BIM纸质开题报告

1.1话题背景

从尼安德特人到现代社会，人类经历的不仅仅是时代的变迁，更是文化的进步。就连建筑业也发生了翻天覆地的变化，从洞穴(公元前25000年前)-泥砖房(公元前8000年)-多姆斯(公元前500年)-城堡(公元3世纪)-城镇和房屋(公元9世纪)。

近年来，建筑业发展尤为迅速。随着科学的进步，建筑行业从传统模式转变为现在的开放式管理，也越来越科技化，比如装配式建筑，BIM技术。

BIM(建筑？信息？Modeling)就是建筑信息模型，是通过数字化技术建立的完整的、一致的、符合逻辑的建筑信息库[4]。BIM技术最早由Autodesk公司在2002年提出，主要是为了帮助实现建筑信息的集成。从规划设计、招投标、施工、竣工验收、后期保修期到工程结束，所有数据都可以转化为三维模型。

BIM应用技术的快速发展还有一个重要原因，可以有效提高工作效率，降低生产成本，缩短工期，实现效益最大化。因此，BIM应用技术将是未来每一个建设者必须具备的技能。

毕业设计是展示和提高建筑工程专业大学生BIM应用技能和综合素质的新途径和新方法，也是培养高素质复合型、应用型建筑工程人才的重要途径。本项目的任务是使学生在准备阶段、投标阶段和施工阶段掌握建筑工程中的BIM技术。针对BIM技术在实际工程项目各阶段的应用，使学生具备应用BIM工程建模和BIM进行深化设计的能力，从而巩固专业知识，丰富视野，拓展思维，提高分析问题和解决问题的协调能力，为以后的工作做必要的准备。

国外1.2 BIM技术的发展

美国BIM的研究和应用在世界上是名列前茅的。目前，BIM技术已经应用于美国大部分建筑项目。此后，各种BIM协会相继出现，各种BIM标准也相继出台。

BIM技术在西方国家，尤其是英国发展得很好。到目前为止，BIM技术在英国的应用正以全球最快的速度增加。到2013年3月，PAS1192-2标准发布。该标准是英国政府建设战略的一部分，旨在加强项目交付管理和财务管理，其主要目的是从整体上降低公共部门近20%-30%的建设支出。根据2015的NBS(国家建筑规范)调查报告，

到2025年，英国政府将在白天发布33%的种植业指标。缩短初期建设成本和全生命周期维护成本，50%的建设周期，50%的温室气体排放和50%的建筑材料进出口贸易。从2010开始，英国国家广播公司(NBS)开始进行“全国建筑调查”(NationalbiMSurvey)，对建筑、工程、测量等领域约1000名建筑行业从业者进行了在线调查。这项关于商业智能的调查已经进入第五个年头了。调查结果显示，英国政府于2011发布BIM推广政策白皮书后，经过约四年的努力，效果显著。

图1.1美国BIM倡议

1.3工程概况及设计要求

作者毕业设计的题目是“乌审旗查理格小学综合教学楼及周转宿舍造型表演”。该工程建筑面积5238.28平方米，基底面积2242.22平方米，地上4层(局部3层)，建筑总高度19.00米(室外地坪至半坡屋面)，框架结构(局部钢架)，屋面防水等级1，耐火等级2级，抗震设防烈度7度。

在本设计中，BIMMAKE或Revit用于创建带有图纸的土木模型。在模型创建过程中，BIMMAKE模型可以无缝导入到Revit中，不建议反向导入。通过BIMMAKE可以简单快速的创建土建模型，一键处理模型的重面，快速绘制跨间梁板，快速做深化设计排砖。

案例工程机电模型采用MagiCAD2020 for Revit2019(以下简称MC)建立，包括但不限于各机电专业的管道、管件、附件、设备、支吊架(不少于两个专业)。根据机电管线配色方案(常规配色或定制配色)，对机电管线、附件和设备进行配色；根据综合管线布置原则，对已建机电管线的综合管线布置进行调整；利用MC机电管线交叉快速处理功能优化交叉碰撞管线；使用MC碰撞检查检查已经优化调整的机电管线的碰撞情况，并再次优化调整碰撞位置，直到管线之间没有碰撞为止；利用MC预留洞口功能，机电管线穿过土建墙体进行预留洞口；MC碰撞检查用于检查模型的整体碰撞，包括机电专业之间以及机电与土木之间的检查，并对碰撞位置进行调整和优化，直到没有碰撞为止。

