技术标的内容包括哪些(BIM技术在设计阶段的15个技术应用)

Posted 2023-05-27

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技术标的内容包括哪些(BIM技术在设计阶段的15个技术应用)

BIM技术应用按工程阶段包括设计阶段、施工与竣工验收阶段、运维阶段等的建筑全寿命期应用，BIM技术应用点的选择应综合考虑不同应用点的工程特点和经济及社会效益等方面的因素。后一阶段BIM应用宜基于前一阶段数字化交付生成本阶段相关数据。

在了解BIM技术在设计阶段的技术应用前，我们先来看下BIM的创建要求和应用原则。

BIM模型创建要求

1.模型应由模型单元组成，模型单元应包括几何信息和非几何信息。

2.模型的精细度应满足不同阶段各专业模型深度的要求，并在满足应用需求基础上，宜选择较低的几何信息表达精度。

3.各阶段模型宜按照统一的规则和要求创建，当按照专业或任务分别创建时，各模型应协调一致，并能够集成应用。

4.模型创建宜采用统一的坐标系、原点和度量单位，当采用自定义坐标系时，应通过坐标转换实现模型集成。

5.模型元素应具有统一的分类、编码和命名规则。模型元素信息的命名和格式应统一。

6.若发生变更，应更新模型、模型元素及相关信息，并记录工程及模型的变更。

7.在建筑项目全寿命期的BIM应用过程中，建筑项目参与方应建立模型共享与交换机制，以保证模型数据在不同阶段、不同主体之间进行有效传递。

BIM应用原则

BIM应用实施遵循下列原则：

1）参与方职责范围一致性原则：项目BIM技术实施过程中，各参与方对BIM模型及BIM应用所承担的工作职责及工作范围，应该与各参与方合同规定的项目承包范围和承包任务一致。

2）软件版本及接口一致性原则：项目实施过程中软件版本及不同专业软件的传递数据接口应满足数据交换的需求，以保证最终BIM模型数据的正确性及完整性。

3）BIM模型维护与项目实施同步原则：项目BIM应用在实施过程中，应与项目的实施进度保持同步。过程中的BIM模型和相关项目成果应及时按规定节点更新，以确保 BIM模型和项目成果的一致性。

BIM在设计阶段的技术应用

设计阶段BIM 技术应用点应按照概念方案设计、方案设计、初步设计和施工图设计、图审等阶段分别确定。

BIM 技术应用于概念方案设计、方案设计、初步设计和施工图设计、图审阶段的主要目的和内容如下：

1.概念方案设计是建筑工程项目的起始阶段。主要目的是根据建设单位需求，分析项目建设的必要性，提出合理的建设规模并确定设计条件。

2.方案设计阶段的主要目的是为后续阶段工作提供依据和指导性文件。主要内容包括：根据建设条件，建设设计目标与设计环境的基本关系，提出空间建构设想、创意表达形式及结构方式的初步解决方法等。

3.初步设计阶段的主要目的是通过深化设计，论证建筑工程项目的技术可行性和经济合理性。主要内容包括：拟定设计原则、设计标准、设计方案和重大技术问题以及基础形式，详细考虑和研究各专业的设计方案，协调各专业设计的技术矛盾，并合理地确定技术经济指标。

4.施工图设计阶段的主要目的是为施工安装、工程预算、设备及构件安放、制作等提供完整的模型和图纸依据。主要内容包括：根据已获批复的设计方案编制可供施工的设计文件。

5.图审阶段的主要目的是使施工单位、建设单位相关人员进一步了解设计意图和设计要点，图审是解决图纸设计问题的重要手段，对减少工程变更，降低工程造价，加快工程进度，提高工程质量都起着重要的作用。主要内容是审查施工图设计文件是否符合有关规范规定。

BIM在设计阶段的15项技术应用包括以下内容：

1.项目场地比选

1）项目场址比选的主要内容应包括：

优先选用数字城市基础信息，建立场地 BIM 模型。借助软件分析项目选址的各项因素，如交通的便捷性、公共设施服务半径等。
根据分析结果，评估项目选址的科学性与合理性，判断是否需要调整项目选址。

