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[内容提要]本文对比了BIM技术与CAD技术，简述了两个技术的概念，对比变现形式、变更、关联性、信息传递以及实际应用五个方面，并讨论了BIM技术在实际设计施工过程的应用。将BIM技术运用到北京世界园艺博览会国际馆多专业的模型设计中，有效地解决碰撞、技术交底等问题，分析BlM技术在工程项目中的综合应用。
[关键词] BIM技术 CAD技术 对比 差异
BIM（Building Information Modeling）技术是以建设工程项目的各种相关信息数据为基础建立的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。其具有可视化、协调性、模拟性、可出图性等特点。而以CAD技术作为代表的传统建筑软件基本采用二维平面图的表现形式，只有在需要一些特定分析计算时，才会使用到三维模型。
近年来，随着科学技术的发展，建筑形状和功能越来越复杂，给建筑设计和施工带来了极大的挑战。建筑项目的建造不仅包括基础建筑模型的建立，还涉及许多复杂工程，如钢结构工程、幕墙工程、安装工程等。随着信息化手段逐渐成熟，计算机将虚拟模型转化为现实的手段也愈加成熟，在建筑行业应用BIM也逐渐被人推广。相关建筑部门则在一直积极推进BIM和其他信息技术等在建筑业的应用，以期改善目前建筑工程施工现状。住房和城乡建设部于2011年发布的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》明确提出，到2020年末，以国有资金投资为主的大中型建筑等新立项项目的BIM集成应用比率应达到90%。
一、BIM与CAD概述
（一）BIM概述
BIM是计算机信息模型（Building InformationModeling）的简称，是运用三维数字技术，对建筑构件进行全方位模拟，相较于传统的计算机辅助绘制矢量图形有本质的区别，最大的特征是能够结合从建筑方案阶段到暖通给排水设计阶段，再到结构施工阶段进行协同设计。因此，BIM可以理解为在建筑工程生命周期中不同阶段的数字化模型以及针对这些模型的信息集成和协同处理过程，也称为建筑信息模型处理过程。
（二）CAD概述
传统的CAD的应用主要集中在绘制二维的几何信息，便于绘图表达，却难以实现设计行业集成信息的有效处理。当处理极端复杂的建筑设计，尤其是处理工程管理中的行政和管理费用时，CAD中技术模型的信息质量十分依赖设计者的专业水平和使用者信息的有效输入。
二、BIM和CAD的对比
（一）表现形式的差异
CAD仅能表达建筑模型的几何信息（点、线、面、体等几何元素），而BIM主要以工程的基本单元（如建筑结构构件）为对象，通过参数的形式进行模型构建，包括建筑的几何信息和非几何信息（造价、能耗参数、运营时间等）;CAD主要是“绘图”;BIM的建模方式是“组装”;CAD可以建立3D模型，但一个单独的3D模型并不能够称为BIM，而BIM也不一定非要以3D形式表达，可以是4D，SD，6D，甚至是nD。
CAD基本是以二维平面图为主的变现形式，图纸是以点、线、面的组合呈现给项目各参与方，这些信息复杂且需要较强的专业知识，对非专业人士来说很难理解图纸含义。而BIM是采取的三维建模的表现形式，可将设计方案具体化，降低了从二维到三维转化的难度。使用相应BIM软件并搭配时间等信息因素进行施工现场模拟或以虚拟现实转化的方式让大家对项目中的空间关系、设备设施位置等一目了然。
（二）全寿命周期变更及时性的差异
传统CAD图纸在设计变更的时候，即使是简单的修改图元大小，都需要再次对图纸进行绘制，或者通过拉伸裁剪等命令进行修改。而BIM技术通过参数化的方式进行建模，模型中任何构件都拥有建筑信息及属性，如果修改，只需要对软件的属性选项进行更改，可以根据要求，方便陕速调节构件的尺寸、颜色、样式等。
BIM在设计者设计完成之初，施工之前就可以进行碰撞检测，对及时发现构件冲突发生点或有错误之处进行设计修正或者预防性的处理，降低工程风险。另外，BIM建模还可以直接用于施工，如应用在施工过程中的工地实际进度和计划进度对比，施工阶段一旦出现问题可利用BIM模型来解决，新的信息也能同步更新到BIM模型中去。在传统模式下，施工阶段与运营阶段建筑物信息很难有关联，但运用BIM模型可直接把设计施工运营整体连接，业主也能通过建筑模型简单了解建筑物各方信息。其作为大型数据库的特性，将设计信息完整的保留于BIM模型中，除整个工程施工阶段亦可将信息让生命周期中各个阶段使用。
（三）统筹全专业关联性的差异
