BIM技術研究與應用現(xiàn)狀

鄭華海劉 勻 李元齊

（同濟大學建筑工程系，上海200092）

BIM技術研究與應用現(xiàn)狀

（同濟大學建筑工程系，上海200092）

摘 要目前，在世界各地掀起了一股研究與應用BIM技術的熱潮。從BIM技術產生的原因出發(fā)，詳細闡述了BIM的內涵；分別從BIM基礎理論、數(shù)據(jù)交換標準IFC的擴展研究、BIM軟件開發(fā)的理論基礎、BIM軟件開發(fā)以及BIM技術在國內外工程應用等方面綜述了BIM技術的國內外研究與應用現(xiàn)狀；通過對研究與應用現(xiàn)狀的分析，指出了BIM技術研究與應用中存在的不足，并對今后的研究給出了建議。

關鍵詞BIM技術，BIM標準，IFC標準，研究現(xiàn)狀，工程應用

A Review on Research and App lication of the BIM Technology

Abstract The BIM technology introduces the construction industry a revolution in the world．It is regarded as the core technology of BLM（Building Lifecycle Management）of the construction project to change the traditional operation mode of the construction industry，making it a fundamental solution to planning，design，construction and operation to realize the effective utilization and management of information in project lifecycle．At present，an upsurge of the BIM research and application is booming in the world．This paper begins with the origin of the BIM．It then explains the connotation of BIM．Many key issues were reviewed in the paper，including the basic theory of the BIM，data exchange standard IFC，basic theory of the BIM software，BIM software development and engineering application of the BIM technology at home and abroad，the BIM technology research and application．Based on the above analysis，key problems of the BIM technology were pointed out and suggestions were provided for future reference．

Keywords BIM technology，BIM standard，IFC standard，state of the art，engineering application

1 引 言

建筑業(yè)是專門從事土木工程房屋建設和設備安裝以及工程勘察設計工作的生產部門，肩負著創(chuàng)造固定物質財富的任務，對世界各國的經濟發(fā)展做出了巨大的貢獻。從上海中心、迪拜塔、紐約帝國大廈，到慕尼黑體育場、鳥巢體育場、悉尼歌劇院，再到三峽大壩、杭州灣跨海大橋、英法海底隧道，建筑業(yè)已取得舉世矚目的成就，然而這些成就是建立在巨大的消耗和浪費之上。一方面，建筑業(yè)消耗著世界40%的能源和原材料；另一方面，與其他行業(yè)相比，建筑業(yè)的效率十分低下［1］。據(jù)美國勞工部的統(tǒng)計數(shù)字顯示，1964—2003年間，工業(yè)與服務業(yè)的生產效率提高了230%，而建筑業(yè)的勞動生產效率反而下降了19．2%。另據(jù)美國建設科技研究院的統(tǒng)計，建筑業(yè)存在著57%的浪費，而制造業(yè)的浪費為26%，兩者相差高達31%［2］。

造成建筑業(yè)當前困局的根本原因是建筑業(yè)割裂的行業(yè)結構、信息流失嚴重、注重建造成本而忽視其生命周期的價值［1］。要改變建筑業(yè)當前低下的效率和嚴重的浪費現(xiàn)象就必須從問題的根源入手，采用先進的理念指導建設生產。近年來，建筑業(yè)從制造業(yè)、航空航天業(yè)等先進行業(yè)引進和吸收先進的理念和技術——產品生命周期管理PLM（Product Lifecycle Management），構建建筑業(yè)的產品生命周期管理理論——建筑生命周期管理BLM（Building Lifecycle Management），而建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）技術作為實現(xiàn)BLM理念的核心技術而受到業(yè)內人士的廣泛關注與研究。

2 BIM概述

BIM是以三維數(shù)字技術為基礎，集成建設工程項目各種相關信息的工程數(shù)據(jù)模型，同時又是一種應用于設計、建造、管理的數(shù)字化技術。國際標準組織設施信息委員會（Facilities Information Council）給出比較準確的定義：BIM是在開放的工業(yè)標準下對設施的物理和功能特性及其相關的項目全壽命周期信息的可計算、可運算的形式表現(xiàn)，從而為決策提供支持，以更好地實現(xiàn)項目的價值。

