2.2 BIM技术在建筑业的应用价值

2.2.1 BIM技术在项目全生命周期应用概述

1.建筑全生命周期管理概念及各个阶段的划分

建筑工程全生命周期管理BLM（Building Lifecycle Management），是将工程建设过程中包括规划、设计、招标投标、施工、竣工验收及物业管理作为一个整体，形成衔接各个环节的综合管理平台，通过相应的信息平台，创建、管理及共享同一完整的工程信息，减少工程建设各阶段衔接及各参与方之间的信息丢失，提高工程的建设效率。

建筑工程项目具有技术含量高、施工周期长、风险高、涉及单位众多等特点，因此建筑全生命周期的划分就显得十分重要。一般我们将建筑全生命周期划分为四个阶段，即规划阶段、设计阶段、施工阶段、运营阶段。

传统的项目管理，尽管在管理模式及方式上比较成熟，但仍然是粗放式的管理模式，弊端种种，建设过程中，各方责任主体往往因信息孤岛导致信息的割裂，不利于各方的协调管理，三控（质量、进度、投资）三管（合同、信息、安全管理）更得不到很好的控制，造成进度拖延、质量隐患、投资增加、责任互相推诿，很难实现事前预防的过程管理。

BIM建筑信息模型，集成建筑项目全生命周期内的所有信息，其应用涵盖了从项目前期策划、设计、施工、后期运维等各个阶段以及建设各方主体，如甲方（也就是建设方或业主）、乙方（如勘察、设计方、施工方、物业管理公司、材料供应商等）、第三方机构（如监理单位、政府监督机构等），在整个项目运行过程中，相关利益方各自承担着应尽的职责。BIM技术的引入，其应用价值不仅体现在技术上贯穿了项目全生命周期的各个阶段，而且在管理上更趋于精细化、科学化、规范化。

BIM技术作为一种先进的理念，在建筑领域做出了革新性的创举，彻底改变了建筑业的工作方式。通过建立BIM信息平台，不仅可以实现设计阶段的协同设计，施工阶段的智能化建造、运营阶段智能化维护和管理，而且还能打破从业主到设计、施工运营之间的隔阂与界限，实现了对建筑的全生命周期的管理。BIM技术贯穿项目全生命周期示意图见图2.2-1。

那么，BIM技术究竟给建筑业带来了什么变化？建设各个阶段的应用以及价值主要体现在哪些方面呢？BIM技术对各相关利益主体又有哪些优势呢？

下面分述BIM技术在建筑业的应用价值，在后续的章节将陆续阐述各阶段的应用价值如何实现。

2.BIM技术在项目全生命周期各阶段的应用

（1）BIM技术在美国常见的25种应用

美国联盟bSa（building SMART alliance）对美国建筑市场上BIM技术在建筑全生命周期的应用现状进行了详尽的调查、研究、分析、归纳和分类，在2010年由美国宾夕法尼亚州立大学计算机集成化施工研究组编写的《BIM项目实施计划指南》第二版中，发表了BIM技术常见的25种应用，见表2.2-1。

1）规划阶段（项目前期策划阶段）：主要用于现状建模、成本预算、阶段规划、场地分析、空间规划等。

2）设计阶段：主要用于对规划阶段设计方案进行论证，包括方案设计、工程分析、可持续性评估、规范验证等。

3）施工阶段：主要起到与设计阶段三维协调的作用，包括场地使用规划、施工系统设计、数字化加工、材料场地跟踪、3D控制和防灾规划等。

4）运营阶段：主要用于对施工阶段进行记录建模，具体包括制订维护计划、进行建筑系统分析、资产管理、空间管理/跟踪、灾害计划等。

从表2.2-1中可以发现，这25种应用跨越了全生命周期的四个阶段，即规划阶段（项目前期策划阶段）、设计阶段、施工阶段、运营阶段。而且多项应用如现状建模分析、成本控制贯穿了项目的全生命周期，另外设计阶段的方案论证是对前期策划方案的进一步优化分析论证，三维施工图协调、错漏碰缺、综合管线的碰撞检测贯穿了设计、施工过程，其目的是将质量问题消灭在萌芽中。施工阶段的记录模型实际上是竣工资料模型，转入运维阶段，以便运维管理的控制。

（2）BIM技术在我国建筑市场常见的20种典型应用

近年来，我国也有类似的研究，借鉴了美国上述对BIM应用的分类框架，如国内的“BIM的模型维护”，结合目前国内BIM技术的发展现状、市场对BIM应用的接受程度以及国内工程建设行业的特点，对我国建筑市场BIM的典型应用进行了归纳和分类，得出了4个阶段共20种典型应用，见表2.2-2。

实质上，BIM的应用在国内外分类上大同小异，只是有些应用划分的名称不一致。具体分析如下：

1）国内的“BIM模型维护”。国内的“BIM模型维护”是指贯穿项目全生命周期内各个阶段，根据项目进度，建立和维护BIM模型，实质是使用BIM平台汇总各项目团队所有的建筑工程信息，消除项目中的信息孤岛，并且将得到的信息结合三维模型进行整理和储存，以备项目全过程中项目各相关利益方随时共享。

由于BIM的用途决定了BIM模型细节的精度，同时仅靠一个BIM工具并不能完成所有的工作，所以目前业内主要采用“分布式”BIM模型的方法，建立符合工程项目现有条件和使用用途的BIM模型。这些模型根据需要可能包括现状模型、设计3D模型、施工3D模型、进度4D模型、成本5D模型、加工模型、安装模型等，如图2.2-2所示。BIM“分布式”模型还体现在BIM模型往往由相关的设计单位、施工单位或者运营单位根据各自工作范围单独建立，最后通过统一的标准合成，这将增加对BIM建模标准、版本管理、数据安全的管理难度，所以有时候业主也会委托独立的BIM服务商统一规划、维护和管理整个工程项目的BIM模型，以确保BIM模型信息的准确、时效和安全。