通过引入土木工程和机电模型，在虚拟现实设计平台VDP上进行效果和交互处理，适当介绍项目概况和实施过程，最终通过BIMVR展示；在VDP，机电专业某系统部分采用动画模拟，土建结构部分采用动画模拟，重要节点施工工艺模拟。也可以使用LUMION软件漫游渲染模型。

本设计主要采用实际操作方法。笔者通过对乌审旗查理格小学综合教学楼及旋转宿舍的建模表现的研究，对BIM应用技术有了初步的了解，了解BIM建模的每一个过程，将书本上的概念转化为实际应用。

图1.2建筑标高

2.2的创建。Revit模型

2.1模式创建的准备工作

毕业设计本身就是一个难度大，工作量大的工作，而这次作者的设计还是关于BIM的建模和表现，难度更大。笔者之前从未接触过BIM，对这方面的软件甚至不清楚。而且只有CAD对专业相关软件有一点基础，连这个设计用哪个软件都不清楚，所以这个题目对作者来说确实比较难。所以在做这个毕业设计之前，我做了很多准备。首先对任务书做了初步的研究分析，同时跟老师学习了一段时间的机电建模。还从图书馆借了相关资料，在网上搜了相关视频资料。直到感觉对任务书有了一定的了解，才开始建模。在建模初期，需要在BIM技术的建模和性能的支撑软件上安装软件。主要软件如下:

1)广联达BIMMAKE；

2)广联达MagiCAD 2020 for Revit 2019，

3)虚拟现实设计平台VDP和BIMVR；

4)Revit 2019；

5)微软Office Word、PowerPoint、Project

6)其他BIM相关软件

图2.1软件安装示意图

在软件安装的同时，作者首先对数据进行处理，一个是图纸的处理，一个是族的处理。作者的这套图纸主要包括建筑图、结构图、暖通图、水应用图和电气图。作者需要对各专业井的图纸进行划分，顺便去掉图纸中多余的内容，方便后期建模时图纸的导入和建模。在中文里，宗族是聚集的意思，Revit里的宗族也是。Revit中有很多宗族，包括一个建筑的每一个构件，所有这些宗族聚集在一起形成一个完整的建筑。家庭的创建也很复杂。本设计中没有过多描述族的创建，直接使用系统自带的族。

软件安装完成后，即可开始建模。笔者打开Autodesk Revit 2019软件，新建一个项目模板(项目模板是建立项目的基础设置，就像一个模具，由多个种族组成，在项目模板的基础上可以建立一个完整的项目)，进入正式的图纸页面。进入界面后，我们需要做一个很简单的操作，就是将项目浏览器与平面图图例分开(我习惯将平面图图例放在左边，项目浏览器放在右边)。用鼠标将项目浏览器拖动到Revit右侧的界面边缘，方便我们以后建立模型。

图2.2 Revit界面图

设置好绘图比例后，可以在我右边的项目浏览器中看到四个方向，可以随意选择其中一个。然后打开立面图页面。进入立面图页面后，点击确定，系统会自动切换图像页面。进入立面图页面后，需要根据建筑物的数量和高度绘制多条立面线。在菜单栏的“建筑”选项中，选择“立面”工具绘制立面图。

绘制立面图时，作者从左向右绘制。立面的描述将出现在立面线的右侧。从右向左绘制立面图时，立面图的描述会出现在立面线的左侧。画完立面后，我们需要选择立面线。这时我们可以看到，不显示标记的那一面会有一个小方框。此时可以点击这个小方框，点击后标记也会出现在这一边。请注意，在绘制时，Autodesk Revit将自动显示提示线，以保持标记线的长度不变。根据设计楼层，画出立面图后，我们点击立面图的名称。除了高程数据，还需要将高程命名为F1，F2....这样，我们就完成了立面图的建立。立面完成后，我们就可以开始画网格了。

