道路与桥梁信息建模（BIM）技术（第2版）

汪谷香

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 新版教材大纲
    • 1.2 学习任务一  BIM的概述
  • 2 严谨务实 诚实守信之工匠精神  模块一  认知BIM环境
    • 2.1 项目一 认知Revit建模环境、识读和创建道桥构件
      • 2.1.1 学习任务一  认识Revit软件
      • 2.1.2 学习任务二    掌握图元基本操作、模型控制方法
  • 3 万丈高楼平地起 循序渐进之工匠精神   模块二 识读与创建道桥构件模型
    • 3.1 学习目标
    • 3.2 项目一  创建桥墩、台
      • 3.2.1 学习任务一 创建桥梁下部结构——扩大基础与桥台（族命令）
      • 3.2.2 学习任务二  创建桥梁下部结构建模—带托盘桥墩（族命令）
      • 3.2.3 学习任务三  创建桥梁上部结构——T粱（族参数）
      • 3.2.4 学习任务四     创建桥梁上部结构——竖曲线箱梁（拓展）
      • 3.2.5 学习任务五         创建路基路面结构物——拓展（之二）
      • 3.2.6 夯基强技（一） 创建双薄壁墩（图学学会考题）
      • 3.2.7 夯基强技（二） 创建U型墩柱（图学学会考题）
      • 3.2.8 夯基强技（三） 创建桥面板（图学学会考题）
      • 3.2.9 夯基强技（四）专业构件的建模
    • 3.3 项目二  创建异形墩和涵洞结构物
      • 3.3.1 学习任务一  识读与创建异型桥墩
      • 3.3.2 拓展任务一   端墙式圆管涵的识图与建模
      • 3.3.3 学习任务二  识读与创建扭曲洞口拱涵
      • 3.3.4 拓展任务二 盖板涵的识图与建模（入口处带有跌水井）
      • 3.3.5 夯基强技（一）——创建斜拉桥、拱桥（图学学会考题）
      • 3.3.6 夯基强技（二）——创建双面坡桥墩（融合体量、空心拉伸体量）
      • 3.3.7 夯基强技（三）——创建空心板
      • 3.3.8 夯基强技（四）——创建异形桥墩
      • 3.3.9 夯基强技（五）——创建盖板通道模型
  • 4 工欲善其事，必先利其器 持之以恒之工匠精神   模块三  为桥梁模型配置钢筋
    • 4.1 学习任务一  配置桩基钢筋
    • 4.2 学习任务二  布置盖梁钢筋——区域钢筋、钢筋的查看
    • 4.3 学习任务三  提取钢筋数量明细表
  • 5 精益求精  培养在守正创新之工匠精神   模块四  创建桥梁模型
    • 5.1 项目一  创建T梁桥（梅子溪中桥）
      • 5.1.1 学习任务一  创建梅子溪中桥定位基准——标高与轴网
      • 5.1.2 学习任务二   创建梅子溪中桥下部结构——桩柱式桥墩（族参数关联）
      • 5.1.3 学习任务三  拼接梅子溪T梁及创建后浇带
    • 5.2 项目二——创建箱梁桥（高架桥）
      • 5.2.1 学习任务一  创建桥梁上部结构——箱梁（现浇）
      • 5.2.2 学习任务二  拼装高架桥及创建桥面铺装
      • 5.2.3 学习任务三  创建图纸与模型导出
      • 5.2.4 学习任务四 统计桥梁工程量
    • 5.3 项目三——创建斜拉桥（景观桥）
      • 5.3.1 学习任务一  创建景观桥的主梁、拉索及索管族
      • 5.3.2 学习任务二· 拼装景观桥各个构件
    • 5.4 项目四——创建拱桥（高丘溪桥）
      • 5.4.1 学习任务一 创建拱座与主拱圈
      • 5.4.2 学习任务二 组拼拱桥、创建桥面板及其他设施、上部结构和下部结构
    • 5.5 夯基强技之案例建模
  • 6 协同合作 同心筑梦之工匠精神  模块五 BIM应用
    • 6.1 项目一 为道桥模型进行进度模拟与渲染动画