2）国内的性能分析实际包含了国外的节能分析、结构分析、机械分析、绿色评估等。

3）国内的“管线综合”和国外“3D协调”类似，但国内“管线综合”描述过于狭窄，如仅限于管线的碰撞分析，而结构梁柱引起的净空高度不够等其他构件协调优化问题就没有涉及，因此国外“3D协调”描述较为全面。

4）国内的“竣工模型交付”实际上和国外“记录模型”一致。竣工模型记录了设计实施过程中所有信息。

3.BIM技术在项目各阶段各参与方管理中的应用价值

基于BIM信息的完备性、共享性、可扩展性，项目全生命周期各参建方可以基于同一个BIM模型、同一个信息共享平台，进行协调管控。其价值主要体现在：

1）有利于各参建方沟通协调，有利于三控三管一协调。

2）工程量数据的准确、透明、共享，可实现对资金风险、盈利目标的控制。

3）有利于工程量清单、概预算、结算书的统一审核，并为工程变更、成本测算、签证管理、支付等进行全过程造价控制。

4）基于BIM技术信息数据模型的动态性，可以追溯各个项目的现金流及资金状况。

5）基于BIM技术4D、5D虚拟仿真性，有利于优化工期、优化资源。

6）基于BIM的可视化，可以及时发现错漏碰缺管线碰撞等质量问题。

7）有利于物料以及构件等信息的追踪查询。

8）有利于提高运维管理的水平和效率，进而实现企业的效益增值。

9）有利于及时发现或提前预知灾害的风险管理，从而减少不必要的损失，对突发事件进行预警采取及时合理的处理措施。

总之，BIM技术可有效地实现资源的共享、科学决策、提高质量、缩短工期、控制投资、预防风险，从而大大提高精细化、科学化的管理水平。

BIM技术在各参建方管理中应用价值具体体现，见表2.2-3。

2.2.2 BIM技术在前期策划阶段的应用价值

1.项目前期策划阶段的主要任务

项目前期策划阶段，在项目全生命周期中非常重要，对项目的决策起着关键性的作用。而决策的正确与否，直接影响着项目的成本和功能。

项目前期策划阶段的主要任务：

1）论证项目建设的必要性，根据所在地区长远的发展规划，提出项目建议书，选定建设地点。

2）论证项目建设的可行性，在试验、调查研究和技术经济论证的基础上编制可行性研究报告。

3）根据项目咨询评估进行评审，对建设项目进行决策。

在可行性研究阶段，业主需要确定建设项目方案在满足类型、质量、功能等要求下，是否具有技术和经济可行性。如果想得到可靠性高的论证结果，需要花费大量的时间、精力和资金。

根据麦克利米曲线（Macleamy）（图2.2-3）可以看出，项目的设计优化费用在前期最低，随着阶段的进展，在项目后期优化对于成本和功能逐渐变小，而优化设计的费用却逐渐增加。

怎样做好项目的决策，使其更加科学合理呢？根据分析结果表明，在项目的前期应当尽早应用BIM技术。BIM技术的引入，完全实现了三维仿真系统无法实现的多维度应用，尤其体现在前期方案的性能分析。

2.BIM技术在项目前期策划阶段的应用价值

BIM技术可以为业主提供可视化的BIM模型，在项目前期策划阶段，进行可行性分析与模拟，提高了论证结果的准确性和可靠性，从而为整个项目的建设降低成本、缩短工期、提高质量。同时，BIM技术可以使决策更加科学、合理、透明。

（1）决策科学

运用VR技术和仿真模拟分析技术，在项目进行详细设计和施工之前，通过对环境、交通、公共安全、火灾、地震等灾害以及自然气候等进行定量、定性分析模拟，形成最佳方案，使决策依据更加充分，决策更为科学。

（2）决策合理

基于BIM模型的可视化，可以让决策者非常直观地对建筑方案进行决策评判，并提出整改意见，降低决策沟通成本。

（3）决策透明

基于BIM模型的可视化，可以提升非专业人士参与决策的热情，采用头脑风暴法进行方案的论证，提升决策的透明度。

BIM技术在项目前期策划阶段应用价值体现，见表2.2-4。

2.2.3 BIM技术在设计阶段的应用价值

基于BIM技术的可视化、参数化、一体化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点，BIM技术在设计阶段的应用价值尤显突出。

首先，所见即所得的三维可视化模型，可以非常直观地及时发现设计过程中的错漏碰缺现象，不仅提高了校审效率，而且提高了设计质量。

其次，BIM模型一体化协同工作，设计采用一模多用，极大方便了业主、各专业间的协调沟通。

再者，BIM技术信息参数化、优化性，只要BIM 3D模型发生任何改变，其他视图都将随之改变，很好地解决了2D施工图中常见的平、立、剖面图各种识图间出现不协调现象，提高了施工图质量和设计效率。

此外，基于BIM技术的模拟性，可以进行各专业性能模拟分析，不仅提高了设计水平，而且工程量的计算也更加精准。

基于BIM技术设计的主要目的就是通过可视化的三维高效协同工作，提高设计质量、效率以及性能分析。

1.BIM技术在设计阶段的应用点

1）方案的优化比选。

2）机电专业综合管线的碰撞检测。

3）各专业高效协同设计。

4）各专业性能分析。

5）节能与绿建评估。

6）工程量计算与工程造价分析等。

2.BIM技术在设计阶段的应用价值（表2.2-5）

2.2.4 BIM技术在招标投标阶段的应用价值

1.传统招标投标活动中商务标、技术标编制的弊端

招标投标过程中，商务标及技术标编制的优劣，直接影响投标中标率。

编制标的和投标报价是招标投标活动中重要且关键的环节。其中，招标标底编制的合理性、准确性直接影响工程造价。标的编制工作不仅任务重，而且繁杂、耗时、费力、难度高。

投标过程中商务标投标报价的合理性，也直接关系到中标概率以及企业最终的利润。

无论标的编制还是投标报价的编制，其核心内容有：

1）准确的工程量清单。

2）合理的清单项报价。

而工程量清单的精准、完善又是计算工程量的核心，若工程量清单不准确，则会直接导致施工过程中变更多、索赔多、费用超支，直接影响到施工过程中支付与施工结算。因此，把控工程量清单的精准性、完整性非常重要。