由于作者图纸的绘制采用“捡拾”的方式，网格混乱，不易捡拾，为了减少错误，提高效率，采用网格的手工绘制。

因为这组图的轴网是不对称的，所以在画图之前需要计算轴之间的距离。在Revit窗口右侧的项目浏览器中，在楼层平面中选择“F1 ”,然后单击以确认。我们将转到一楼平面的绘图页。我们可以在顶部的选项卡菜单中选择“建筑-网格”，你就可以开始在四个方向的空白处画网格了。绘制轴时，单击空白区域，然后水平或垂直拖动，这样我们就可以成功绘制第一个网格。绘制网格时，一定要注意垂直或水平拖动，从左到右、从下到上绘制，这样才能保证网格的标注正确，避免不必要的错误。接下来，我们可以重复上述工作，并绘制网格的其余部分。绘制轴网络的其余部分时，请注意轴之间的距离。我们也可以在画第一条线的时候选择复制或者数组，随意设定一个距离，画完所有网格后再修改距离。修改距离时，先选择一个轴，修改左边的距离，然后选择下一个轴，也修改左边的距离，直到全部修改完毕。

我们画完一个方向的轴网后，就可以统一调整轴网的长度，随意点击选择一条轴。我们会发现网格的数字标签下面会出现一个小的空心圆。当鼠标指向空心圆，出现一条连接所有轴的虚线时，我们可以拖动空心圆，直到达到需要的长度，然后停止拖动，所有的轴都被拉长了。在一个方向画完网格后，我们重复上面的操作来画其他方向的网格。但在画完第一个网格后，我们需要将名称改为A，确定第一个轴的名称后，所有后续的轴都会按照第一个规则依次自动标注。逐步绘制多个轴后，就可以完成网格绘制了。画完网格后，我们需要调整网格的位置。我们必须将网格放在四个立面符号的方向上。如果不在四个方向，会影响我们3D绘图的透视，我们需要把它移出网格(注意这四个方向有两个部分，移动前一定要全部选中)。一旦网格和立面完成，我们就开始画地基、柱子或其他结构。

图2.3 revit方向截图

2.2模型创建阶段

我们可以按照以下顺序建立模型:基础-构造柱-结构梁-结构板-墙-楼梯-门窗-坡屋顶-给排水-消防-电气-暖通。

2.3结构模型和建筑模型建立阶段

在建立基础之前，一定要反复看图纸，充分理解图纸和业主的意思，然后确定基础的材质、形状和埋深，再开始建立基础模型。建立基础模型，需要先导入CAD图纸，然后根据基础的形状加载族(我的图纸大部分是斜柱下独立基础，也有少数筏板基础)，然后复制新建一个类型进行编辑。最后，可以将编辑好的基础放置在图纸的相应位置。放好后可以去三维地图上测一下基础底标高是不是3.4米，标高快捷键是EL。基本款比其他款简单。

图2.4基本模型

接下来，我们可以建立结构柱，建立专业模型的过程类似。第一步是导入CAD图纸(或选择链接CAD)，将图纸与网格对齐，按快捷键AL。第二步，观察图纸中柱的类型，包括截面尺寸，高度，配筋，箍筋间距。确定各种柱后，就可以开始加载柱族了，柱族是现浇混凝土矩形柱，混凝土强度等级为C30。第三步，可以新建类型，编辑47种框架柱的所有信息。第四步，可以画柱了。为了减少工作量，作者采用了一种简单的方法。先介绍平面图F1，画柱时修改柱顶的偏移，例如KZ22，标高为8.350-16.150，柱可以画到图纸8.350上的屋顶。找到KZ25在F1中的对应位置。绘图时只需将柱底偏移和顶标高分别改为8350和16150即可，这样可以减少图纸导入次数，提高工作效率。

图2.5列表和列图例

绘制列时一定要注意底部偏移量。如果不修改柱底偏移，基础会跑到柱底，或者基础和柱不在一个平面，偏离了基础原来的位置，一定要特别注意。画完柱后，还要在三维图中测量基础底标高、柱底标高、柱顶标高。以防止柱或基础移动。