BIM技術是繼CAD技術之后建筑業(yè)的又一項新技術，它的應用也必將給建筑業(yè)帶來革命性的變化。和CAD技術相比較，BIM技術具有以下特點：

（1）BIM是一個由計算機三維模型形成的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫儲存了建筑物從設計、施工到建成后運營的全過程信息；

（2）建筑物全過程的信息之間相互關聯(lián)，對三維模型數(shù)據(jù)庫中信息的任何更改，都會引起與該信息相關聯(lián)的其他信息的更改；

（3）BIM支持協(xié)同工作。

BIM技術基于開放的數(shù)據(jù)標準——IFC標準，有效地支持建筑行業(yè)各個應用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和建筑物全過程的數(shù)據(jù)管理。

3 BIM技術國內外研究現(xiàn)狀

2002年，Autodesk公司推出Revit軟件并在世界范圍推廣BIM理念，BIM技術逐漸被人們所接受，并在實際工程中得到應用。圖1為作者通過中國知網(wǎng)統(tǒng)計的2003—2012年間與BIM相關的國內文章的數(shù)量。雖然該統(tǒng)計不完整，但是從中可以看出BIM技術受到了國內研究人員的廣泛關注，并且關注的程度呈級數(shù)增長。雖然只統(tǒng)計了國內的情況，但BIM技術發(fā)源于國外，國外的研究比國內完整且深入。

圖1　與BIM技術相關的國內文章的數(shù)量Fig．1 Numbers of BIM article in domestic

對于很多人來說，BIM還是新事物，BIM技術也在不斷的發(fā)展，多數(shù)人尚未能夠準確理解其內涵。圖2所示的關系概括了BIM［2］：建筑行業(yè)由于業(yè)務的需求而引發(fā)對新技術的研究，BIM技術因此而產生；而BIM技術的應用需要BIM標準的指導與BIM工具的幫助；利用BIM工具進行建筑建造活動創(chuàng)建BIM建筑模型；BIM建筑模型反過來支持建筑行業(yè)的業(yè)務需求。這4個主體首尾相連，形成一個環(huán)形價值鏈，促進BIM不斷地向前發(fā)展。

圖2　BIM現(xiàn)狀Fig．2 Current situation of BIM

總的來說，國內外研究人員對BIM的研究主要集中在3個方面：

（1）BIM軟件解決方案理論研究探討以及BIM軟件的開發(fā)，該方面的主要研究成果為BIM軟件系統(tǒng)。

（2）BIM基礎理論的研究。表現(xiàn)為對BIM相關標準并以學術論文的形式公開發(fā)表研究成果。

（3）BIM在實際工程的應用研究。表現(xiàn)為如何將已有的BIM軟件應用于實際工程，以及解決實際應用中遇到的問題。

本文的以下內容將對BIM這3個方面的研究現(xiàn)狀作詳細的論述。

3．1 BIM基礎理論

如上文所述，研究人員對BIM基礎理論的研究主要表現(xiàn)為對BIM相關標準與BIM軟件解決方案理論等方面的研究探討。

基于BIM技術的建筑工程軟件遵循眾多開放標準［3］，主要有兩大類：一類是指導與實施標準，如NBIMS、CBIMS、IDM和IFD；另一類是數(shù)據(jù)交換標準，如IFC、gbXML、CIS／2、PCSC、COBie。指導與實施標準為建設人員利用BIM技術進行設計施工管理提供具體的指導，數(shù)據(jù)交換標準規(guī)定了數(shù)據(jù)交換的格式以及數(shù)據(jù)模型的描述方法。

3．1．1 指導與實施標準

如表1所示，世界上已有多個國家頒布了自己的BIM指導標準。美國作為BIM技術的發(fā)源地，其在指導與實施標準的研究處于世界領先。其國家標準NBIMS（National Building Information Modeling Standard）已經發(fā)布了兩個版本。除國家標準以外，還有一些地方政府發(fā)布的標準。中國在這方面的研究落后于世界，甚至落后于亞洲地區(qū)的韓國和新加坡。但目前中國香港地區(qū)的房屋署已經頒布了該地區(qū)的BIM指導標準，并且大陸地區(qū)在2009年和2012年啟動了兩項BIM相關標準的研究。