      • 6.1.1 学习任务一  认识Navisworks软件
      • 6.1.2 学习任务二  进行 基于BIM的 Navisworks施工进度计划模拟
      • 6.1.3 学习任务三 进行高架桥模型渲染之Lumion
    • 6.2 项目二 BIM其他应用
      • 6.2.1 拓展学习（一） Revit模型链接与管理
      • 6.2.2 拓展学习（二）场地布置
      • 6.2.3 拓展学习（三）有关BIM 5D（网络资源）
  • 7 百花齐放、百家争鸣   创新和发展之工匠精神 拓展模块——创建道桥模型（B平台）
    • 7.1 项目一   认知Bentley旗下系列软件建模
      • 7.1.1 学习任务一 认识（MicroStation）软件及基本操作
      • 7.1.2 学习任务二  创建桥架下部结构—桥台（MicroStation）三维建模
      • 7.1.3 学习任务三  创建桥墩参数化单元（MicroStation）
    • 7.2 项目一创建路线BIM模型
      • 7.2.1 学习任务一 创建平面线
      • 7.2.2 学习任务二 创建纵断线
    • 7.3 项目二创建道路BIM模型
      • 7.3.1 学习任务三——创建道路廊道模型
      • 7.3.2 学习任务二 创建三维道路模型
    • 7.4 项目三——创建桥梁模型
    • 7.5 夯基强技之（一）——通道模板专题
    • 7.6 夯基强技之（二）——隧道断面模板
    • 7.7 夯基强技之（三）——花瓶墩专题
  • 8 开拓视野，锐意进取之工匠精神
    • 8.1 职业拓展方向
      • 8.1.1 知识拓展——族参数（主讲刘孟良教授）
      • 8.1.2 专业拓展——市政管道专业建模
      • 8.1.3 专业拓展——水利水电专业建模
      • 8.1.4 专业拓展——水利水电专业（族参数）
    • 8.2 知识拓展——BIM有关规范及应用概述
    • 8.3 知识拓展之BIM技术在桥梁上的应用（网络资源）
    • 8.4 知识拓展之BIM技术在隧道施工中的应用（网络资源）
    • 8.5 校企合作之长沙雅博工程技术发展有限公司
  • 9 强自信 强技能 科技报国 之工匠精神  模块六  BIM“1+X"考证专栏
    • 9.1 拓展学习——答疑解惑
    • 9.2 能力提升——岗课赛证（“1+X”BIM等级考证）
      • 9.2.1 能力提升之——比赛， 以赛促学
      • 9.2.2 能力提升之——“1+X”BIM初级真题解析（建筑方向））
        • 9.2.2.1 ​学习任务一——“1+X”建筑信息模型(BIM) 职业技能等级考试理论试题
        • 9.2.2.2 ​学习任务二——“1+X”建筑信息模型(BIM) 职业技能等级考试理论试题
        • 9.2.2.3 学习任务三——“1+X” BIM考试实操真题之框梁、钢筋混凝土柱模型解析
        • 9.2.2.4 学习任务四——“1+X” BIM考试实操真题之椅子、螺母、榫卯结构讲解
        • 9.2.2.5 学习任务五——“1+X” BIM考试实操真题之台阶、鸟居、六边形门洞、储水箱讲解
        • 9.2.2.6 学习任务六——“1+X” BIM考试实操真题之杯型基础、纪念塔讲解
        • 9.2.2.7 学习任务七——“1+X” BIM考试实操真题之央视大楼、七阶承台基础讲解
        • 9.2.2.8 学习任务八——“1+X” BIM考试实操真题之方圆大厦、体量、柱体、仿交通锥讲解
      • 9.2.3 能力提升之——“1+X”BIM初级证书（市政方向）考题
      • 9.2.4 能力提升之“1+X”BIM中级证书（市政方向）考题
学习任务一  BIM的概述
  • 1 学习任务
  • 2 学习重点、难点
  • 3 夯基强技
  • 4 拓展知识
  • 5 学习评价与分析