柱画好之后，我们就可以开始搭建结构梁的模型了。我们先导入结构梁的平面施工图，然后用快捷键al分别对齐网格。对齐后，我们可以看到柱的横截面，这可能会影响我们的绘图，因此我们可以调整视图的可见性，并取消选中结构柱以隐藏柱。

图2.6视图可见性

从图纸上我们可以知道，这里的梁是现浇钢筋混凝土梁，混凝土强度等级为C30。我们可以首先在插入/载荷族中找到现浇混凝土梁矩形。加载后，我们在右侧的项目浏览器中选择它，并右键单击它以选择一个新类型。根据图形中的编号创建所有梁，然后在创建后编辑数据。梁的数据编辑相对简单，只需要编辑高靓和梁宽即可。然后按照位置画出来。

图2.7结构框架显示

绘制门窗时，使用“HiBIM土木工程3.1.0”。这个软件可以直接对门和窗进行改造，不需要一个一个的建立模型然后放到合适的位置，可以很好的协调墙壁和门窗之间的连接性。首先，我们需要链接CAD图纸，然后提取一些门窗的数据。最后可以通过变换生成。

图2.8墙体门窗改造

最后可以绘制其他建筑构件，建立土建模型。

2.4机电模型的建立

我们可以从机电模型的给排水开始。第一，要熟悉图纸，了解其中的每一个细节，全面理解。然后开始建模。

导入CAD绘图，并按快捷键AL进行对齐。然后在右边的项目浏览器中，我们会找到家庭-管道-供水，选择复制，一个供水系统2就会出现。然后双击选中，命名为“供水系统”。然后，打开“材质”选项，添加一个新材质，命名为“给水系统1”(由于给水主管的设计，为了区分支管、主管、立管，我们命名为给水系统1)，将颜色改为绿色或将编号改为“0，255，0”。修改后可以选择在空白处画一段管线。由于视图的可见性和视图范围，作者可能看不到绘制的管线。此时，您可以先在左侧的平面图页签中修改要协调的专业。如果未显示，您可以观察是否在视图可见性中选择了“管线和管件”并选择它。最后一个视图范围有四个项目，即顶视图和剖面视图。这里一定要注意，上下两段一定要在两个界限内，上段一定要高于下段！这些项目全部更改后，就可以显示我们绘制的管道了。这时我们选中刚才画的管道，点击管道属性栏底部选择系统类型为“给水系统1”，然后点击编辑类型-管段和尺寸-新建一个压力为2.0MPa的PSP材质的钢塑复合压力管，点击确定后我们还需要加载管件族，包括弯头、三通、四通等水管管件。其他管线的创建也是如此。创建完成后，您可以开始绘制管线。在绘图时，我们必须注意管道的标高和直径。修改标高和管径后，可以沿图中的管线绘制水平管线。

立管的绘制需要先修改管径，然后选择管道的标高，确定立管的高度，再次修改偏移量，修改完后双击应用，立管就绘制出来了。我们也可以在三维图中确认。如管道JL-1，管道的最低标高为-1.700，DN65。管道最高点标高在12.300-16.200之间，结合各种因素确定为14.500(如后期绘制其他管件附件可修改)。绘制时，我们选择竖板的位置，并将其第一个偏移修改为-1700。从-1700开始绘制后，将其偏移修改为14500-(-1700)= 16200，然后双击“应用”即可成功绘制竖板。然后我们安装管道附件、马桶、小便池和其他卫生设备。

暖通专业和电气专业的图纸类似于给排水专业的图纸。按照这个方法画就行了。

图2.9机电模型显示

图2.10机电模型展示

3.绘图问题和解决方案

在制作模型的过程中，我们遇到了很多图纸上的困难和问题。这里有一些例子来说明。

3.1画图除法问题

在建立模型前的准备工作中，作者遇到了许多困难。第一个是图纸分割的问题。因为CAD的版本问题，打开的图纸不是很全面，有些内容丢失，还有乱码。直接复制到新图纸后，图纸的某些内容可能会丢失。解决方法:采用一张一张分图的方法，可以先选择图纸，然后用W？空间，此时会弹出一个对话框，可以修改并保存其内容。