另外，商务标报价是商务标编制中非常重要的一项工作，投标报价对投标结果起着决定性的作用。因此，必须合理。同时，商务标报价也是体现施工企业技术水平、管理水平的重要指标。传统的商务报价多是根据从业经验询价方式进行填报，仅凭经验或询价方式的局限性，往往不能真实体现企业的真实管理水平。

投标过程中技术标编制的可行性、科学性、合理性，也直接反映企业的技术水平与管理水平。

然而在传统的招标投标活动中，往往因市场竞争激烈、时间紧、任务重，采用二维施工图翻模计算繁杂，耗时耗力不准确，甚至有些是不合理的三边工程（边勘察、边设计、边施工）等原因，并且随着建筑造型的复杂化、施工的不确定因素多以及人工计算量的繁杂，想快速准确地完成工程量清单，成为招标投标阶段工作的难点和瓶颈。弊端主要表现在：

1）工程量清单计算难度高、效率低。

2）工程量清单不完善、不精准。

3）标的编制、投标报价不合理。

4）技术标编制多套用固有模板，没有针对性、可实施性低。

像诸如这些关键环节的工作，迫切需要采用信息化的手段，提高效率和精度。

2.BIM技术在招标投标阶段应用价值

基于BIM技术的信息化、参数化、可视化等特点，并结合云技术、大数据、自动化设备等先进的软硬件设施，使BIM技术的特点在项目全过程各阶段都得到充分发挥，也极大地促进了招标投标管理的精细化程度和管理水平。

其作用主要表现在：

（1）BIM技术辅助商务标的编制

采用BIM模型，可以方便快捷提取所有工程量，并且可以对工程量进行分类、整合和拆分，以满足不同的需求，相比传统计算工程量的方法，具有明显的优势：

1）提高了工程量计算的效率。当BIM模型的精度达到投标需要时，可通过BIM算量软件自动、快速、准确提取各类工程量，提取过程仅需数分钟，相比传统算量大大提升了效率。

2）提高了工程量计算的精准性。BIM是信息化的数据库，可以快速、真实、准确地提取工程量涉及的所有构件信息，大大减少二维图翻模统计工程量带来的复杂操作与错误，同时模型一旦发生更改，相应的工程量也会自动随之变化，有效地避免漏项和错算等情况，最大限度地减少施工阶段因工程量问题而引起的纠纷，提高了工程量统计的精准性。

3）提高了标的编制及商务标报价的合理性。基于BIM技术的商务标报价，一般是以大数据为核心的报价方式。这样的报价方式不仅节省了大量的询价时间，同时填报的数据能够真实反映企业实际水平，是最准确、最有效的报价。

（2）BIM技术辅助技术标的编制

1）提升了标书的表现力及可行性。基于BIM的可视化和仿真模拟性，可以对施工组织方案、关键环节、复杂节点、施工进度等进行可视化模拟分析论证，直观、形象地展示和表达，提升了标书的表现力。

2）基于BIM技术，进行资源优化，编制资金使用计划。基于BIM技术，可以方便、快捷地进行4D进度模拟、资源优化、资金使用计划的编制。通过进度计划与模型的关联，以及造价数据与进度关联，可以实现不同维度（空间、时间、流水段）的造价管理与分析。

通过对BIM模型的流水段划分，可以自动关联并快速计算出资源需用量，不但有助于投标单位制定合理的施工方案，还能形象地展示给甲方。

3）通过BIM技术的综合应用，可优化技术标方案选型，提高质量、安全、工期、文明施工等多方面的水平，提升竞标实力和中标率。

总之，利用BIM技术可以提高招标投标的质量和效率，有力地保障工程量清单的全面性与精准性，促进投标报价的科学、合理，加强招标投标管理的精细化水平，减少风险，进一步促进招标投标市场规范化、市场化、标准化的发展。

表2.2-6所示为BIM技术在招标投标阶段各环节的应用价值。

2.2.5 BIM技术在施工阶段的应用价值

传统CAD施工图，在施工阶段常出现因设计各专业间不协调，造成错漏碰缺现象或管线碰撞不合理的现象，因此二维施工图可实施性差，设计变更、返工现象时有发生，质量难以保证，工期延误，投资超标，协调难度大、效率低。基于BIM技术在施工阶段的应用，施工前可根据经过协同设计优化过的BIM模型，采用最佳的施工方案或工艺流程，到达预期的综合效益。

