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出版者:东北林业大学出版社

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页数:0

译者:

出版时间:2003-04-01

价格:20.0

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isbn号码:9787810764339

丛书系列:

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• 机械设计
• CAD
• 计算机辅助设计
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• 数字化设计

《精工巧筑：建筑信息模型（BIM）在现代设计与施工中的革命》 一、 导论：建筑行业的数字化转型浪潮 在21世纪的今天，科技的进步正以前所未有的速度重塑着各行各业的运作模式，建筑行业亦不例外。从高耸入云的摩天大楼到错综复杂的地下管网，再到每一个精致的室内空间，建筑项目的规模、复杂度和技术要求都在不断攀升。传统的设计、施工和运营模式，在面对这些挑战时，已显得愈发力不从心。信息孤岛、沟通不畅、效率低下、资源浪费以及潜在的安全风险，成为制约行业发展的瓶颈。 正是在这样的背景下，建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）应运而生，并迅速成为推动建筑行业数字化转型的核心驱动力。BIM并非简单的三维建模软件，而是一种基于智能三维模型的、信息化的工作流程，它贯穿于建筑项目的全生命周期，从概念设计、方案设计、施工图设计，到施工建造、运维管理，再到最终的拆除或改造，BIM都发挥着至关重要的作用。它将设计、施工、运维等各个环节的信息进行集成和关联，实现信息的共享、协同和优化，从而极大地提升项目的整体效率、质量和经济效益。 本书《精工巧筑：建筑信息模型（BIM）在现代设计与施工中的革命》正是聚焦于这一前沿技术，深入剖析BIM的原理、方法、应用及其在建筑行业掀起的深刻变革。我们将带领读者一同探索BIM如何从根本上改变我们理解、创造和管理建筑世界的方式。 二、 BIM的核心理念与技术基石 BIM的革命性在于其核心理念的转变：从基于图形的设计向基于信息的模型转变。传统的CAD软件侧重于二维或三维图形的绘制，而BIM则是在模型中嵌入了丰富的几何信息和非几何信息。 1. 信息集成与模型驱动： BIM的核心是一个集成化的三维模型，这个模型不仅仅是图形的堆砌，更是包含建筑构件（如墙体、楼板、门窗、管道、设备等）的属性信息、性能参数、成本数据、材料规格、施工顺序等一系列丰富信息的载体。例如，一个“门”在BIM模型中，不再仅仅是一个绘制出来的几何形状，它还包含了门的品牌、型号、防火等级、开启方式、安装位置、供应商信息，甚至未来维护的周期和费用等。所有这些信息都与模型中的几何体紧密关联，构成一个有机整体。 2. 参数化设计与智能关联： BIM模型中的构件是参数化的，这意味着构件的形状、尺寸、材质等属性可以通过参数进行定义和修改。更重要的是，这些构件之间存在智能关联。当对某一构件进行修改时，与之相关的其他构件会自动更新。例如，当移动一堵承重墙时，与之相连的楼板、梁、柱以及相关的管道线路都会根据预设的规则进行自动调整，极大地减少了人工修改带来的错误和遗漏，确保了设计的一致性和准确性。 3. 多维度信息整合（4D、5D及更高维度）： BIM不仅仅是三维几何信息。 3D (三维)： 提供直观的几何表现，可视化建筑形态。 4D (时间)： 将施工进度计划与三维模型相结合，实现施工过程的可视化模拟。