表1　世界各國已頒布的BIM指導與實施標準［4－5］Table 1 BIM guidance and standards

3．1．2 數(shù)據(jù)交換標準IFC

IFC是Industry Foundation Class工業(yè)基礎類的縮寫，由IAI組織所制定。IFC標準是ISO認證的為建筑AEC／FM等階段的各種應用軟件提供中立的數(shù)據(jù)格式進行信息交換的數(shù)據(jù)標準，即只要按照IFC標準規(guī)定的規(guī)則描述表達工程信息，就可以實現(xiàn)不同軟件系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。

經過多年的發(fā)展與應用，研究者發(fā)現(xiàn)IFC標準不足之處：其一，IFC標準并沒有涵蓋建筑工程的所有領域，例如2x版本以前，IFC標準的重點是在工程設計領域，缺少用于工程管理領域的實體與關系類型；其二，IFC標準在某些領域上沒有適合某個國家或者地區(qū)的數(shù)據(jù)描述。近年來國內外的高校及研究機構，如清華大學、北京航空航天大學、哈爾濱工業(yè)大學、中國建筑科學研究院以及美國國家標準與技術研究所、德累斯頓技術大學南洋理工大學、不列顛哥倫比亞大學等，建立了基于IFC標準的結構分析信息模型、結構耐久性信息模型、建筑節(jié)能信息模型、施工信息模型、建筑成本信息模型、建筑物業(yè)管理信息模型等［6－16］。這些研究主要集中在工程設計與分析、工程施工與項目管理、設施管理等領域。

由于建設領域涉及面廣、專業(yè)多、工程數(shù)據(jù)量大、關系復雜，將建設領域的各種對象都納入IFC標準，是一項復雜而艱巨的工作。目前對IFC標準擴展的研究，其一，在縱向主要集中在建筑工程領域，且又集中在建筑工程領域的建筑結構設計與分析、工程施工方面，缺少規(guī)劃、管理以及運營方面的擴展；在橫向，除橋梁工程外基本沒有對建筑工程領域以外的擴展，如鐵路工程、道路工程、隧道及地下工程、特種工程結構、給水和排水工程、城市供熱供燃氣工程、港口工程、水利工程等領域的擴展。其二，已有研究在建筑工程領域的建筑結構設計與分析、工程施工方面擴展了IFC標準，且多數(shù)僅在理論上進行擴展，研究成果的合理性、全面性、適用性有待實踐驗證。

3．1．3 BIM軟件基礎理論

軟件基礎理論的研究表現(xiàn)為對軟件進行頂層設計，通過引進BIM的理念思想對建筑領域需要管理大量而復雜信息領域的傳統(tǒng)工作與交流方式進行改造，討論了基于BIM理念的BIM軟件如何在具體的實踐中運用。該方面的研究僅進行了理論的探討，可行性有待考證。

劉藝［17］提出了運用BIM技術實現(xiàn)住戶參與設計SI住宅的理念，并對該理念的相關理論和住戶參與設計的流程進行了理論研究，認為可通過利用BIM技術為住戶與建筑師提供一個交流平臺，從而實現(xiàn)住戶參與SI住宅前期建設與后期改造設計過程。

田飛［18］提出將BLM理念和BIM技術用于房屋設施數(shù)據(jù)的組織和管理的理念：通過建立基于BIM技術的房屋設施數(shù)據(jù)分析、基于BLM理念的房屋設施數(shù)據(jù)管理、房屋設施數(shù)據(jù)庫建設的房屋信息精細化管理平臺，從而實現(xiàn)房屋設施從設計、安裝、維修直到拆除的全過程管理。

趙景學［19］提出利用BIM技術記錄文物建筑生命周期信息對文物進行保護的方法：建立文物的三維建筑信息模型，實現(xiàn)歷史人文信息、設計與建造信息、災害與維修信息的記錄與查詢、文物建筑周邊環(huán)境分析、虛擬文物建筑研究、增強文物建筑保護的可視化、災害應急模擬。

李天華［20］提出將BIM與RFID技術相結合運用到裝配式建筑管理的想法：通過利用RFID收集建筑構件的相關信息，對建筑構件進行跟蹤，關聯(lián)BIM數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)對其管理。