2）项目场址比选的主要成果应包括：

包含场地区域位置、指北针、风玫瑰、经纬度等信息的场地BIM模型。
基于场地BIM模型的各项分析成果，包含总用地面积，开发强度，容积率控制等。

2.概念模型创建

概念模型构建的目的是建立项目三维概念模型，依据模型分析判断项目与周边城市空间、群体建筑各单体间的适宜性，以及建筑的体量大小、高度和形体关系，并运用软件进行初步的日照和通风模拟分析，形成最终成果。

1）概念模型构建主要内容包括：

分析用地的各项规划指标，确定构建三维概念模型的各项形体参数和主要造型材料参数。
建立三维概念模型。
根据概念模型进行外部空间环境的分析。

2）概念模型构建主要成果应包括：

三维体量模型。模型包括建筑各项空间尺寸信息、外部表皮材质信息等。
相关分析图表与报告等。

3.建设条件分析

建设条件分析应用于策划与规划阶段。要求运用三维模型，形成相应的图表与建设条件指标，作为项目进一步设计的依据。

1）建设条件分析应用点主要内容应包括：

完善模型并从模型中形成相应建设条件。
将概念模型相应内容纳入到策划书或规划报告中。

2）建设条件分析应用点主要成果应包括：

项目策划书暨规划报告。策划或规划文件相应数据与模型信息保持一致，策划书应满足建设单位项目前期申报的深度要求，规划报告应满足委托单位审批要求。
项目三维模型，模型应反映建筑的基本外部特性及空间尺寸、朝向、位置，并指导后续设计。

4.项目场地分析

场地分析的主要目的是建立三维场地模型后，运用各类分析软件，分析建筑场地的主要影响因素，并提供可视化的模拟分析数据，以作为评估设计方案选项的依据。

1）场地分析应用点主要内容应包括：

收集准确的测量勘察数据。
建立场地模型，模拟分析场地数据，如坡度、方向、高程、纵横断面、填挖方、等高线等。
根据分析结果，评估场地设计方案或工程设计方案的可行性。

2）场地分析应用点主要成果应包括：场地模型和场地分析报告。

5.建筑性能模拟分析

建筑性能模拟分析的主要目的是建立建筑信息模型，运用专业的性能分析软件，对建筑物的可视度、采光、通风、人员疏散、结构、能耗排放等进行模拟分析，以提高建筑项目的性能、质量、安全和合理性。

1）建筑性能模拟分析应用点主要内容应包括：

收集准确的数据。
建立各类分析所需的模型。
分别获得单项分析数据，综合各项结果调整模型，寻求建筑综合性能平衡点。
根据分析结果，调整设计方案，选择能够最大化提高建筑物性能的方案。

2）建筑性能模拟分析应用点主要成果应包括：

专项分析模型，其深度应满足该分析项目的数据要求。
模拟分析报告，报告应体现建筑信息模型图像及分析数据结果。

6.设计方案比选

设计方案比选的主要目的是选出最佳的设计方案，为初步设计阶段提供对应的设计方案模型。通过运用BIM软件构建或局部调整方式，形成多个备选的设计方案模型（包括建筑、结构、机电），进行比选，使项目方案的沟通讨论和决策在可视化的三维仿真场景下进行，实现项目设计方案决策的直观和高效。

设计方案比选的主要内容应包括：

收集准确的数据。
搭建包含方案的完整设计信息的 BIM 模型。确保二维设计图纸与模型一致。
比选各备选方案模型的可行性、功能性、美观性和经济性等指标，形成最优的设计方案及模型。

设计方案比选的主要成果应包括：方案比选说明和设计方案模型。

7.各专业模型构建

各专业模型构建宜在初步设计模型的基础上，进一步深化，使其满足施工图设计阶段模型深度要求；使得项目各专业的沟通、讨论、决策等协同工作在基于三维模型的可视化情境下进行，为碰撞检测、三维管线综合及后续深化设计等提供基础模型。其中，机电专业模型在初步设计阶段有相应的局部应用，但主要在施工图设计阶段完成。