这有助于优化施工顺序，识别潜在的冲突，提前规划资源，从而有效控制工期。 5D (成本)： 将成本信息集成到BIM模型中，实现工程量自动提取、成本估算与动态跟踪。每一次模型变更都能实时反映在成本上，为项目决策提供更准确的依据。 6D (运维)： 在建筑运营和维护阶段，BIM模型可以作为设施管理的基础，记录设备信息、维修历史、使用能耗等，为后期资产管理提供全方位支持。 7D (可持续性)： 进一步集成建筑的能耗、环境影响、生命周期评估等信息，助力绿色建筑和可持续发展。 4. 协同工作平台： BIM打破了传统工作流程中信息孤岛的局面，构建了一个集成的协同工作平台。项目团队中的所有参与者，包括建筑师、结构工程师、机电工程师、施工单位、业主等，都可以通过访问同一份BIM模型，实时获取最新的项目信息，并在此基础上进行沟通、协调和决策。这种透明、实时的信息共享极大地提高了团队的协作效率，减少了误解和返工。 三、 BIM在设计阶段的应用：从概念到施工图 BIM技术在设计阶段的早期介入，为建筑设计带来了革命性的变化，其应用贯穿于项目的每一个细微环节。 1. 概念设计与方案推敲： 在项目初期，BIM可以通过快速建模和参数化调整，帮助设计师探索多种设计方案，并直观地展示其空间形态、体量关系和日照采光效果。与传统二维绘图相比，BIM的三维模型能够更清晰地表达设计意图，便于多方沟通和决策。设计师可以轻松地修改模型，评估不同方案的优劣，从而做出更优的设计选择。 2. 深化设计与协同审查： 当方案确定后，BIM模型将逐步深化，各专业的设计信息（建筑、结构、机电等）将被集成到统一的模型中。BIM软件能够自动检测不同专业模型之间的碰撞（Clash Detection），例如管道与梁、门洞与幕墙等，并在早期阶段发现并解决这些冲突，避免在施工阶段造成昂贵的返工。这种跨专业的协同审查极大地提高了设计的完整性和可施工性。 3. 性能分析与优化： BIM模型中包含的丰富属性信息，使得进行各种性能分析成为可能。例如，可以利用BIM模型进行日照分析、通风模拟、能耗计算、声学分析等，从而优化建筑的节能性能、舒适性和采光效果。设计师可以基于这些分析结果，对设计方案进行迭代优化，创造出更具可持续性和人性化的建筑。 4. 可视化与信息沟通： BIM生成的三维模型可以轻松转化为逼真的渲染图、漫游动画或虚拟现实（VR）/增强现实（AR）体验，极大地增强了设计成果的可视化表现力。这不仅方便设计师与客户之间的沟通，更能让施工人员提前“进入”未来的建筑，更好地理解设计意图和施工要点。 5. 施工图的自动生成： 基于BIM模型的深化程度，可以实现施工图纸的半自动生成。从模型中提取平面图、立面图、剖面图、详图以及构件明细表等，并确保图纸信息与模型信息的一致性。这大大缩短了施工图的绘制周期，并减少了由于图纸信息不匹配而导致的错误。 四、 BIM在施工阶段的应用：从计划到交付 BIM技术在施工阶段的应用，是实现项目效率和质量飞跃的关键环节。它将设计成果转化为可执行的施工方案，并贯穿于整个施工过程。 1. 施工计划的精细化与可视化（4D BIM）： 将BIM三维模型与施工进度计划进行关联，形成4D BIM。这使得施工过程得以可视化，管理者可以直观地了解不同施工阶段的任务、顺序和资源需求。通过模拟施工过程，可以识别潜在的工期延误点，优化施工流水段，合理安排工序，提前预警安全风险。例如，在安装大型构件时，可以通过4D模拟来规划吊装路径和时间，避免与现有构件发生碰撞。 2. 工程量计算与成本控制（5D BIM）： BIM模型能够精确地提取各类构件的工程量，例如混凝土方量、钢筋重量、墙体面积、门窗数量等，并与成本数据库关联，实现工程量的自动化计算和成本的动态跟踪。项目管理人员可以实时了解项目成本的构成和变化，及时发现超支风险，并采取相应的控制措施。