陸寧［3］將信息資源利用劃分為信息資源提取、加工、管理和利用四個階段，提出了基于BIM技術的信息資源利用新方法：定期從企業(yè)信息系統(tǒng)中提取信息資源并以標準化的形式進行統(tǒng)一存儲與管理；開發(fā)了基于面向對象數(shù)據(jù)庫的施工企業(yè)信息資源利用系統(tǒng)Info Reuse。

3．2 軟件開發(fā)

任何技術和理念的實現(xiàn)都需要借助一定的工具，BIM軟件是保證BIM技術在建設領域應用而不可缺少的工具。文獻［21］總結了現(xiàn)有的基于BIM的軟件，并將其分為兩大類：創(chuàng)建BIM模型的軟件和利用BIM模型的軟件，如表2所示。BIM軟件主要以國外開發(fā)的軟件為主，國產的BIM軟件相當匱乏。雖然國外的BIM軟件在國內得到一定的應用，但是國外的BIM軟件往往不符合我國的國情和規(guī)范要求。從國外引進的BIM軟件往往只能應用于建筑生命周期的某個階段，甚至不適用。近幾年，一些高校、研究機構以及大型軟件開發(fā)商已經開展了適合我國的BIM軟件的研究開發(fā)工作，并以取得相當研究成果。如“十一五”國家科技支撐計劃重點項目《建筑業(yè)信息化關鍵技術研究與應用》子課題“基于BIM技術的下一代建筑工程應用軟件研究”開始了我國的BIM軟件研究與開發(fā)。

表2　現(xiàn)有的BIM軟件Table 2 Existing BIM softwares

這方面的研究主要集中在對軟件的原型系統(tǒng)開發(fā)和對已有BIM軟件的二次開發(fā)，拓展已有軟件的功能。

3．2．1 軟件原型系統(tǒng)開發(fā)

對軟件原型系統(tǒng)開發(fā)方面，國內的研究集中在工程設計與管理上（AEC階段），而國外的研究則側重于FM階段和建筑的生命周期管理。

趙毅立［22］通過分析基于BIM建筑節(jié)能設計軟件的基本需求，建立基于BIM建筑節(jié)能設計軟件的總體框架模型，該總體框架包括BIM數(shù)據(jù)管理平臺和建筑節(jié)能設計功能兩個模塊；通過詳細的分析與設計，開發(fā)了BIM數(shù)據(jù)管理平臺原型系統(tǒng)，該原型系統(tǒng)既支持軟件用戶訪問BIM數(shù)據(jù)，又支持軟件開發(fā)者在其上進行BIM應用軟件的開發(fā)。在趙毅立的研究基礎之上，馮研［10］對其建筑節(jié)能設計功能模塊進行了修改和調整，并對BIM數(shù)據(jù)管理平臺的原型系統(tǒng)進行了改造；建立了基于IFC標準的建筑節(jié)能設計信息模型和基于IDF數(shù)據(jù)格式的建筑節(jié)能設計信息模型；以調整后的功能模型為基礎，對系統(tǒng)進行了詳細設計與開發(fā)。

季俊等［23］對AutoCAD進行二次開發(fā)，開發(fā)了高層鋼結構BIM軟件；軟件可以讀入相關有限元軟件的計算模型，實現(xiàn)了高層鋼結構的有限元計算、規(guī)范校核、三維實體的數(shù)字拼裝、一致性關聯(lián)的施工圖和加工圖出圖、結構材料信息的數(shù)據(jù)管理等功能。另外還開發(fā)了輕鋼廠房結構BIM軟件［24］，該軟件能夠直接讀入SAP和ANSYS等軟件的結構模型，實現(xiàn)鋼結構節(jié)點的全自動交互式設計、編輯及復核，設計結果的圖形與文本查詢等功能；直接生成構件翻樣圖、材料表以及結構體系造價等信息、與ERP軟件的集成。

婁?［13］通過分析基于BIM的建筑成本預算軟件的需求，設計了基于BIM的建筑成本預算軟件以及其它建筑專業(yè)軟件共同進行成本預算的工作流程，建立了基于BIM的建筑成本預算軟件的系統(tǒng)模型，并進行了詳細的功能設計。張修德［14］基于婁?和趙毅立的研究成果，對系統(tǒng)的基本需求、系統(tǒng)模型加以調整和改進，對系統(tǒng)進行了詳細的設計和原型系統(tǒng)的開發(fā)。

