第 1 章 引言
1.1 研究背景
BIM 技术通过三维建模形式，搭建可视的项目三维模型，实现对建筑项目工程实体与运行功能的信息化表达[1]。而在建筑项目中机电专业是建设工程项目中最为复杂多样、多专业协同要求最高、对建筑后期运营使用影响最大的专业[2]。目前的设计方式中，由设计院各个专业技术人员独立对本专业管线进行设计、成图，甚至在有些时候，不同专业的设计方案由多个设计院联合完成，极易出现沟通协调不便的问题[3]。同时工程建设过程中经常会受施工空间限制、多专业间安装位置协调、设备材料供应时效等多种因素的干扰，造成管线冲突等问题出现，直接使得部分机电管路、专业设备的安装路由互相交叉发生冲突，显著影响项目建设质量，增加项目预期投资，影响建筑项目预期功能及正常运行，这些问题都要求施工前的机电深化设计必须做到更加精准。而在机电设计阶段运用 BIM 技术协同进行模型创建、碰撞检查、净高分析、管线综合优化的等工作可以很好的解决这些问题，辅助项目进度、质量、成本管理[4]。因此合理运用 BIM 协同技术进行设计并模拟施工对于整个建设工程有着巨大辅助作用，能够显著节约工程项目资源，极大水平的优化项目建设效率。BIM 技术相对于传统设计的区别如图 1.1 所示。目前，国内外针对 BIM 技术在商业项目机电专业设计应用方式中研究尚不足，为了提高建筑项目机电专业设计 BIM 技术运用水平，明确 BIM 技术管理运用的基本流程和方式，因此有必要针对“BIM 技术在建筑项目机电设计中的应用”开展相关研究。
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1.2 研究目的及意义
1.2.1 研究目的
本研究对比传统设计方式，并以某商业建设项目为案例进行应用研究，分析在项目建设过程中设计阶段机电专业 BIM 技术的应用方式，通过三维模拟实现设计图纸的直观可视化、机电管线碰撞复核、工程安装模拟等效果，辅助项目设计人员在机电管线设计过程中及时发现并处理专业间冲突以及在管线密集分布的区域净高不够等复杂问题，为传统设计之间提供设计协同的桥梁和纽带，从而提升工程建设效率、优化工程设计品质。通过研究，明确机电设计应用 BIM 技术在整个建筑项目开发建设过程的应用流程及协同、辅助作用，为 BIM 设计人员提供新的设计管理思想和措施。同时，通过介绍具体应用案例，更深一步研究、优化 BIM 技术在建筑项目机电专业设计阶段的应用方式，展示其在工程管理中的巨大优势，更好的运用 BIM技术，发挥其在工程项目建设过程中的显著作用。
1.2.2 研究意义
通过本研究明确机电设计过程中 BIM 技术的应用流程以及对整个工程建设项目的帮助作用，充分展示 BIM 技术相较于传统二维设计的直观性、协同性、优化性等巨大优点以及对项目辅助管理上的优势，体现 BIM 技术在项目设计阶段带来的收益及指导项目施工的优势，为建筑项目机电专业设计优化及管理提供新的应用思想，管理新方式，有着巨大的实用前景。同时，加深工程技术管理人员对 BIM 技术的了解，为 BIM 专业设计人员提供设计思路以及运用方法，有较高实践价值。通过研究，推广 BIM 技术，将 BIM 技术相关应用理论方法更优的实践到工程建设项目，起到最大化的协同、辅助作用。明确 BIM 技术的运用对项目整个建设管理的意义。
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第 2 章 相关概念和理论
2.1 BIM 技术及相关软件简介
2.1.1 BIM 技术简介
BIM 通常理解为建筑信息模型（Building Information Model）或建筑信息建模（Building Information Modeling），Autodesk 公司在 2002 年率先提出 BIM 是一种建筑软件的应用。国内专家认为 BIM 是基于三维数字技术，把建筑项目各种关键信息数据进行整理、整合而形成的的建筑数据模型，对建筑项目进行数字化整合。
在 BIM 技术的辅助下可以对实现建筑信息的集成，从建筑项目的前期规划设计阶段、工程实施阶段、运行维保阶段直至建筑物退出使用，全面的数字化信息一直存在于一个三维模型信息库，专业设计师、现场施工工程师、项目运营维保人员和建设开发单位等各方参与者可以通过 BIM 技术实现协同管理，提高工程管理及运维效率、优化管理成本、达到资源最优利用以实现可持续发展。预先将项目建设之前的施工过程模拟出来，不断优化，从而达到预期效果。可见 BIM 技术在项目协同管理、建筑不同生命周期信息协同上的作用巨大[33]。
2.1 BIM 技术及相关软件简介
2.1.1 BIM 技术简介