这比传统的手工计算大大提高了准确性和效率。 3. 施工模拟与方案优化： 对于复杂的施工工艺，例如钢结构安装、模板支撑、大型设备就位等，可以通过BIM进行详细的施工模拟。这有助于在施工前识别潜在的技术难点和安全隐患，优化施工方案，并为施工人员提供清晰的操作指导。例如，可以模拟大型塔吊的运行轨迹，确保其在施工区域内的安全运作。 4. 现场交底与协同管理： BIM模型可以作为现场交底的重要工具。施工人员可以通过模型直观地了解施工部位的几何尺寸、安装顺序、材料要求以及与其他构件的关系。同时，BIM平台也支持现场人员通过移动设备上传施工照片、填写施工日志、报告问题等，将现场信息实时反馈到模型中，实现项目各方的即时沟通和协同管理。 5. 施工偏差控制与质量保证： 在施工过程中，可以通过激光扫描等技术获取现场实测数据，并将其与BIM模型进行比对，从而检测施工偏差。BIM平台能够直观地展示偏差区域，帮助施工人员及时发现和纠正质量问题，确保施工符合设计要求。 五、 BIM在运维阶段的应用：建筑的智慧管家 建筑投入使用后，BIM的价值并未因此结束，反而延伸到建筑的生命周期中最长的阶段——运营与维护。 1. 资产管理与设施维护： BIM模型可以存储建筑内所有设备、构件的详细信息，包括型号、生产商、安装日期、维护手册、保修期、维保记录等。这为设施管理人员提供了一个统一、高效的资产管理平台。当设备需要维护或更换时，管理人员可以快速从模型中找到相关信息，制定维护计划，并准确地定位设备位置，极大地提高了运维效率。 2. 空间管理与能耗分析： BIM模型可以准确反映建筑的室内空间布局、各功能区域的划分以及使用情况。结合传感器数据，可以对建筑的能耗进行精细化分析，识别高能耗区域和设备，并据此提出节能改造方案，降低运营成本，提升建筑的可持续性。 3. 应急响应与安全管理： 在火灾、地震等紧急情况下，BIM模型可以提供建筑内部的精确空间信息、疏散通道、消防设备位置等，为应急响应提供关键支持，提高救援效率和人员安全。 4. 空间改造与扩建： 当建筑需要进行改造或扩建时，BIM模型可以作为基础，帮助管理者快速了解现有建筑结构、管线布局等情况，从而更准确地评估改造的可行性，规划新的设计方案，并预测潜在的冲突。 六、 BIM的应用挑战与未来展望 尽管BIM技术带来了巨大的优势，但其在推广和应用过程中也面临一些挑战，包括： 技术与人才的壁垒： BIM软件的学习曲线相对较陡，需要专业的技术人才支撑。 标准与规范的完善： BIM的标准、流程和合同模式仍在不断发展和完善中。 行业惯性与接受度： 改变传统的思维方式和工作流程需要时间和努力。 初期的投入成本： 引入BIM技术需要一定的软件、硬件和培训投入。 然而，随着技术的不断成熟、标准的日益完善以及行业认识的普遍提高，BIM的应用前景无疑是光明的。未来，BIM将与人工智能（AI）、物联网（IoT）、大数据、云计算等前沿技术深度融合，构建更加智能化、集成化的建筑全生命周期管理平台。例如，AI可以辅助BIM进行设计优化、冲突检测和风险预测；IoT设备可以实时监测建筑状态，并将数据反馈到BIM模型中，实现智慧运维。 七、 结语 《精工巧筑：建筑信息模型（BIM）在现代设计与施工中的革命》旨在为广大建筑从业者、管理者以及对建筑技术感兴趣的读者，提供一个全面、深入了解BIM的视角。本书通过系统地阐述BIM的核心理念、技术基石，并细致地剖析其在设计、施工、运维等各阶段的具体应用，揭示了BIM如何驱动建筑行业的数字化转型，提升项目的整体价值。拥抱BIM，不仅是技术上的升级，更是对未来建筑行业发展模式的深刻理解与实践。我们相信，随着BIM技术的深入人心和广泛应用，一座座更加精巧、高效、可持续的建筑将不断拔地而起，共同筑就更加美好的未来。

