建筑信息模型技术应用研究

［提要］ 本文介绍建筑信息模型技术在美国及国内发展现状，说明建筑信息模型技术提出的背景；对该技术的概念做一个简要的介绍，以及该技术的功能与特点；对建筑信息模型在美国的应用情况的统计数据进行分析，并提出展望。

关键词：建筑信息模型；建筑工程；应用研究

中图分类号：TU721.2 文献标识码：A

原标题：建筑信息模型技术（BIM）应用研究――以美国为例

收录日期：2012年3月1日

一、背景介绍

在美国，自从制造业于20世纪五十年代年引入了CAD的概念，这种转型就从未结束。在建筑业中，生产各环节缺乏协同作用和重复工作不断造成了工程建设成本上升，而传统的2D图纸也阻碍了工程建设参与各方的信息交流，从而导致了工程建设风险和成本的上升。由于上述原因，美国建筑工程市场的效率也变得低下，如图1。从图1中可以看出，美国建筑业的效率需要得到提升。（图1）

为了能解决上述问题，Autodesk公司于2002年提出了建筑信息模型（BIM）。基于这个概念，一系列软件先后被推向市场，例如Autodesk的Revit等。目前，在美国工程市场，BIM作为一项新的技术，正在被推广和使用，但整个行业目前只获得了BIM技术的一部分使用价值，进一步的价值还有待开发和利用。目前，在美国市场使用较广泛的BIM软件有Revit，Bentley，ArchiCAD，Tekla，Digital Project（CATLA）。

我国建筑业目前正在高速发展，在2006年全球建筑业总产量达到4.6万亿中，东亚（主要是中国）就占了1万亿。因此，面对如此大的市场规模，减少能耗和保护环境，成为一个值得关注的问题。BIM软件的出现，恰能在一定程度上解决这个问题。（图2）

二、建筑信息模型技术（BIM）概念

（一）建筑信息模型技术的概念。BIM就是在开放的工业标准下建筑物和构筑物的物理和功能特征及其相关的项目全寿命周期信息的可计算或可运算的表现形式。BIM的技术核心是一个由计算机三维模型所形成的数据库，包含了以设计图纸（3D图形为主，辅以2D各平面草图）为依据，集成了从设计到建设施工直至使用周期终结的全寿命周期内所有工程项目信息。

根据《Building Information Modeling：Planning and Managing Construction Projects with 4D CAD and Simulations》，建筑模型的定义为：A building information model is a project simulation consisting of the 3D models of the project components with links to all the required information connected with the project’s planning，construction or operation，and decommissioning。其大意为：建筑信息模型是一个模拟项目，由与涉及到项目的设计、施工与报废的所需信息关联的三维模型所组成。

（二）建筑信息模型技术的功能与特点。建筑信息模型技术的功能：（1）使建筑场景可视化；（2）通过建筑信息模型技术软件，能够方便准确地计算工程造价，对于3D模型中所做的修改，造价系统也能及时自动进行调整；（3）由于可以在工程建设前构造出3D模拟图，设计上的冲突和弊端就可以在三维的环境中得到体现。

建筑信息模型技术的特点：（1）使信息共享，方便工程各参与方获取有用信息，并能对信息进行动态管理；（2）使建筑场景可视化，减少设计冲突，降低工程风险，同时也能提高设计质量；（3）客户可以通过3D场景更直观地了解项目；（4）相比传统方式，建筑信息模型技术使工程造价更易控制，建筑工程对周围环境的影响也在一定程度上可测。

（三）数据分析。本文选取10个由Holder Construction Company，Atlanta，GA参与的项目的数据统计表来说明BIM给美国建筑业带来的净收益和投资报酬率（ROI，Return on Investment），如表1所示。（表1）

表1中的ROI的计算式如下：

Net BIM Savings÷BIM Cost＝BIM ROI

BIM净收益÷BIM使用费用=投资报酬率

通过表1可以知道，对于不同的项目，BIM带来的ROI不同，在140%～39900%之间。由于不同的工程项目的性质的同步，所以不能通过统计得出BIM带来的具体的ROI区间，但从表中可以知道，BIM带来了一定程度的净收益。另外，值得注意的是，表1中的净收益并未包括间接收益，因此BIM带来的实际收益要大于表1中所陈述的收益。由此可见，BIM技术在实际工程中的应用确实带来了一定程度的收益。

三、BIM技术在中国的发展及展望

BIM技术在中国刚刚开始推行，沿海一些地区已经开始接触并使用BIM软件，但是在西部地区，BIM技术的使用仍然是比较少的。其中，由香港理工大学的Professor Heng Li领衔的Construction Virtual Prototyping Laboratory，即建筑及虚拟模型实验室推动了4D技术在香港地区的使用。根据他们的研究结果，BIM技术在推广过程中受到限制的原因有：①此项技术对计算机的要求较高；②就使用的CATIA和DELMIA软件而言，使用成本较高；③需要专业的软件使用人员。因此，公司需要对技术人员进行培训，而这些培训是成本较高并且周期较长的。因此，要推广BIM技术在中国的发展，不仅需要建筑行业的参与，更需要学校、研究所的参与，使学生在学校的学习过程中就能逐渐了解掌握BIM技术，然后在毕业后的工作中就可以减少公司培训的时间。同时，研究所对BIM技术的研究成果也可以应用于企业和学校。

四、结论

本文通过介绍BIM在美国建筑业的应用情况，旨在说明BIM技术给美国建筑业带来的效益。中国作为建筑业的一个大市场，更需要减少能耗，提高效率，因此BIM技术必然是未来国内建筑业发展和改革的一个方向。

主要参考文献：

[1]Willem Kymmell，Building Information Modeling：Planning and Managing Construction Projects with 4D CAD and Simulations，McGraw_Hill，2008.

[2]Interoperability in the Construction Industry.McGraw Hill Construction.2007 Interoperability Issue.

[3]张文彬，韦文国.建筑信息模型在工程项目管理中的研究和应用.山西建筑，2008.10.

[4]Salman Azhar，Sara Richter，Building Information Modeling（BIM）：Cost-Benefit and Return-on-Investment（ROI）Analysis，McWhorter School of Building Science，Auburn University，Alabama.

[5]Chan Kang Yuen，Construction Virtual Prototyping-Case Study of Ho Tung Lau Development，Department of Building Estate，the Hong Kong Polytechnic University.