            


交通运输部办公厅关于推进公路水运工程B|M技术应用的指导意见
各省、自治区、直辖市、新疆生产建设兵团交通运输厅(局、委) :
  建筑信息模型(Building Information Modeling，以下简称BIM)技术是基于现代信息技术和计算机技术发展融合而成的建筑信息应用技术，利用数字技术存储和传递建筑结构和构造特征，并以3D模式直观表述，实现工程设计、施工、养护、运营管理信息传递共享和工作协同，促进工程建设项目全程信息化。为提升公路水运工程建设品质，落实全生命期管理理念，经交通运输部同意，决定在公路水运工程中大力推进BIM技术的应用。

2019年武汉发生新冠疫情，湖南交通职业技术学院刘孟良教授亲自组建团队带领14名师生72小时内完成了火神山医院部分病房的土建及水电BIM模型设计，并将这份设计成果，无偿用于医院建设。BIM模型以及建筑物数字模型里面的信息，在设计、施工、运维等各个阶段对建筑物进行模拟化、可视化，可让建筑项目的建设周期减少错漏碰缺，提高精准度，确保了武汉火神山医院能够减少失误，如期完工。

该事件受到国内外多家主流媒体报道，体现了面对疫情，建筑人以信息技术为支撑，以行业高质量发展为理念，以和时间赛跑为准则，充分体现了“生命至上，举国同心，尊重科学，舍生忘死，命运与共”的抗疫精神，刘教授团队用所学的BIM技术回报社会的爱国情怀。

我们要学习刘教授这种用所学知识回报社会的爱国之心，培养兴趣，提高民族自信心、自豪感、勇做时代精神的弘扬者和改革创新的实践者。

  通过本课程的学习，掌握二维识图——三维建模——二维出图的BIM应用流程的理论与实践，提升识图与建模能力；可通过平台的夯基强技的举一反三BIM实践项目，把知识和能力应用到工程项目中，提升BIM技术应用能力。具备考取“1+X”建筑信息模型（BIM）证书的能力。

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的英文缩写，BIM作为新兴的信息化技术，给建筑行业带来了全新的变革。从建筑的设计、施工、运营直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员以及各个阶段参与人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本，以实现可持续发展。


一、BIM的定义

BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础,建立起三维的建筑模型,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。建筑信息模型( Building Information Modeling )是建筑学、工程学及土木工程的新工具。

BIM的正确理解.B应该被理解为广义的建筑工程领域而不是单个的建筑，I应该被理解为信息化，而不是简单的信息，M应该被理解为模拟，而不是模型。

BIM这个词更准确的理解应该是:建筑业信思化模拟。

 BIM是Building Information Model的缩写，即建筑信息模型，是由欧特克公司提出的一种新的流程和技术，是整合整个建筑信息的三维数字化新技术，是支持工程信息管理的最强大的工具之一。

从理念上说，BIM试图将建筑项目的所有信息纳入到一个三维的数字化模型中。这个模型不是静态的，而是随着建筑生命周期的不断发展而逐步演进的，从前期方案到详细设计、施工图设计、建造和运营维护等各个阶段的信息都可以不断集成到模型中，因此可以说BIM模型就是真实建筑物在电脑中的数字化记录。当设计、施工、运营等各方人员需要获取建筑信息时，例如，需要图纸、材料统计、施工进度等，都可以从该模型中快速提取出来。BIM 由三维CAD技术发展而来，但它的目标比CAD更为高远。如果说CAD是为了提高建筑师的绘图效率，BIM则致力于改善建筑项目全生命周期的性能表现和信息整合。

从技术上说，BIM不是像传统的CAD那样，将建筑信息存储在相互独立的成百上千的DWG文件中，而是用一个模型文件来存储所有的建筑信息。当需要呈现建筑信息时，无论是建筑的平面图、剖面图还是门窗明细表，这些图形或者报表都是从模型文件实时动态生成出来的，可以理解成数据库的一个视图。因此，无论在模型中进行任何修改，所有相关的视图都会实时动态更新，从而保持所有数据一致和最新，从根本上消除CAD图形修改时版本不一致的现象。