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这部关于**《机械CAD技术与应用》**的书，从我这个长期在设计一线摸爬滚打的老工程师角度来看，它在基础理论的梳理上确实做得相当扎实。我特别欣赏作者对参数化设计核心思想的阐述，那种从几何约束到特征驱动的逻辑推演，不像市面上很多教材那样只是罗列软件操作步骤，而是深入到了设计理念的层面。比如，书中对**“设计意图”**如何在CAD模型中体现的讨论，让我这个过去习惯于“画图”的师傅，开始重新审视如何通过更高效、更不易出错的方式来表达设计意图。书中对**曲面造型**的章节，虽然篇幅不算特别突出，但对于复杂曲面边界条件和光顺性的讲解，提供了许多实用的技巧，这些技巧在实际项目中处理外壳或流线型部件时至关重要。当然，如果能增加一些关于**DMU（数字化样机）**在系统集成验证方面的案例分析，那就更加完美了，毕竟现代机械设计早已不只是单个零件的堆砌，而是复杂的装配关系管理。总体而言，对于希望打下坚实理论基础的初学者和希望优化现有工作流程的中级用户来说，这本书无疑是一本值得反复研读的参考书。它教会你的不是“如何点鼠标”，而是“为何要这样画”。

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这本书的阅读体验，非常像在跟着一位经验丰富但又极其耐心的导师学习。我是一个在校大三学生，专业课压力很大，尤其是在学习**钣金设计**和**运动仿真**时，总感觉理论和实践脱节。这本书的优势在于，它将这些看似独立的模块用**“产品开发流程”**这条主线串联了起来。比如，它在介绍完零件建模后，紧接着就通过一个虚拟的机床案例，展示了如何进行**应力分析（FEA）**的前期准备工作，以及如何根据分析结果反向修改原始几何。这种“边学边用，即时反馈”的结构，极大地提高了我的学习效率。我特别喜欢它在阐述**参数化驱动**时采用的“正向思维”和“逆向思维”对比分析，让我明白在设计初期就必须考虑到未来可能发生的设计变更，而不是等到出图阶段才发现问题。唯一的遗憾是，如果能加入更多关于**增材制造（3D打印）**对CAD建模约束和设计优化的专题探讨，那就更符合当前制造业的发展趋势了。

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这本书的排版和图例质量给我留下了非常好的印象。在阅读技术书籍时，清晰的插图比冗长的文字描述有效得多，而本书在这一点上做得非常出色。无论是**爆炸图的绘制规范**，还是**特征树的层级展示**，配图都精准到位，且大多采用了高分辨率的屏幕截图，这在实际操作中避免了许多因图示模糊导致的理解偏差。我注意到书中对**设计标准化**的强调贯穿始终，这对于在大型企业中推行统一设计规范至关重要。书中详细介绍了如何利用**标准库和模板**来减少重复劳动，以及如何通过自动化脚本（虽然只是概念性介绍，未深入代码）来提升出图效率。这本书的叙事风格非常注重工程实践的严谨性，没有太多花哨的辞藻，直奔主题，这正是我所偏好的。它成功地将CAD软件变成了一个工具，而不是将工具本身当作了学习的目的，这一点非常值得称赞。它让我明白了，**高效的CAD操作，最终服务于更优秀的工程决策。**

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我最近刚换了工作，从一家偏向传统制造的企业跳到了一个高度数字化的创新公司，手头上的设计工具和思维方式都需要快速迭代。坦白说，我对市面上那些充斥着“一键生成”口号的软件速成手册感到厌倦，所以我寻找的是能帮我理解**“底层逻辑”**的书籍。这本书在讲述**公差配合与几何尺寸标注（GD&T）**的数字化实现这一点上，简直是醍醐灌顶。它没有停留在国标的简单复述，而是展示了如何在三维模型环境中动态管理和验证这些精度要求，这对于我们处理精密仪器部件的合作方来说，是至关重要的沟通桥梁。更让我惊喜的是，它涉及到了**PLM系统**与CAD数据流的集成部分。虽然只是一个概述性的章节，但它清晰地勾勒出了从设计到生产全生命周期的信息传递路径，这对于理解大型项目的管理架构非常有帮助。我个人认为，这本书的价值在于它有效地弥合了纯粹的“技术操作”与“工程管理”之间的鸿沟，对于想要从单纯绘图员转型为**系统工程师**的读者群体来说，它提供了一个非常清晰的路线图。

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老实说，我购买这本书的初衷是希望找到一本能详细讲解**特定高级建模技术**的宝典，比如复杂的曲面重建或者异形结构的布尔运算优化。这本书在这方面给我的感受是“广博有余，深度适中”。它覆盖了几乎所有主流CAD软件的核心功能范畴，无论是参数化、曲面、装配，还是基础的工程图生成，都有涉及，结构组织清晰，索引系统做得不错，方便我快速定位到需要的知识点。然而，对于我这种追求极致性能优化的资深用户来说，书中对**“性能瓶颈”**的分析略显不足。例如，在处理拥有数万个零件的大型装配体时，如何通过**简化表示（Lightweight Representation）**和**模型轻量化策略**来维持软件的流畅运行，书中只是点到为止，缺乏深入的诊断和解决思路。它更像是一本“万事通”的入门到进阶指南，而不是针对特定瓶颈的“专家手册”。但话又说回来，对于一个团队中不同层级的人员来说，这种全面性保证了知识体系的完整性，避免了因过度关注某一技术点而忽略了整体工程框架的风险。

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