1.BIM技术给施工阶段带来的综合效益

1）提高工程质量。

2）加快施工进度。

3）有利于成本控制，节约投资。

4）有利于参建各方沟通交流协调与管理，提高总承包与分包工作协调效率。

5）有利于工程量精准计算、各阶段结算支付。

2.BIM技术在施工阶段的应用

（1）施工前准备阶段

1）施工场地布置的模拟。

2）施工组织方案模拟。

3）施工工序及复杂关键节点的模拟。

4）施工过程模拟（土建结构施工部分）。

5）装修效果模拟。

（2）BIM-4D工程进度模拟

可以对施工进度偏差进行对比、分析、优化。

（3）BIM-5D成本控制模拟

1）可以对实施过程中投资偏差进行分析对比，资源合理调配优化。

2）快速精准的成本核算。

3）预算工程量动态查询与统计。

4）限额领料与进度款支付管理。

（4）质量管理的控制

1）管线碰撞及错漏碰缺的检测。

2）大体积混凝土测温。

3）构件的深化设计。

（5）施工安全管理——VR虚拟体验

1）施工动态检测。

2）防坠落。

3）塔式起重机安全。

4）灾害应急管理。

（6）物料跟踪管理

可通过深化的BIM模型输出料单，并结合RFID技术，根据实际进度调控物料的供应时间和数量，进行资源、资金的动态控制，以利于资金利用率最大化。

（7）绿色施工

1）节地与室外环境。

2）节水与水资源利用。

3）节材与材料资源利用。

4）节能与能源利用。

5）减排措施。

（8）竣工资料交付管理

BIM技术在竣工阶段的应用，主要体现在以下几方面：

1）可视化成果的验收。

2）数字化竣工资料的交付与归档管理，保证工程全过程所有资料信息的完整性。

3.BIM技术在施工全过程的应用价值（表2.2-7）

2.2.6 BIM技术在运维管理阶段的应用价值

建筑物在正常设计、正常施工、正常维护下，结构的合理使用年限，根据建筑物重要程度，可以达到50～100年，而常规项目从策划到竣工交付最长3～5年，项目交付后运营维护的时间，在整个项目全生命周期比例最大，长达50年以上，甚至100年（图2.2-14）。

1.运维管理阶段主要工作内容

项目竣工交付之后，进入运维管理阶段，建筑运维管理范畴主要有以下几方面：

1）空间管理。

2）资产管理。

3）维护管理。

4）公共安全管理。

5）能耗管理。

运营维护的作用，主要是提高建筑的利用率，降低运营成本，增加投资收益，并通过运营维护，尽可能延长建筑的使用周期和寿命。

2.目前常用的运维管理系统

1）计算机维修管理系统（CMMS）。

2）计算机辅助设施管理（CAFM）。

3）电子文档管理系统（EDMS）。

4）能源管理系统（EMS）。

5）楼宇自动化系统（BAS）等。

但这些设施管理系统主要的缺点有以下两点：

1）信息是各自孤立的，资源无法共享协同，业务间协调难。

2）建筑物交付使用后，各个独立子系统的信息数据采集难，耗时、耗力、耗资源。

3.BIM技术在运维管理阶段应用价值

建筑信息模型（BIM）集成了从设计、施工、运维直至使用周期终结的全生命期内各种相关信息，主要包含勘察设计信息、规划条件信息、招标投标和采购信息、建筑物几何信息、非几何信息（如材料特性、受力等）、管道布置信息、建筑材料与构造等，为常用的运维管理系统（CMMS、CAFM、EDMS、EMS、BAS）提供信息数据，使得信息相互独立的各个系统达到资源的共享与业务的协同，如图2.2-15~图2.2-17所示。其主要价值体现在：

1）基于BIM的可视化，方便建筑设施及隐蔽工程的定位，提高了空间管理效率。

一般情况下，当建筑设施或设备出现故障，需要进行调试、检测、安装或预防时，运维管理人员经常采用以下方式，对建筑构件（包括设备、材料和装饰等）的空间位置进行定位，并同时查询其检修所需要的相关信息。

①依据施工图或竣工图。

②凭经验、直觉来辨别确定建筑设施的位置，比如煤气、水管、空调系统等的位置。

但是，有些设备比较隐蔽，无法直观定位，如综合管线隐蔽在天花板里，从运维管理角度来看，设备的定位工作是一项非常耗时、费力、重复、低效的劳动。

基于BIM技术的空间管理，便于电力、电信、煤气、供水、污水、天然气、热力等各种设备设施及管网等的运行维护与定位。尤其是隐蔽管线工程，可便于全方位的显示定位。

因此，基于BIM模型的可视化、信息化，可以很轻松、方便、快捷地查询建筑物内设施的空间位置。

2）基于BIM技术特性，为资源共享与协同提供依据，提高资产管理的水平。

资产管理的重要性就在于可以实时监控、实时查询和实时定位，然而传统做法很难实现，尤其对于复杂的高层建筑或大型公共建筑。

基于BIM技术特性，可实现资产管理的可视化，不仅可以减少成本、提高管理精度、避免损失和资产的流失，而且可以提高资产安保措施，及时制订紧急预案，保证资产的安全。

3）基于BIM技术，可以提前制订设备维护预案，提高建筑设施的安全性、耐久性。

建筑物的合理使用年限，是在正常设计、正常使用、正常维修的条件下满足的。不仅建筑物本身需要维修，建筑物内部的设备设施及管网等系统也需要维修，如照明装置、通风空气调节系统、火警自动报警系统、门禁设备、影像录影设备、防盗设施、对讲、广播等多种设施，一旦出现故障，均影响正常的使用。

基于BIM技术在设备维护中的价值有以下几方面：

①BIM技术在运营维护管理中，主要是从设计和施工信息模型中提取运维管理所需的各种空间和设备信息，为运维人员提供机电设备维护管理平台，利用最短时间使之恢复正常。

②BIM技术还可以结合GIS技术，综合运用到设备管理中，实时观察设备的三维动态，并对设备信息进行查询、自助进行设备报修，从而提前预防将要发生的事故，采取维护措施，降低维护费用。

4）基于BIM技术的模拟性，可以对应急灾害模拟，提高公共安全管理的决策能力。

运营阶段的安全管理主要有两个方面：一是建筑维护工作的安全管理，二是遇紧急情况时安全疏散的应急管理。

应急管理需要的数据都具有空间性质，采用BIM技术，可以提供实时的数据访问，在没有获取足够信息的情况下，同样可以做出应急响应的决策。

基于BIM技术在应急管理中的应用价值有以下几方面：

①协助应急管理人员识别和定位突发事件的危险位置，提高对突发事件的应变能力，防止事态的扩散，如及时切断电气开关，打开消防水龙头等。

②为应急疏散提供最安全、最快捷的疏散通道。安保人员可以快速组织附近人群进行安全疏散。

③BIM技术不仅可以培养紧急情况下运维管理人员的应急响应能力，还可以作为一个模拟工具评估突发事件造成的损失，模拟应急预案。如日常的火灾模拟、人员疏散模拟、地震模拟等，以此减少真正灾情发生时，因组织不当和管理失责所造成的巨大损失。