图3.1图纸分割

3.2关于建立独立基金会的模式

在编辑基本模型的数据时，主要有h2，h1，d2，d1，宽度，长度，Hc，Bc。根据图纸可以知道前几个数据，其中Hc和Bc是需要我们注意的地方。从图10可以知道，Hc和Bc都等于斜坡基础的破裂长度减去100，这是我们在编辑数据时要注意的。

图3.2基本数据编辑

另一个需要注意的数据是“底标高”。底部高程是基础的高程，但在绘制基础后，系统将为其定义一个高程。如果这个标高与我们需要的标高不一致，我们需要修改这个数据。比如DJp01，从图纸可以看出，底标高为-3.400米，基础下高度为H1=400，坡高=200，基础总高度=400+200=600，即修改后的自标高高度为600，然后顶标高变为2800。请注意，有两个。

图3.3基本属性栏

3.3查看问题

绘制基础或其他构件时，Revit的右下角会弹出一个对话框，所绘制的构件在视图范围内是不可见的。这时候就需要调整视图范围或者学科或者视图可见性，这是整个建模过程中最常用的功能。

调整程序

b视图范围调整

图3.4关于不可见模型的调整

当柱的建模完成，结构梁的模型建立后，我们会发现在导入CAD图时，已经导入了柱的平面施工图。此时，我们在“视图可见性”中打开导入的类别，并取消选中柱的平面布局。

图3.5导入的类别

调整导入的类别后，导入梁的平面施工图。快捷键AL对齐后，你会发现该列会显示在网格上。在“视图可见性”中打开“模型”类别，找到结构柱，取消选中它，该柱将被隐藏。如果以后需要，取消隐藏它。

图3.6模型类别

一楼梁模型建立后，二楼梁模型建立时，二楼会显示一楼梁。如果是隐藏的，就不会画二层梁。可以在模型类别中找到结构梁，并调整其透明度。

3.4建墙模型存在的问题

图纸显示,±0.000以上外墙采用200mm厚蒸压加气混凝土砌块，内隔墙采用200mm厚或100mm厚蒸压加气混凝土砌块。0.000以下采用MU20蒸压粉煤灰砖。建立墙模型时，可以先画0.000以下的墙，导入一层平面图。由于首层标高为0.000，建模时选择MU20蒸压粉煤灰砖，将墙体偏移设置为-50，在相应位置建立模型。

3.5关于门窗的改造

在门窗模型改造过程中，一楼门窗改造，二楼及以上开始改造时，无法改造，多次尝试仍无法改造。于是再建一个项目，把234和水箱之间的门窗都建起来(注意新建项目的时候需要和一楼所在的项目用一个标高轴线网)，建立后把一楼的模型链接起来。

变换门窗模型时，有些门窗系统变换不成功，如平面楼层F5的BYC3209和BYC3509。因为柱间的门窗不能直接放置在它们的位置上，所以先绘制一段墙，然后导入窗族，编辑完数据后再放置位置。

3.6关于宗族的问题

绘制给排水时，需要加载管件，因为软件下载可能不够完整，导致族不完整。解决方法:下载一个家族库母版，或者找一个完整版的家族库，找到现有的家族库位置，放在China文件夹下。

图3.7家庭文件

3.7图纸中存在的问题示例

1) DJP 06(400/250，B:X & amp；Y φ16@200，基础底标高-3.400米)改为DJp06a，因为9轴网和N轴网处都有标注DJP06的基础，数据不同。

2)10轴与N轴交点处，DJp08改为DJP08a。在13轴与Y轴的交点处，已经有一个标注为DJP08的基础，数据为:300/300，b:x &；Y φ12@150，基础底标高-3.400米。但轴网10与轴网n相交处无基础数据，但长宽均为5100mm，故认为基础配筋与DJp08相同，只是基础断面不同。

3)轴网16与轴网V相交的基础上有两个数字，但DJp10的标注处有详细配筋，故认为是DJp10。

3.8关于图纸的保存

系统会每隔一段时间提醒你是否保存项目，因为觉得麻烦，所以每次都跳过这个提示直接关闭，导致后期建模数据庞大，Revit软件直接闪退，作者重启三次。所以建模的时候，不要忽略系统提示。如果觉得提示过于频繁，可以在文件-选项中修改，保存路径也可以修改。

图3.8基本选项设置