張洋［25］提出了基于BIM的工程信息管理體系與架構，實現(xiàn)了基于BIM的三維幾何建模及模型轉換、面向BIM子模型的信息提取與集成、BIM數(shù)據(jù)存儲與訪問等關鍵技術，并基于以上基礎開發(fā)了BIM信息集成平臺（BIMIIP）。

德國的Nour［26］開發(fā)了基于IFC標準的動態(tài)建筑信息模型數(shù)據(jù)庫，設計人員通過數(shù)據(jù)庫可以與建筑材料供應商進行溝通，獲得材料清單，并對特殊材料進行訂購。Charlie Fu［27］提出將IFC標準應用于項目的生命周期成本評估的建議，并基于ADT平臺開發(fā)了項目生命周期成本評估的原型系統(tǒng)，該原型系統(tǒng)能夠從基于IFC標準的建筑設計結果中提取與成本預測相關的數(shù)據(jù)并傳遞給其他的項目生命周期成本評估系統(tǒng)。Bazjanacz［28］將BIM模型所包含的幾何屬性、空間關系、地理信息、工程量數(shù)據(jù)、成本信息、建筑元素信息、材料詳細清單信息以及項目進度信息等運用到項目全過程管理中，在全過程達到信息共享與協(xié)同工作。

3．2．2 軟件數(shù)據(jù)交換及插件開發(fā)

對已有BIM軟件二次開發(fā)的研究側重于實現(xiàn)已有的非BIM軟件與BIM軟件之間的數(shù)據(jù)交換，以及開發(fā)BIM軟件插件來實現(xiàn)軟件功能的擴展。

中國建筑科學研究院［29］基于EDM平臺開發(fā)了建筑工程信息共享IFC模型平臺CabrIFC軟件，初步實現(xiàn)了IFC標準與PKPM的企業(yè)標準SpasCAD之間的幾何信息、材料信息的交換和共享。劉照球［30］在文獻［29］的基礎上，開發(fā)了IFC建筑模型與PKPM結構模型信息集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)IFC建筑模型和PKPM結構模型之間的幾何信息、材料信息、關系屬性信息的集成。

Dimyadi［31］開發(fā)了ifcSTEP－FDS數(shù)據(jù)接口，使得FDS（Fire Dynamics Simulator）軟件能夠直接輸入從IFC模型中提取的用于火災分析的數(shù)據(jù)軟件，從而簡化火災分析模型的建模過程。Schein［32］采用EXPRESS－G開發(fā)了建筑自動化系統(tǒng)（Building automation system）信息模型，建筑自動化領域的應用軟件可以通過該信息模型在設計、運行及維護等階段實現(xiàn)標準化的信息交換與共享。

張坤［33］提出了基于IFC標準的玻璃幕墻集成設計平臺解決方案，并對該集成平臺的系統(tǒng)架構和主要的功能模塊進行了設計，實現(xiàn)了基于IFC標準的IFC SPF文件和IFC XML文件之間的相互轉換。徐迪等［34］通過分析PKPM軟件生成的建筑結構平面簡圖的工程對象類型和描述方式特征，提出基于BIM技術的三維模型重建方法，并討論了從PKPM模型到Revit模型的轉換策略。

軟件開發(fā)方面，已有的研究主要針對設計、項目管理、設施管理、生命周期管理、數(shù)據(jù)交換共享等方面的軟件框架理論與軟件系統(tǒng)實現(xiàn)。這些研究涵蓋建設項目生命周期的各個階段，但很多研究只開發(fā)了軟件原型系統(tǒng)，實現(xiàn)了某個階段的某方面的局部功能，而實現(xiàn)的功能又僅限于處理簡單的情況，且缺少對軟件功能大量的測試。軟件開發(fā)需要合理科學的軟件體系與架構設計支持，以此保證所開發(fā)的軟件的科學性、實用性，避免重復開發(fā)。雖然有大量的對軟件的技術實現(xiàn)方面的研究，但軟件架構設計不夠合理。支持軟件開發(fā)的理論研究顯得單薄。