可见BIM技术下的运营管理比传统运营管理，对将要发生的隐患更有预见性，对突发事件更具快速的应变性。

5）基于BIM的能耗管理，可以大大减少能耗。

目前，据有关资料统计，我国的建筑使用能耗占全社会总能耗约35%，其中商业项目的能耗更是惊人。基于BIM的运营能耗管理可以大大减少能耗。

①BIM技术可以积累建筑物内所有设备用能的相关数据，全面了解掌握建筑能耗状况，并以此进行能耗分析及节能优化，从而在建筑物使用期低能耗运行。

②BIM技术也可以和物联网技术相结合，将传感器与控制器连接起来，对建筑物能耗进行诊断和分析，自动管控室内空调系统、照明系统、消防系统等所有用能系统，使业主对建筑物达到最智能化的节能管理，摆脱传统运营管理模式下建筑能耗大而引起的成本增加。

2.2.7 BIM技术在工程造价的应用价值

工程造价的主要工作是工程概预算的编制、工程量清单及控制价的编制、施工阶段全过程造价控制、工程预决算及审计。同样一套施工图，从设计概算到最后的决算审计，往往因业主的需求，会在不同阶段挑选不同的造价咨询公司，进行工程量计算、工程造价的编制，结果常常差异较大。

1.传统的工程造价工作流程（图2.2-18）

传统的工程造价工作流程：识图→算量（传统方式是软件提量+手工算量）→套项→调整材料价、调整取费，然后完成过程造价。其中，工程量计算的精准度是工程造价中最重要的一项工作。成本控制贯穿于全生命周期各个阶段，如前期策划可研阶段的投资估算→初步设计阶段的概算→施工图设计阶段的预算→施工阶段的结算→竣工阶段的决算等，工程量很多需要重复计算，而在计算工程量时，费时、费力、精确度不高，易出现失误，每一项每一个环节在工程量核算时也是非常繁琐，大部分工程量需要人工核对，势必造成各种资源的浪费，效率低、精度不高。

2.工程造价行业存在的问题

1）工程量不能直接从设计文件中提取，需要对照施工图人工输入相应的信息。

2）不同阶段工程量重复计算且存在差异，不精确。

3）一旦工程发生变更，工程量计算数据要重新录入计算，耗时费力。

4）项目缺乏准确有效的信息，不能实现精细化管理，成本动态控制相对比较困难。

3.BIM技术在工程量计算中的显著特点

相比传统工程造价管理，BIM技术在造价管理中的应用，可以说是一次颠覆性的革命，其应用价值与优势非常显著。BIM技术在工程计算中具有以下几方面显著特点：

（1）精准高

基于BIM三维模型，能自动计算工程量，每项数据来源清晰、透明，只要模型足够准确，不会多算或漏算，精准度高。

（2）易变更

当BIM模型发生变更时，能自动同步算量模型，工程量会自动随之发生更改，容易获得变更对工程造价的影响分析，易于实现变更控制。

（3）效率高

以BIM模型为平台，算量软件可以自动与土建专业模型接口，减少算量建模时间，共享结构专业钢筋，减少钢筋数据录入时间，设备安装也可共享土建模型，自动实现穿墙套管、绕梁调整等算量操作，提高算量的效率。

总之，BIM技术的应用使得复杂、耗时、耗力的工程量计算在设计阶段即可高效完成，精准度高、效率高；另外，工程造价管理核心转变为全过程造价控制，并对工程造价人员的能力与素质提出了更高的要求，对工程造价在全过程管理中具有非常重要的意义。

4.BIM技术在建筑工程造价全过程管理中的应用价值（表2.2-8）

2.2.8 BIM技术在装配式建筑的应用价值

装配式建筑就是将建筑的部分构件（如墙、柱、梁、板、楼梯、阳台等）或者部品（如标准厨卫设施等）在工厂预制加工，然后运输到施工现场，将构件通过可靠的连接方式组装而建成的建筑，如图2.2-19所示。

装配式建筑的建造方式如同搭积木、生产汽车一样。装配式建筑传统的建造模式是设计→工厂加工→现场安装，但是这三个环节往往是分离的、信息不能共享，而且传统的设计方式是通过预制构件加工图来表达预制构件的设计，其平、立、剖面图是基于CAD传统的二维表达形式，在安装过程中常常出现很多不合理的弊端，影响施工进度和质量，同时因变更造成很多不必要的资源浪费。

引入BIM技术，可以将设计方案、制造需求、安装需求集成在BIM模型中，在实际建造前统筹考虑、有效解决或消除上述出现的各种问题。因为装配式建筑的核心是“集成”，而BIM技术是“集成”的主线。通过BIM技术这条主线，可以将设计、生产、施工、装修和管理全过程串联起来，实现全生命周期信息化的协同设计、可视化的碰撞检测、预制构件加工模拟、施工吊装安装模拟、复杂节点连接模拟等数字化的虚拟建造，有利于整合建筑全产业链，实现全过程、全方位的工业信息化集成。

BIM技术在装配式建筑全生命周期的应用价值，见表2.2-9。

1.BIM技术在装配式建筑设计阶段的应用价值（图2.2-20）

1）基于BIM技术信息化特性，可实现预制构件标准化、模数化设计，提升设计质量和效率。

基于BIM技术信息开放与共享特性，设计人员可以将装配式建筑设计方案上传到“云端”服务器，对各类预制构件（如门、窗、墙板、叠合梁、叠合板、阳台等）在“云端”进行构件信息（如尺寸、样式）的优化整合，构建预制构件标准化“族”库。随着云端服务器中“族”的不断积累与丰富，设计人员可以对同类型“族”进行优化分析整合，形成装配式建筑预制构件的标准化、模数化。