BIM 通常理解为建筑信息模型（Building Information Model）或建筑信息建模（Building Information Modeling），Autodesk 公司在 2002 年率先提出 BIM 是一种建筑软件的应用。国内专家认为 BIM 是基于三维数字技术，把建筑项目各种关键信息数据进行整理、整合而形成的的建筑数据模型，对建筑项目进行数字化整合。
在 BIM 技术的辅助下可以对实现建筑信息的集成，从建筑项目的前期规划设计阶段、工程实施阶段、运行维保阶段直至建筑物退出使用，全面的数字化信息一直存在于一个三维模型信息库，专业设计师、现场施工工程师、项目运营维保人员和建设开发单位等各方参与者可以通过 BIM 技术实现协同管理，提高工程管理及运维效率、优化管理成本、达到资源最优利用以实现可持续发展。预先将项目建设之前的施工过程模拟出来，不断优化，从而达到预期效果。可见 BIM 技术在项目协同管理、建筑不同生命周期信息协同上的作用巨大[33]。
2.1.2 BIM 软件简介
通常来说，BIM 技术管理目标的实现利用相关的软件，目前将 BIM 的软件通常根据其使用功能分为 BIM 模型搭建软件和 BIM 模型细化分析软件[34]。第一类主要为建筑、结构、机电等各个专业的模型搭建软件，第二类主要为结构性能分析、工程辅助管理类、运维管理平台以及项目成本预算分析软件等分析类软件[35]。
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通常来说，BIM 技术管理目标的实现利用相关的软件，目前将 BIM 的软件通常根据其使用功能分为 BIM 模型搭建软件和 BIM 模型细化分析软件[34]。第一类主要为建筑、结构、机电等各个专业的模型搭建软件，第二类主要为结构性能分析、工程辅助管理类、运维管理平台以及项目成本预算分析软件等分析类软件[35]。
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2.2 BIM 技术在建筑项目全生命周期
建筑全生命周期的概念，简称 BLM（Building Lifecycle Management），是建筑项目从前期规划、方案设计到工程施工再到项目运行维保、最终退出使用的整个过程[38]。这是基于项目管理生命周期的概念阶段(Conceive)、规划阶段(Develop)、实施阶段(Execute)和收尾阶段(Finish)的四个阶段，提出的一个适用于建筑项目的概念。在一个完整的工程建筑项目的全生命周期主要包括项目前期规划、工程设计、项目施工和运行维保四个阶段，建筑项目全生命周期的各个时期之间存在着紧密的联系。通过 BIM 技术的应用，我们可以将建筑项目的整个生命周期的各个阶段实现串联，从而达到协同管理的目的。基于 BIM 技术的工程项目全生命周期中各个阶段之间的关系可以用图 2.1[39]来直观表示：
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建筑全生命周期的概念，简称 BLM（Building Lifecycle Management），是建筑项目从前期规划、方案设计到工程施工再到项目运行维保、最终退出使用的整个过程[38]。这是基于项目管理生命周期的概念阶段(Conceive)、规划阶段(Develop)、实施阶段(Execute)和收尾阶段(Finish)的四个阶段，提出的一个适用于建筑项目的概念。在一个完整的工程建筑项目的全生命周期主要包括项目前期规划、工程设计、项目施工和运行维保四个阶段，建筑项目全生命周期的各个时期之间存在着紧密的联系。通过 BIM 技术的应用，我们可以将建筑项目的整个生命周期的各个阶段实现串联，从而达到协同管理的目的。基于 BIM 技术的工程项目全生命周期中各个阶段之间的关系可以用图 2.1[39]来直观表示：
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第 3 章 BIM 技术在建筑项目机电设计阶段的应用原理............................ 21
3.1 建筑项目机电设计特点及管理流程 ............................ 21
3.1.1 建筑项目机电专业基本设计特点 ............................ 21
3.1.2 建筑项目传统二维设计管理流程 ............................ 21
第 4 章 BIM 技术在某商业项目的设计应用案例 ............................... 26
4.1 项目基本信息 ............................... 26