理解BIM，要阐明如下几个关键理念:

1.BIM不等同于三维模型，也不仅仅是三维模型和建筑信息的简单叠加。BIM更关注的是蕴藏在模型中的建筑信息，以及如何在不同的项目阶段由不同的人来应用这些信息。

2.BIM不是一个具体的软件，而是一种流程和技术。BIM 的实现需要依赖于多种（而不一种）软件产品的相互协作。如Revit创建BIM模型，Ecotect对模型进行性能分析，Navisworks进行施工模拟，还有造价概算或者设施维护等软件。一种软件不可能完成所有的工作，关键是所有的软件都应该能够依据BIM的理念进行数据交流，以支持BIM流程的实现。

3.BIM不是一种画图工具，而是一种先进的项目管理念。BIM的目标是在整个建筑项目周期内整合各方信息，优化方案，减少错误，降低成本，最终提高建筑物的可持续性。

4.BIM不仅是一个工具的升级，而是整个行业流程的一次革命。BIM的应用不仅会改变设计院内部的工作模式，也将改变业主、设计、施工方之间的工作模式。在BIM技术支撑下，设计方能够对建筑的性能有更多掌控，而业主和施工方也可以更多、更早地参与到项目的设计流程中，以确保多方协作创建更好的设计，满足业主的需求。

由于BIM可以将设计、加工、建造、项目管理等所有工程信息整合在统一的数据库中，所以它可以提供一个平台，保证从设计、施工到运营的协调工作，使基于三维平台的精细化管理成为可能。BIM 正在改变企业内部以及企业之间的合作方式。为了实现BIM的最大价值，设计人员需要重新思考各专业的设计范围和工作流程，通过协同工作实现信息资源的共享，减少传统模式下的项目信息丢失。

传统建筑工程模式因为信息链断裂，各自为战，导致了信息之间沟通不畅传递障碍，而且很容易造成重复劳作，资源与成本的浪费，最终导致了工程中变更不断、返工普遍、延期交付和超出规划预算的情况。随着BIM技术的出现，它可以贯穿建筑的规划设计、施工建造、运维管理各个阶段，改善了传统信息沟通方式，提高了工作效率，增加了各专业、各阶段的协同操作，大大提高了项目的品质。

在工程建设中应用BIM技术，对于建筑质量的提高、建设效率的提高以及工程成本的降低都具有重要影响。通过合理建立数据模型，能够实现工程的动态设计，设计的科学性和效率显著提升，这对于建筑行业的健康稳定发展具有重要意义。

 

 二、BIM的特点


 Revit的概述


三、BIM的价值

建立以BIM应用为载体的项目管理信息化，提升项目生产效率、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本。具体体现在：

  1.快速算量，精度提升

BIM数据库的创建，通过建立5D关联数据库，可以准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率。由于BIM数据库的数据粒度达到构件级，可以快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息，有效提升施工管理效率。BIM技术能自动计算工程实物量，这个属于较传统算量软件的功能，在国内此项应用案例非常多。

  2.三维渲染，宣传展示

三维渲染动画，给人以真实感和直接的视觉冲击。建好的BIM模型可以作为二次渲染开发的模型基础，大大提高了三维渲染效果的精度与效率，给业主更为直观的宣传介绍，提升中标几率。

 3.碰撞检查，减少返工

BIM最直观的特点在于三维可视化，利用BIM的三维技术在前期可以进行碰撞检查，优化工程设计，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，而且优化净空，优化管线排布方案。最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，进行施工交底、施工模拟，提高施工质量，同时也提高了与业主沟通的能力。 