预制构件“族”库的建立，一方面有助于装配式建筑通用设计规范和标准的设立。另一方面还可以通过创建部品模块、功能模块、户型模块、单元模块等标准化模块，更好地满足用户多样化的需求，节省户型设计与调整的时间，标准化、模数化的设计大大提高了设计效率。

2）基于BIM技术可实现各专业的协同设计，提高设计质量和效率，降低成本。

BIM技术在建筑设计阶段最大的价值之一就是信息化协同设计与管理。BIM的协同设计就是将不同专业的模型在同一交互平台上进行协同作业、信息共享。

一方面装配式建筑中预制构件种类和样式繁多，出图量大，基于BIM技术同一信息协同平台，各专业设计师可以快速做到协同设计、信息共享、同步修改，极大方便了各专业间或本专业间协调与沟通，省时省力。

另一方面，设计中需要对预制构件各类预埋件进行提前预留、吊装点位置确定等，各专业设计人员必须密切配合。基于BIM技术，可以做到预埋件精准定位，并对预制构件几何信息和钢筋信息（如构件尺寸、钢筋直径、间距、保护层厚度）等重要参数实现精细化设计，提高装配式建筑设计质量和效率，减少资源浪费，降低成本。

此外，通过授予装配式建筑专业设计人员、构件拆分设计人员以及相关的技术和管理人员不同的管理与修改权限，让更多的利益方参与到整个装配式建筑设计的过程，对设计提出合理化意见或建议，减少预制构件生产与装配式建筑施工过程中的设计变更，提高业主对装配式建筑设计单位的满意度。

3）基于BIM技术可优化装配式建筑设计方案，提高设计精度，减少设计误差。

利用BIM模型三维可视化特性，设计人员可以非常直观地观察到预安装构件之间的契合度，通过碰撞检测和自动纠错功能，遵循“检测—优化—检测—再优化”的设计思想，自动排查装配式建筑设计中各种“硬碰撞”“软碰撞”问题，进一步分析管井排布、管线综合，有助于提升净高、优化安装顺序、精确定位预留洞口，提前考虑生产和施工的相关方案，避免二次开洞打造，降低装配式建筑在施工阶段易出现的装配偏差，从而避免因设计失误造成预制构件安装的质量问题，减少因工期延误带来的资源浪费。

同时，利用BIM技术可以对建筑性能进行动态模拟，确定最佳的建筑方案，从源头上降低建筑能耗，实现绿色建造。

4）基于BIM技术模拟特性，有助于全过程设计、加工、建造方案的优化。

基于BIM技术可以对预制构件从设计、加工、出厂、运输以及吊装、安装全过程等进行三维动态空间模拟，及早规划起重机方位及吊装路径，有助于提高施工装置的精确度，减少构件的种类和数量，达到验证、优化、调整、优选施工组织方案的目的。

还可以利用BIM+VR技术，在虚拟建筑信息模型中进行空间漫游，身临其境感受和检验建造后的效果，并实时校核建筑设计的合理性，快速进行方案优化调整，便于后期维护，实现精益化建造。

预制构件深化设计图较为复杂，可利用轻量化手机移动端、三维可视化交底，提高工人的理解能力，避免生产中易出现的问题。

5）便于预制构件工程量统计与分析。

利用BIM技术，可以自动提取生产、施工阶段的各项工程量，明确工程概预算，便于全过程成本控制，从而保证预制构件厂商提前备料，提高工厂生产加工效率。

2.BIM技术在预制构件加工生产阶段的应用价值（图2.2-21）

装配式建筑预制构件加工生产阶段是连接装配式建筑设计与施工安装的关键环节，也是构件由设计信息转化成实体的阶段。预制构件加工的精度、模具的准备、存放的位置及顺序等，直接影响后续装配式施工安装的进度和质量。基于BIM技术在预制构件加工生产阶段信息化管理的应用价值有：

1）有利于构件加工信息的提取，提高了预制构件加工的精准度。

在装配式建筑构件深化设计完成后，预制构件加工生产厂商可以共享BIM模型中所有信息，直接提取产品的几何信息、配筋信息以及所有设计参数，然后导入到预制构件生产中央控制系统中，转化成机械设备可读取的生产加工数据信息，提高了装配式建筑预制构件自动化生产效率及加工的精准度，在预制构件生产的同时，还可向施工单位传递构件生产的进度信息。

2）有助于提高预制构件的仓储管理和运输效率。

为了建立装配式建筑预制构件可追溯机制，生产厂家在预制构件生产过程中，为各类预制构件植入了包含安装部位及构件所有信息（如构件几何尺寸、材料种类）的RFID芯片，利用BIM技术结合RFID射频识别技术，可实现生产排产、物料采购、模具加工、生产控制、构件质量、库存和运输等信息化管理，有助于提高仓储管理人员及物流配送人员查验构件信息的准确度，比如查验构件数量、构件堆积、出库记录等，从而有利于制订合理的施工安装顺序，避免停工待料或堆场积压现象产生。

3）有利于加快装配式建筑模型的试制进程。

为了保证施工的进度和质量，在装配式建筑设计方案完成后，设计人员将BIM模型中所包含的各种构配件信息与预制构件生产厂商共享，生产厂商可以直接获取产品的尺寸、材料、预制构件内钢筋等级等参数信息，所有的设计数据及参数可以通过条形码的形式直接转换为加工参数，实现装配式建筑BIM模型中的预制构件设计信息与装配式建筑预制构件生产系统直接对接，提高装配式建筑预制构件生产自动化程度和生产效率。

基于BIM技术应用，不仅实现了装配式建筑深化设计阶段所有信息与预制构件生产系统的直接对接、自动生产，还可以通过3D打印的方式，直接将装配式建筑BIM模型打印出来，从而极大地加快了装配式建筑的试制过程，并可根据打印出的装配式建筑模型校验原有设计方案的合理性。