1）初步设计阶段工作内容及成果应包括：

应用单位根据项目应用方案制定配置方案，包括统一的文字样式、字体大小、标注样式、线型等。
模型构建的主要内容应包括：
— 收集准确的数据。
— 根据设计方案模型或二维设计图建立相应的 BIM 模型。
— 检查并确保建筑专业模型中平面、立面、剖面的视图表达的统一性及专业设计的完整性、正确性；检查并确保结构专业模型中主要检查构件的尺寸和标注的统一性。
— 在平面、立面、剖面的视图上添加关联标注，使模型深度和二维设计深度保持一致。
模型成果应包括：建筑、结构、机电专业模型，其模型深度和构件应要求满足海南省设计阶段的建筑、结构、机电专业模型内容及其基本信息要求。

施工图设计阶段工作内容及成果应包括：

各专业模型构建宜在初步设计模型或二维设计图的基础上，使其满足施工图设计阶段模型深度，并便于在三维模型的状态下各专业协同工作；为后续模型出图、深化设计、管线综合、净空分析等提供模型工作依据。
主要工作内容应包括：
— 收集准确的数据。
— 将初步设计阶段的各专业模型深化成施工图设计阶段模型，并对模型文件统一命名。
— 根据项目设计进度按期提交BIM 模型，并根据设计协调意见调整、完善各专业模型。
— 模型归档。
主要工作成果应包括：
— 各专业模型，其模型深度和构件应要求满足海南省设计阶段的建筑、结构专业模型内容及其基本信息要求。
— 重点复杂部位三维视图。

8.结构抗震分析

结构抗震分析的主要目的是基于建筑信息模型与结构抗震专业分析软件，运用建筑信息模型与结构分析模型间的传递和转化能力，对建筑物或构筑物的结构体系、抗震性能、构件形式等进行模拟分析，以达到抗震设防的目的。通过抗震设防，以减轻建筑物或构筑物的地震破坏，减少人员伤亡和经济损失。

1）结构抗震分析应用点主要内容应包括：

创建与编辑用于结构抗震分析的建筑信息模型。
建立建筑信息模型与结构分析模型间的双向传递渠道和转化能力。
在结构抗震专业分析软件中，对结构分析模型进行多种工况下的结构模拟分析和构件截面形式设计。

2）结构抗震分析应用点主要成果应包括：

基于结构分析模型的分析结果，如设计总信息，位移、周期、振型、地震力结果，配筋、边缘构件、轴压比简图，梁板挠度、裂缝简图等。
满足建筑结构抗震分析结果且符合相关规范要求的建筑信息模型。

9.全专业模型的整合检查

全专业模型的整合检查主要目的是通过剖切模型，生成其平面、立面、剖面等二维图形，核对建筑和结构的构件在平面、立面、剖面位置是否一致，以消除设计中出现的建筑、结构不统一的错误。

1）本应用点主要工作内容应包括：

收集准确的数据。
整合建筑专业和结构专业模型。
基于模型剖切获得的平面、立面、剖面图形，检查并确保建筑与结构的关系统一。
对模型文件统一命名，并保存整合后的模型文件。

2）本应用点主要工作成果应包括：

检查修改后的建筑、结构、机电专业模型。模型深度和构件应要求满足海南省设计阶段的建筑、结构、机电专业模型内容及其基本信息要求。
检查报告。

10.面积明细表统计

面积明细表统计的主要目的是利用建筑模型，提取房间面积、门窗表、门构件、窗构件、墙体构件、自定义属性等信息，精确统计各项常用面积指标及构件数量，以辅助进行技术指标测算；并能在建筑模型修改过程中，发挥关联修改作用，实现精确快速统计。

1）面积明细表统计的主要工作内容应包括：

收集准确的数据。
检查建筑专业模型中建筑面积、房间面积信息的准确性。
根据项目需求设置面积明细表模板，根据模板创建并命名面积明细表。
根据设计需要，分别统计相应的面积指标，校验是否满足技术经济指标要求。

2）面积明细表统计的主要工作成果应包括：能体现房间面积等信息的建筑专业模型和面积明细表。

11.管线综合

管线综合的主要目的是应用 BIM 技术检查施工图设计阶段各专业模型，以避免空间冲突与碰撞，防止设计错误传递到施工阶段或造成安装工程的返工。

1）管线综合的主要工作内容应包括：

收集准确的数据。
整合建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业模型，形成整合的 BIM 模型。
设定碰撞检查及管线综合的基本原则，使用BIM软件等手段，检查发现并调整建筑信息模型中的冲突和碰撞。