3．3 應用現(xiàn)狀

3．3．1 國家制定政策促進BIM應用

美國是首批應用BIM的國家之一，早在2003年美國總務管理局（GSA）公布國家3D、4D、BIM計劃，目前GSA正在研究將BIM技術應用到整個項目的生命周期中。2010年，新加坡建筑建設局制定了BIM推廣5年計劃，強制地于2015年執(zhí)行電子化遞交建筑、結構、設備的審批圖。2010年，韓國政府供應局和韓國國土海洋部分別在建筑和土木兩個領域上制定了BIM應用指南，計劃2016年前全部公共工程實現(xiàn)BIM技術。英國內閣辦公室于2011年發(fā)布《政府建設戰(zhàn)略》文件，強制于2016年實現(xiàn)全面協(xié)同的3D-BIM。

在國內，香港房屋署于2006年率先研究使用BIM。2010年10月建設部發(fā)布了關于做好《建筑業(yè)10項新技術（2010）推廣應用的通知》，提出要推廣使用BIM技術輔助施工管理。2011年5月，住房和城鄉(xiāng)建設部頒布了《2011—2015年建筑業(yè)信息化綱要》（以下簡稱《綱要》），《綱要》把BIM作為支撐建筑行業(yè)產業(yè)升級的核心技術重點發(fā)展。2012年1月，住建部印發(fā)了“關于2012年工程建設行業(yè)標準規(guī)范制定修訂計劃的通知”，標志著中國BIM標準制定工作的正式啟動，并邀請了業(yè)內相關軟件廠商、設計、施工等多家單位參與研究，稱之為“千人千標準”模式。

2013年1月，上海市規(guī)劃國土資源局印發(fā)《上海市建設工程三維審批規(guī)劃管理試行意見》，指出2013年3月1日起，對于《建設工程設計方案三維審批規(guī)劃管理試點區(qū)域范圍》確定的受理區(qū)域內的建設工程設計方案，試行三維審批規(guī)劃管理。上海市的“建設工程三維審批規(guī)劃管理試行意見”拉開了地方政府制定BIM政策的序幕。

政府制定政策促進BIM在實際工程的應用的出發(fā)點是正確的，并且十分必要。因為建筑傳統(tǒng)的建造思想根深蒂固，BIM技術的應用在一定程度打破傳統(tǒng)建筑業(yè)的利益關系；另一方面，應用新技術對企業(yè)意味著更大的投入，如培訓員工、購買設備、增加崗位等，對于個人則意味著需要改變原來的工作方式，既要工作又需要參加培訓學習，并且這種學習在短時間內很難見到成效，因此積極性不高。

但政府在制定政策促進BIM應用的同時，也應該在高校開設相關專業(yè)。而實際上，如今在國內僅有幾所大學開設此專業(yè)，如華中科技大學和廣州大學。在BIM技術的教育與培訓方面，政府教育部門的重視程度顯然不足，導致國內BIM人才數(shù)量遠遠滿足不了社會的需求。這種現(xiàn)象不僅不利于BIM技術的發(fā)展及其在工程的應用，并且使得政府所制定的促進BIM技術應用的一些列政策成為無水之源。

3．3．2 工程應用

BIM理念的誕生至今已將近40年，第一款基于BIM理念的工程軟件的問世也過去了26年。BIM技術在國內外的工程項目得到了應用，特別是發(fā)達國家，其已被應用于建設工程的生命周期。BIM技術在建設工程領域的應用，帶來了顯著的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益。美國斯坦福大學整合設施工程中心（CIFE）根據(jù)32個項目總結了使用BIM技術的效果：消除40%預算外變更；造價估算耗費時間縮短80%；通過發(fā)現(xiàn)和解決沖突，合同價格降低10%；項目工期縮短7%，及早實現(xiàn)投資回報。