3.BIM技术在装配式建筑施工安装阶段的应用价值（图2.2-22）

装配式建筑施工安装阶段是装配式建筑全生命周期中建筑物实体从无到有的过程。BIM技术在装配式建筑施工阶段的应用价值主要体现在以下几方面：

1）有利于改善预制构件的库存和现场管理，减少查验误差和堆积不合理现象。

在装配式加工生产过程中，对预制构件的分类及储存，不仅需要投入大量的人力、物力，而且往往出现数量误差、堆放不合理的现象。基于BIM技术结合RFID射频识别技术，在装配式建筑预制构件生产过程中，已嵌入含有安装部位及构件信息的RFID芯片，方便存储查验人员及物流配送人员直接读取预制构件的相关信息，实现电子信息的自动对照，减少传统模式下人工查验出现的数量误差、构件堆积方位偏差、出库记录不精确等现象，从而节约时间、降低成本。

2）可视化的装配式施工模拟（施工进度模拟、吊装模拟、节点连接模拟及检测），有利于提高施工现场的管理水平。

由于装配式建筑施工机械化程度高，吊装工艺复杂、施工安全保证措施要求高，基于BIM技术的可视化特性，在装配式建筑施工开始前，可对装配式建筑进行施工现场模拟、施工进度模拟、预制构件吊装模拟以及复杂节点模拟，从而优化施工组织方案。

基于BIM技术的模拟仿真性，可以预知施工现场安全隐患及突发事件，提前制订安全管理预案，将安全隐患消灭在萌芽中，从而避免或减少质量安全事故的发生。

基于BIM技术的模拟性，还可以对施工场地布置进行模拟，便于进场车辆交通流线的合理布置，减少预制构件、材料场地内二次搬运，提高垂直运输机械的吊装效率，加快装配式建筑的施工进度。

3）基于“BIM-5D”施工模拟，有利于资源优化、成本控制。

施工单位可以利用“BIM-5D”模型，模拟各种资源在装配式建筑施工中的投入情况，直观地了解装配式建筑的施工工艺、进度计划安排和分阶段资金、资源投入情况，并对原计划方案中存在的问题进行资源的优化整合，实现进度、成本的动态管理。

4.BIM技术在装配式建筑运维阶段的应用价值（图2.2-23）

1）BIM技术有助于建筑信息数据库的建立。

随着运营与维护时间的推移，建筑物更新交替信息不断增加，文件管理更为繁杂，而且数据的遗失或缺漏现象时有发生。BIM技术的应用有助于运维管理系统数据库的建立，并且可以实时更新、共享，同时避免了信息壁垒造成的损失，方便管理人员查询、核实。

2）BIM技术有助于提高运维阶段的设备维护管理水平。

基于BIM技术和RFID射频识别技术共建的信息管理平台，可以建立并完善装配式建筑预制构件及设备的运营维护系统。以应急管理功能为例，当发生突发性火灾时，消防人员可利用BIM信息管理系统中建筑和设备信息，直接对火灾发生位置进行精准定位，并可根据火灾发生部位所使用的材料，有针对性地实施灭火工作。

另外，运维管理人员，可以直接从BIM模型中调取预制构件、附属设备的型号、参数以及生产厂家等信息，便于对装配式建筑及附属设备的维修，提高维修部位的精度和工作效率。

3）BIM技术有助于提高运维阶段的质量管理水平。

运维管理人员可利用生产时植入预制构件中的RFID芯片，非常便捷地获取保存在芯片中的预制构件生产厂商、安装人员、运输人员等重要信息。若后期发生质量等问题，运维管理人员可以对问题进行追根求源，明确责任的划分，实现装配式建筑全生命周期的信息化管理。

4）BIM技术有助于提高能耗分析及绿色运维管理能力。

运维管理人员可借助预埋在预制构件中的RFID芯片，对建筑物使用过程中的能耗进行监测与分析，并根据BIM的处理数据，在BIM模型中准确定位高耗能所在的位置并妥善解决，提高BIM技术在装配式建筑的绿色运维管理能力。

同时，可利用BIM筛选出来的可回收资源，进行二次开发利用，节约资源，避免浪费。

由此可见，BIM技术是实现装配式建筑的核心技术，BIM技术与装配式建筑的深度融合，一方面可以实现基于BIM技术的设计、生产、装配全过程信息集成和共享；另一方面可以实现装配式建筑全过程的成本、进度、合同、物料等信息化管控。BIM信息化应用技术和管理系统的建立，将有利于推进装配式建筑设计一体化、生产工厂化、施工装配化、装修一体化、管理信息化“五化一体”的实施，提高信息化应用水平及建造效率和效益，同时可以实现节能减排、减少污染、绿色建造，促进建筑行业的转型发展。

2.2.9 BIM技术在绿色建筑的应用价值

21世纪以来，为应对能源危机、人口增长等问题，绿色、低碳等可持续发展理念逐渐深入人心，而以有效提高建筑物资源利用效率、降低建筑对环境影响为目标的绿色建筑成为全世界的关注重点。

绿色建筑不是一般意义上简单地对建筑进行垂直绿化、屋顶绿化。绿色建筑的主旨是通过对场地选择、节能设计、自然采光、自然通风、减少噪声污染等达到接近零耗能或者零耗能的建筑，为人们提供健康、舒适、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生、资源循环利用的高质量生活环境，这也是源于人类对美好生活以及生态平衡之间的双层需求。

1.绿色建筑的概念

美国国家环境保护局这样定义：绿色建筑是指在全生命周期内（从选址到设计、建设、运营、维护、改造和拆除）始终以环境友好和资源节约为原则的建筑。

我国《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）规定：绿色建筑是指在全生命周期内，最大限度节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