2）管线综合的主要工作成果应包括：调整后的各专业模型及相关文档。

12.净空分析

净空分析的主要目的是基于各专业模型，优化建筑结构布置以及机电管线排布方案，对建筑物最终的竖向设计空间进行检测分析，并给出最优的净空高度。

1）主要工作内容应包括：

收集准确的数据。
确定总体净空需求，尤其是关键部位的净空需求。
以满足净空要求及施工可行性、经济性为目标，利用 BIM 软件等手段，调整各专业的管线排布模型，合理提升净空高度。
将调整后的建筑信息模型以及净空分析文件提交确认。

2）主要工作成果应包括：满足净空要求的各专业模型和净空分析报告。

13.设计模型审查

设计模型审查的主要目的是提升建筑信息模型与施工图纸的一致程度，增进深化设计前对项目的理解程度，提前解决现场施工环境和设计不一致的问题，在深化设计前深入协调碰撞问题和设计的可施工性。

1）设计模型审查的内容应包括：

检查图纸与模型的一致性。
检查模型命名和模型深度是否符合相关规定。
模型审查工作宜使用计算机进行自动辅助审查，未通过计算机自动审查的内容可由人工进行复核。对于尚不能或不宜使用计算机进行自动辅助审查的，可由人工进行审查。

2）设计阶段模型审查的主要工作成果应包括：审查结果和整改建议。

14.规范审查

规范审查的主要目的是提高项目过审率、减少报审后模型反复修改问题，采用边设计边审查的工作模式提前解决设计不符合规范的问题，在提交报审前深入协调设计不合规问题和辅助设计的可实施性。

1）规范审查的内容应包括：

检查模型构件的属性信息是否齐全。
检查模型构件设计是否符合条文规范的相关规定。
检查规范审查工作宜使用计算机进行自动辅助审查，未通过计算机自动审查的内容由人工进行修改后再审查。

2）规范审查的主要工作成果应包括：审查结果、审查报告、质检报告和导出数据格式。

15.设计成果交付

BIM 模型文件应符合设计阶段建模的相关规定及对模型精细度的要求，成果交付方按照质量管理规定检查或审校后方可交付。

1）设计阶段成果交付内容应包括：

BIM 专业设计模型：应提供各专业BIM初步设计模型。
BIM 综合协调模型：应提供综合协调模型，重点用于进行专业间的综合协调及完成优化分析工作。
BIM 浏览模型：与方案设计阶段类似，应提供有BIM 设计模型创建的带有必要工程数据信息的BIM浏览模型。
分析模型及报告：应提供能量分析模型、照明分析模型、人流疏散模型、抗震分析模型及生成的分析报告，并根据需要及业主要求提供其他分析报告和模型。
可视化模型及生成文件：应提交基于 BIM 设计模型的表示真实尺寸的可视化展示模型，及其创建的室内效果图、场景漫游、交互式实时漫游虚拟现实系统、对应的展示视频文件等可视化成果。
由BIM模型生成的二维视图：该阶段宜通过BIM模型直接生成总平面图、各专业平面图等，对于比较复杂的剖面、立面以及大样图等可通过二维方式绘制补充。

2）设计阶段各专业交付验收的成果应包括：

BIM在设计阶段的应用案例

BIM技术在深圳滨海大道交通综合改造工程中的应用

2018年，我司与上海市隧道工程轨道交通设计研究院达成合作，承接深圳滨海大道（总部基地段）交通综合改造工程，负责其中的设计全过程咨询部分。

2020年，我们与中铁四局达成合作，再次承接滨海大道项目，负责施工标项目BIM咨询合作。

一、项目介绍

本项目位于深圳市超级总部基地南侧，西接沙河西路立交改造工程，东至广深高速公路，全长约5.95Km。其中总部基地段（沙河东路-深湾五路）为下沉改造段，主线隧道暗埋段长度1.56Km，两侧分别设置268m及235m敞开段；下沉隧道上部改造为上盖绿地休闲空间。