在國外，據(jù)Erabuild基金組織2008年的調查：北歐四國約20%工程的建筑設計以及約10%工程的施工應用了BIM技術。英國AEC行業(yè)實際使用BIM的百分比已經從2010年的僅僅13%增長到39%；在同一時期里，沒有聽說過BIM的從43%降到僅僅6%。表3給出了國外具有代表性國家的BIM應用程度。具有代表性的工程案例有倫敦奧運主體育場、紐約自有塔等。美國bSa（building SMART alliance）對BIM在美國AEC領域的應用進行了調查研究，并總結了目前BIM 的25種不同應用［35］，涉及規(guī)劃、設計、施工以及運營4個階段。由此可見BIM技術在國外發(fā)達國家的AEC階段已經得到廣泛的應用，甚至延伸至FM階段。

表3　國外BIM應用程度Table 3 The app lication of BIM in foreign countries

在國內，BIM的研究與應用處于起步階段，很多人甚至沒有聽說過BIM。據(jù)《中國建設行業(yè)BIM應用研究報告2011》調查：87%的受訪者聽說過BIM，39%的受訪者使用過BIM。盡管國內的BIM應用狀況很不理想，但發(fā)達地區(qū)的很多項目應用了BIM技術，如上海世博會中國館、天津港國際油輪碼頭、上海中心大廈、南京火車南站都應用了BIM技術。BIM技術主要應用于復雜造型建筑的建筑設計，以提高設計效率；碰撞檢查，減少圖紙錯誤；出構件加工圖，保證構件加工精確；建立建筑三維模型，指導施工。總的來說，BIM技術在國內的應用主要是實現(xiàn)復雜造型建筑的設計、不同專業(yè)模型碰撞檢查等，應用集中在設計階段，施工中的應用較少，且僅用于建筑生命周期的某個階段，遠遠沒有實現(xiàn)在生命周期應用。應用模式為設計方驅動模式，而不是業(yè)主方驅動模式。應用處于初級階段。

4 展望與結語

4．1 展望

BIM技術作為實現(xiàn)建設工程項目生命周期管理BLM的核心技術，正引發(fā)建筑行業(yè)一次史無前例的徹底變革。BIM技術通過利用數(shù)字模型將貫穿于建筑全生命周期的各種建筑信息組織成一個整體，對項目的設計、建造和運營進行管理。BIM技術將改變建筑業(yè)的傳統(tǒng)思維模式及作業(yè)方式，建立設計、建造和運營過程的新組織方式和行業(yè)規(guī)則，從根本上解決工程項目規(guī)劃、設計、施工、運營各階段的信息丟失問題，實現(xiàn)工程信息在生命周期的有效利用與管理，顯著提高工程質量和作業(yè)效率，為建筑業(yè)帶來巨大的效益。

4．2 結語

國內外建設工程界已經意識到BIM技術將對建設領域帶來的變革性作用，業(yè)內的研究人員對BIM技術開展了廣泛且深入的研究，并已取得大量的研究成果。BIM的理念不應該僅服務于土木工程項目的設計與建造，BIM更是一種先進的管理理念，作者認為以下幾方面有必要開展研究：

（1）BIM與工業(yè)化建筑。工業(yè)化建筑是指采用工業(yè)化的預制裝配式技術，將建筑的構件（部品）在工廠加工制作后運到現(xiàn)場進行組裝而成的建筑。隨著勞動力成本的不斷提高以及勞動力數(shù)量的下降，建筑業(yè)面臨著極其嚴峻的成本上升問題，建筑業(yè)必然走上工業(yè)化道路。BIM的理念來源于制造業(yè)、航空航天業(yè)等行業(yè)的先進理念PLM，工業(yè)化建筑的建造方式具有制造業(yè)的特點，BIM與建筑的工業(yè)化特點不謀而合，將其應用于工業(yè)化建筑必將會促進建筑的工業(yè)化進程。

（2）BIM與物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、氣體感應器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。將基于BIM的虛擬建筑模型與物聯(lián)網(wǎng)結合，建立FM階段的運維系統(tǒng)，將有效解決當前運維管理靠人為簡單操控的、落后的、效率低下的現(xiàn)狀。通過物聯(lián)網(wǎng)將建筑物相關聯(lián)，再運用BIM技術實現(xiàn)三維可視化，管理者完全可以在BIM提供的三維環(huán)境中實現(xiàn)高效的運營管理。