从绿色建筑的定义，可以看出：

1）绿色建筑提倡将节能环保的理念贯穿于建筑的全生命周期。

2）绿色建筑主张在提供健康、适用和高效的使用空间前提条件下节约能源、降低排放，在较低的环境负荷下提供较高的环境质量。

3）绿色建筑在技术与形式上需体现环境保护的相关特点，即合理利用信息化、自动化、新能源、新材料等先进技术。

为此设计目的，在整个设计过程中要实现建筑系统之间、建筑系统与环境、经济之间的整合。

基于BIM可视化、模拟仿真性、多维信息的技术特点，项目过程中所有的信息都可以整合在虚拟建筑三维模型中，结构、设备与建筑模型进行交互，建筑与环境进行交互，建筑与经济进行交互，这种协调和整合都可以准确、流畅地在虚拟模型中进行，BIM技术的应用可以避免现场的协调和各种设计变更所带来的成本增加。

在整个设计过程中，BIM可以作为实现整合的工具，在安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居等方面进行量化分析，实时进行建筑信息和与环境信息交互整合。可采用相对成熟的分析软件（如IES、CFD、ECOTECT、Daysim），提取BIM模型的信息进行动态仿真模拟计算分析，BIM模型导出模型信息的高效性，可以降低仿真模拟的应用成本。如CFD软件主要应用在BIM前期，可以有效地优化建筑布局，对建筑运行能耗的降低、室内通风状况的改善、舒适度的提高、空气质量的改善都很有帮助。

2.BIM技术在绿色建筑的应用价值

根据麦克利米曲线（MacLeamy）可以清楚地发现，方案设计在建筑设计整个过程中的重要性，方案设计决定了设计的整体方向和框架，包括场地空间整体布局、环境物理条件设计、建筑体量分析、建筑系统选择等，几乎囊括了建筑的方方面面，是富于开创性的设计开端。

项目的决策正确与否会对建筑的性能、成本控制、环境影响、建筑施工等方面产生根本性的影响。

（1）BIM技术在绿色建筑设计阶段的应用价值

此阶段涉及建筑、结构、水、暖、电多个专业，BIM技术应用比较直观，建筑性能化设计包括日照分析、节能设计、能效测评、自然通风设计、给水排水计算分析、暖通空调设计计算、绿色建筑评价等。BIM技术在绿色建筑设计阶段应用价值体现在以下几方面：

1）可以节约土地，优化室外环境。合理利用BIM技术，对建筑周围环境及建筑物空间进行模拟分析，可以得出合理的场地规划、交通流线、建筑物及大型设备布局等方案，通过日照、通风、噪声等分析与仿真模拟，可有效优化与控制光、噪声、水等污染源，达到节约用地，优化环境的目的。

2）可以节约能源，提高能源利用率。将专业建筑性能分析软件导入BIM模型，进行能耗、热工等分析，根据分析结果调整设计参数，达到节能效果。通过BIM模型优化设计建筑的形体、朝向、楼距、窗墙比等，可以提高能源利用率，减少能耗。

3）可以改善室内环境质量。利用BIM技术辅助进行能耗分析、对风、光、热、声进行量化逐时分析，可以优化空间品质，减少能源需求，起到实现室内健康舒适、资源节约、环境宜居的作用。如可以在BIM模型中，通过改变门窗的位置、大小、方向等，检测室内的空气流通状况，并判断是否对空气质量产生影响；通过噪声和采光分析，判断室内隔声效果和光线是否达到要求；通过调整楼间距或者朝向，可以改善室内的户外视野等。

4）利用BIM技术选用可持续材料，减少材料需求，达到节材与绿色建材的标准。如可以通过BIM技术辅助利用可再生能源，充分利用太阳能辐射，优化光伏板设计和建筑围护结构的失热，减少能源需求，实现健康舒适的空间、资源节约的绿色标准。

（2）BIM技术在绿色建筑施工阶段的应用价值

BIM技术在绿色建筑施工阶段的应用，主要应尽可能考虑施工过程的材料就近取材，涉及材料种类、材料使用量、可再利用建筑材料使用量，以及施工过程中材料运输和施工过程的能源消耗，如节水、节地、节电等资源的合理利用。其应用价值主要体现在以下几方面：

1）节约用水，提高水资源利用率。基于BIM技术，可以利用虚拟施工，在室外埋地下管道时，避免碰撞或冲突导致的管网漏损。在动态数据库中，可以清晰地了解建筑日用水量，及时找出用水损失原因。还可以利用BIM模型统计雨水采集数据，确定不同地貌和材质对径流系数的影响，充分利用非传统水源。

2）节约用材，提高材料资源利用率。基于BIM技术，可以在BIM模型中输入材料信息，对材料从制作、出库到使用的全过程进行动态跟踪，避免浪费；利用数据统计及分析功能，预估材料用量，优化材料分配，分析并控制材料的性能，使其更接近绿色目标；进行冲突和碰撞检测，避免因遇到冲突而返工造成材料的浪费，从而提高材料的利用率。

3）减少返工，避免资源的浪费。基于BIM技术虚拟施工模拟、管线综合碰撞检测，可以优化设备、材料、人员的分配等施工现场的管理，在一定程度上控制设计变更带来的资源浪费，减少因施工流程不当造成的损失，避免不必要的返工。还可以基于BIM-5D进行造价控制，统筹调配资源。

（3）BIM技术在绿色运维阶段的应用价值

BIM模型整合了建筑的所有信息，并在信息传递上具有一致性，满足运维管理阶段对信息的需求，通过BIM模型可迅速定位建筑出现问题的部位，实现快速维修。

利用BIM技术可以对建筑相关设备设施的使用情况及性能进行实时跟踪与监测，做到全方位、无盲区管理，还可以进行能耗分析，记录并控制建筑能耗。

由此可见，BIM技术在绿色建筑设计、可持续发展中应用优势非常明显。