业角度操作该构件元素。

从这个意义上说，协同已经不再是简单的文件参照。

可以说BIM技术将为未来协同设计提供底层支撑，大幅提升协同设计的技术含量。

BIM带来的不仅是技术，也将是新的工作流及新的行业惯例。