（3）BIM與數(shù)字城市。數(shù)字城市是指利用空間信息構筑虛擬平臺，將包括城市自然資源、社會資源、基礎設施、人文、經濟等有關的城市信息，以數(shù)字形式獲取并加載上去，從而為政府和社會各方面提供廣泛的服務。傳統(tǒng)意義的數(shù)字城市只包含城市基礎設施的外觀及其地理位置信息，無法提供更進一步的詳細信息。根據(jù)建筑師提供的建筑BIM模型，土木工程師提供的交通和市政基礎設施的BIM模型，測繪工程師提供的地理信息數(shù)據(jù)等，政府部門通過整合這些信息，建立區(qū)別于傳統(tǒng)意義的，含有大量真實詳細信息的數(shù)字城市，為政府部門對城市進行規(guī)劃、改造與管理提供有力幫助。

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【結構工程師】201年度征訂單（全年6期）

注：此單為發(fā)行憑證，請與郵局匯款憑證一并寄回，也可填寫完整后傳真、電郵（附上郵局匯款憑證）或qq傳至編輯部。發(fā)票抬頭是否與訂購單位一致，如不一致可在訂單上留言。

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下期預告

沉樁對鄰近既有樁內力變形的影響分析　姚建平，劉振興，李鏡培，等山西某公寓樓基礎隔震設計與研究　杜宇，施衛(wèi)星山谷地形橋梁橫向地震反應特性分析　張少為，葉愛君多塔斜拉橋在主震－余震序列波下地震位移研究　王征南，楊浩林，龐于濤，等新型疊層橡膠隔震支座的承載特性研究　裴萌，陸飛，張富有某風電塔結構基于性能的抗震分析　戴靠山，易立達，劉瑤，等梁柱端板連接節(jié)點柱翼緣、柱腹板加強方法有限元分析　楊建林，葛金明K形、V形偏心支撐鋼框架抗震性能對比研究　齊永勝，趙風華，李衛(wèi)青摩擦擺隔震結構振動臺模型設計方法研究　周穎，胡程程，周廣新，等某樓板薄弱連接的塔樓結構設計　劉文燕基于等效斜壓桿理論的RC框架填充墻承載力計算方法研究　高潤東，蔣利學，王春江，等現(xiàn)澆混凝土板早期順筋裂縫研究　屈文俊，秦怡惟，朱鵬，等恒壓鉆入法檢測火后受損混凝土損傷程度的可行性研究　商興艷，余江滔，甕文芳，等大型振動臺試驗模型場地土的配制方法　燕曉，袁聚云，袁勇，禹海濤灌漿套管加固有初彎曲鋼構件的研究　蔣首超，何飛，文見，等基于能力譜方法的超大型冷卻塔抗震性能研究　李曉波，管仲國考慮基礎剛度的某步行天橋結構抗震分析　楊必峰，顧勵，張玉不同植筋膠的粘結性能比較試驗研究　張建榮，李小敏，艾永江，等臺后填土與主梁的相互作用對梁橋縱向地震反應的影響　王翼，李建中拆模工序對沈陽文化藝術中心音樂廳緩粘結預應力結構內力變形的影響王強，馬癑，王占飛，等正交異性鋼橋面板頂板焊接順序優(yōu)化分析　周尚猛高強箍筋約束高強混凝土短柱的力學性能試驗研究　潘翔混凝土置換法在某短肢剪力墻高層住宅加固中的應用　胡克旭，趙志鵬大跨度系桿拱橋合理抗震體系研究　方圓，席進一種新型可展結構的探索　宋依潔，熊海貝，卿紫菲，等早齡期混凝土徐變性能和損傷發(fā)展研究　楊鋮，童樂為，F(xiàn)．GRONDIN TMD減振系統(tǒng)在樓蓋結構中的應用　嚴俊，王洪濤，施衛(wèi)星基于“損壞標識”的受爆結構安全性評估方法　林峰，唐海，王立漂移雪荷載的各國規(guī)范比較及減災設計初探　李愷軒，馬嘯晨，李興基于多尺度結構整體模型的鋼管混凝土節(jié)點抗震性能分析　來少平，吳曉涵，朱立剛一種新型連接的光伏板集成剪力墻低周反復試驗研究　師振華，章紅梅

基金項目：國家十二五科技支撐計劃項目（2012BAJ16B05）聯(lián)系作者，Email：zhenghuahai2008＠163．com

收稿日期：2013－12－10