  4.多算对比，有效管控

管理的支撑是数据，项目管理的基础就是工程基础数据的管理，及时、准确地获取相关工程数据就是项目管理的核心竞争力。BIM数据库可以实现任一时点上工程基础信息的快速获取，通过合同、计划与实际施工的消耗量、分项单价、分项合价等数据的多算对比，可以有效了解项目运营是盈是亏，消耗量有无超标，进货分包单价有无失控等等问题，实现对项目成本风险的有效管控。

   5.精确计划，减少浪费

施工企业精细化管理很难实现的根本原因在于海量的工程数据，无法快速准确获取以支持资源计划，致使经验主义盛行。而BIM的出现可以让相关管理条线快速准确地获得工程基础数据，为施工企业制定精确人材计划提供有效支撑，大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费，为实现限额领料、消耗控制提供技术支撑。

  6.虚拟施工，有效协同

三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效协同，施工方、监理方、甚至非工程行业出身的业主领导都对工程项目的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。

  7.冲突调用，决策支持

BIM数据库中的数据具有可计量(computable)的特点，大量工程相关的信息可以为工程提供数据后台的巨大支撑。BIM中的项目基础数据可以在各管理部门进行协同和共享，工程量信息可以根据时空维度、构件类型等进行汇总、拆分、对比分析等，保证工程基础数据及时、准确地提供，为决策者制订工程造价项目群管理、进度款管理等方面的决策提供依据。

随着BIM技术的出现，它可以贯穿建筑的规划设计、施工建造、运维管理各个阶段，改善了传统信息沟通方式，提高了工作效率，增加了各专业、各阶段的协同操作，大大提高了项目的品质。

建设主体的评价——

专家——是工程项目的数字化末和信息化表达，为实现工程建造的工业化、建造全生命周期管理和工程项目的信息其享与协同管理提供技术支、支撑。

设计院——提升了设计效率、与业主的可视化沟通效率，以及为拓展、延伸业务和转型发展提供了机遇。

施工企业——BIM是项目的成本控制、进度控制、质量控制、安全管理等实现方法，有助于项目的精细化管理，达到“降低成本、提高效益”的目标。

初学者——BIM就是建模。

BIM价值总结——

性能: “所见即所得”，提供更形象化的工作方式

更好理解设计概念，各参与方共同解决问题

效率——“开工前竣工”，减少变更，减轻协调工作量减少信息转换错误和损失，项目总体周期缩短5%。

质量——加强项目精细化管控能力，减少错漏碰缺，减少浪费和重复劳动

安全——提升施工现场安全

可预测性——预测建设成本和时间

成本:节省工程成本5%。

四、有关BIM的国家战略与政策法规及标准

国家战略

1.中国制造2025，推动建筑产业转型升级，建筑业带来新的变革和重大影响。

2.工业化水平将大幅提高，物联网、云计算、大数据、5G互联，讲给建筑业带来聚德的冲击。

3.产业链有机集成、并行装配工程、低能耗预制、绿色化装配、机器人敏捷建造、网络化建造和虚拟选购装配。

4.信息化是基础，建筑信息模型（BIM）先行，是建筑业的转型升级 的前提。

 政策法规 

目前国内已初步形成BIM技术应用标准和政策体系。从2014年开始,在住建部的推动下，各省市相继出台BIM推广政策文件，尤其经过2016、2017年的政策井喷年。

2017年2月底，国务院办公厅印发《关于促进建筑业持续健康发展的意见》。

2018年3月，交通运输部办公厅《关于推进公路水运工程BIM技术应用的指导意见》。

2018年5月，住建部发布《城市轨道交通工程BIM应用指南》。


  

规范标准

国家标准《建筑工程信息模型应用统一标准》GB/T 51212—2016，2017年7月1日实施。

 国家标准《建筑信息模型施工应用标准》GB/T51235-2017，2018年1月1日实施。

 建筑工程设计信息模型分类和编码标准》， GB/T51269-2017， 2018年5月1日实施。

《建筑工程信息模型存储标准》意见征求稿。

《建筑工程设计信息模型交付标准》意见征求稿。制造工业工程设计信息模型应用标准》意见征求稿。