项目总体线位布置图

二、项目重难点

本项目在实施过程中，主要存在以下重难点：

1.项目地理位置紧邻海湾，现状道路为填海改造形成，工程地质条件复杂，场地条件受限，宽大基坑施工风险高，市政管网错综复杂，施工组织设计难度大，施工周期紧迫等；

2.项目涉及专业众多，各专业间设计协调难度大，综合管线碰撞问题突出；

3.项目毗邻深圳湾超级总部基地、红树林保护区及深圳湾公园，对下沉隧道上盖公园景观设计要求高。这些外部因素给项目精细化设计、施工管理带来严峻挑战。

4.由于缺少相关规范，地下港湾式公交停靠站通风及消防设计困难。

针对以上项目实施问题，项目采用BIM技术解决方案，搭建道路、隧道、地质、市政管线等模型，借助BIM可视化效果表现手段，对全线进行BIM三维设计，革新传统设计表达手法，使设计、施工方案与工程实际完美结合。

三、项目亮点

项目引入Bentley技术解决方案，开展全过程BIM协同设计、基于BIM+GIS的多源数据融合、勘察地质与地下管线自动建模、设计方案可视化呈现及交通疏解仿真等技术的探索与实践。目前已获得6项国内知名BIM大赛奖项。

基于BIM+GIS多源数据融合技术应用

三维地质模型可视化呈现

全景效果轻量化引擎应用

超图GIS平台应用

基于BIM+GIS的智慧建设管理平台展示

四、设计阶段BIM应用

在本项目策划中，制定从方案设计、初步设计、施工图设计的全过程BIM设计应用点，包括多专业协同三维设计、工程设计方案漫游、工程量复核等，旨在通过BIM技术应用，优化设计方案，提高设计质量。

1.多专业协同三维设计

在协同工作环境中，依据项目BIM应用实施策划要求，搭建项目各专业BIM设计模型，如下图所示，包括工程全线改造道路工程、隧道工程主体及其附属的土建、机电、装饰、地质、地下管线等，以及工程周边市政管线、地面交通系统等BIM模型创建。

土建模型

2.设计方案可视化效果表现

在设计方案中，根据隧道不同设计方案要求，创建相应的隧道BIM模型，以三维可视化的形式展现方案的设计理念、思路和细节表现，辅助设计方、业主、政府相关部门协调沟通，便于进行设计方案比选和快速决策。通过可视化直观方式，看出不同设计方案条件下的穗莞深城际站与港湾式停靠站以及周边环境之间的相对空间位置关系，如下图所示，有助于设计人员改进设计方案，辅助业主进行方案决策。

3.工程设计方案漫游

以规划的滨海大道改造道路、隧道BIM模型为基础，结合无人机航拍的周边环境模型、市政管线模型及地下建构筑物模型，直观展示工程整体设计方案成果，进行仿真漫游，虚拟展示工程建成实景并判断周边环境的影响，尤其是线路与现状路网及相关工程的关系，隧道匝道口位置、港湾式停靠站与周边环境的关系等，在方案阶段妥善处理与周边建构筑物的关系，避免错漏碰缺，辅助设计方案优化，如下图所示。

4.碰撞检查与三维管线综合

在项目前期阶段，模拟并优化管线搬迁和交通组织方案，利用模拟视频清晰表达管线改迁方案、交通组织随进度计划变化的状况，如下图所示，反映各施工阶段存在的重点难点，检查并优化方案，辅助重大节点工程筹划。

5.工程量复核

根据设计清单工程量统计要求，采用BIM技术手段对工程土建、机电等工程量辅助统计，如下图所示，核对设计统计量与BIM工程量，复核差异较大的项，提高工程算量的准确性。

6.道路现状与改造方案对比

以倾斜数据与BIM模型为基础，通过BIM可视化展示方式，开展道路现状与改造方案对比，如下图所示，分析改造道路与周边环境相互关系，辅助设计方案决策。根据车辆流速、道路设计时速等参数信息，动态模拟道路交通拥堵状况，优化道路线网设计。

7.景观艺术方案动态呈现

基于前期方案建立的周边地表、市政管线等模型，并根据景观设计方案资料创建景观绿化方案模型，整合各专业设计方案BIM模型，以三维可视化仿真形式展现隧道、道路关键节点景观方案的设计理念、思路和细节表现，辅助设计单位、建设单位、政府等相关部门进行景观绿化方案协调沟通，优化和稳定景观绿化设计方案，如下图所示。