4.1.1 项目基本设计概况 ............................... 26
4.1.2 项目 BIM 组织架构 ........................ 27
第 5 章 结论与展望 ·························· 56
5.1 研究结论 ···················· 56
5.2 研究展望 ······························ 56
第 4 章 BIM 技术在某商业项目的设计应用案例
4.1 项目基本信息
4.1.1 项目基本设计概况
研究案例项目为某商业地块项目，总建筑面积 7.0861 万平方米，建筑高度 94.6米。为一类高层公共建筑，项目抗震设防烈度设计为 6 度。项目地下 3 层为车库（地下一层局部为商业），地上 1-5 层为综合商场，6-29 层为两栋办公楼。其中商业面积为 17095.92 平方米，办公面积为 31575.31 平方米。项目效果图如图 4.1 所示。
项目设计阶段运用全专业 BIM 技术进行三维模型搭建、专业间交叉碰撞核查、安装高度分析、管井综合优化、综合管线图设计等辅助，取得良好应用效果。
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第 5 章 结论与展望
5.1 研究结论
本文从 BIM 技术发展及应用方面详细介绍了 BIM 技术，研究 BIM 技术在机电设计阶段应用方式，以某商业开发项目为例，分析并明确了机电专业设计过程中 BIM技术的应用流程，展示 BIM 技术的使用对工程项目管理的辅助作用，充分展现 BIM技术的直观性、协同性、优化性等巨大优点，主要研究成果如下：
（1）BIM 技术运用于建设项目全生命周期意义巨大，顺应信息化时代发展需求，辅助实现建设项目的三维数字化、标准化、协同化管理的目标。
5.1 研究结论
本文从 BIM 技术发展及应用方面详细介绍了 BIM 技术，研究 BIM 技术在机电设计阶段应用方式，以某商业开发项目为例，分析并明确了机电专业设计过程中 BIM技术的应用流程，展示 BIM 技术的使用对工程项目管理的辅助作用，充分展现 BIM技术的直观性、协同性、优化性等巨大优点，主要研究成果如下：
（1）BIM 技术运用于建设项目全生命周期意义巨大，顺应信息化时代发展需求，辅助实现建设项目的三维数字化、标准化、协同化管理的目标。
（2）对比传统二维设计与 BIM 技术参与机电设计的方式，得出了运用 BIM 技术参与管理的优势。针对商业项目机电专业设计特点，总结出了商业项目机电专业设计阶段 BIM 技术应用管理的基本流程及相关理论体系，为该类项目建设过程中BIM 技术运用提供理论依据。
（3）结合某商业项目机电专业设计阶段的 BIM 技术应用实例，借助相关理论研究成果，根据实际项目机电设计特点，展现并优化了 BIM 技术运用细节，最终得出一套完善的 BIM 技术在机电设计阶段应用管理理论，指明 BIM 技术参与项目设计管理的具体运用流程，完整展示了 BIM 技术应用的管理成果，为 BIM 机电设计人员的项目实施以及项目建设者的项目管理提供了新的思路和方法。
（4）总结出应用 BIM 技术配合专业设计人员协同设计可以更好地在项目前期就对设计内容进行比传统方式更深入的归纳梳理，较好的完成专业间的协作，对基于BIM 技术的设计管理工作有更加全面的理解和应用。本研究项目 BIM 技术应用于机电设计阶段的管理成果基本符合工程项目全生命周期的目标体系要求，很好的实现了机电专业内，机电、土建、装饰等专业间以及建筑项目设计、施工、运维等项目生命周期内等多维度、全方位的协同辅助管理。
参考文献（略）
（3）结合某商业项目机电专业设计阶段的 BIM 技术应用实例，借助相关理论研究成果，根据实际项目机电设计特点，展现并优化了 BIM 技术运用细节，最终得出一套完善的 BIM 技术在机电设计阶段应用管理理论，指明 BIM 技术参与项目设计管理的具体运用流程，完整展示了 BIM 技术应用的管理成果，为 BIM 机电设计人员的项目实施以及项目建设者的项目管理提供了新的思路和方法。
（4）总结出应用 BIM 技术配合专业设计人员协同设计可以更好地在项目前期就对设计内容进行比传统方式更深入的归纳梳理，较好的完成专业间的协作，对基于BIM 技术的设计管理工作有更加全面的理解和应用。本研究项目 BIM 技术应用于机电设计阶段的管理成果基本符合工程项目全生命周期的目标体系要求，很好的实现了机电专业内，机电、土建、装饰等专业间以及建筑项目设计、施工、运维等项目生命周期内等多维度、全方位的协同辅助管理。
参考文献（略）