传统CAD技术就因为缺乏高度的关联性，只能针对不同阶段、不同专业分别建立模型，各个模型之间的联系只能靠人工进行，操作非常繁琐，工程量巨大。尤其是在项目体量大、结构复杂时，一旦发现某处设计不合理，需要经过多人、长时间的去修改与之相关图元中的所有构件属性，既浪费时间还浪费成本。而BIM技术的构件则具有高度关联性，模型中的任何对象的有所改动都会反馈到整个项目模型当中，相关对象会连动修正。发现构件有问题只需要进行属性调整，随后与之相关的构件都会发生变化，自动配适，如包围着某房间的墙，墙若被删除，则房间为非闭合空间，就会有错误提示，告知用户有错误发生;调整天花板的高度后，门、窗等以天花板高度为基准构件的尺寸和位置也会随之变化。这种关联性让BIM提高了工作效率，降低了人为错误，保证模型的高度统一性。
（四）信息交流传递的差异
CAD的信息表一般是采用二维电子图纸和表格相结合的方式，不具备专业知识技能的人很难看懂。而且在保存的时候具有一定的时效性，容易损坏或丢失。而BIM则是以可视化的3D模型为基础，该模型可视为一大型数据库，因此用户可直接从模型中读取所需要的信息，如门窗数量的计算统计，将其以类似Excel的表格化方式呈现，并可产出材料明细表以记事本格式供使用者进行分析使用。基于工程设计具体化，让设计者更能具体呈现其设计构想与概念以及预期完成的成果，与业主及施工单位的沟通更加清楚，减少彼此问数据反复修改的次数，缩短设计周期，施工单位对设计的误解也会减少，进而提升设计效率与质量。BIM可以与云端技术相结合，为业主提供更加快速与准确的决策，存储于云端之后可以长期保存，隨时随意调取。与此同时，因为BIM的数字化、参数化技术，所以可将项目中各个构件的数据信息纳入其中，让建筑整体不仅展现出空间中的几何特性，也呈现出建筑的物理特性及功能特性。大大丰富了建筑元素，即便是缺乏专业知识的人员也能读懂，并且模型对象的信息是以属性的方式存于BIM数据库中，故可让使用者直接读取其所需要的信息，无须经过人为的判读，减少人为因素产生的错误。 （五）实际工程应用的差异
CAD主要应用在二维图纸效果的展示及设计修改，不同专业之间无沟通，导致图纸设计有可能出现信息缺漏以及各专业协调出现问题;而BIM的碰撞检测是通过FUZOR等软件进行实时漫游观察，发现问题并及时进行处理，减少各专业相互碰撞问题，提高工作效率。还可进行技术交底，在三维模型查看复杂的构件节点，对施工重难点分部分项工程技术工艺进行模拟，采取模型对施工人员交底，便于理解和掌握。BIM也可以同VR技术结合，将Revit建模的二维视图转化为虚拟三维模型，为使用者提供相互交融的设计过程，增强体验感。
三、应用举例
（一）工程概况
本工程为2019年中国北京世界园艺博览会场馆（国际馆），项目地处北京市延庆区，世纪园艺轴中部，紧邻中国馆和演艺中心。地上两层为展览用房，地下一层为停车场及机房，总建筑面积约22000m2，建筑高度23.65m。结构类型为钢框架结构、剪力墙结构、框架一剪力墙结构。由于国际馆结构较复杂，管线综合较多，通过相关软件可以有效解决在三维碰撞中产生的问题，并及时进行修改。
（二）模型的构建及多专业碰撞检查
1.三维模型的建立。根据二维图纸在Revit中先建立一个有标准轴网的中心文件，建筑、结构、水暖电各个专业的建模都以这个中心文件各自建模，最后再建一个统一文件将各专业的模型链接到一起，实现模型的整合。图1是将建筑结构及水暖电各专业模型整合到一个中心文件里形成的全专业模型。
2.多专业碰撞分析。碰撞主要包括专业与专业间的碰撞，专业内部的碰撞以及构件的碰撞，其中碰撞还分为硬性碰撞与间隙碰撞，FUZOR主要用于硬碰撞的相关问题，对于管线较多工程，利用FUZOR实时模拟比较容易操作，而且更利于深刻了解，观察到的问题更加直观方便并可及时进行处理。将国际馆模型导人到FUZOR中，可以及时的通过操纵软件中人物以大众视角观察管线综合碰撞问题、构件位置叠合问题以及建筑与结构所产生的位置偏差问题。
3.技术交底。在施工过程中有许多复杂节点，而采取模型对施工人员交底，便于施工过程的顺利开展，而这种技术交底可以采用鲁班钢筋及鲁班节点两个软件进行。首先通过鲁班钢筋软件进行结构建模，然后选取复杂钢筋节点位置进行属性查看，可简单看出钢筋种类、级别、直径、长度，并且挂接至BIM模型中相应位置，这样就可以进行基于BIM模型的可视化施工指导。
4.效果展示。把三维模型导入到Lumion中，根据设计进行简单的室内装饰装修，将VR与Lumion建立连接后，就可以通过VR眼镜看到设计预期的建筑場景，充分展现国际馆项目的实际效果，这种“BIM+VR”的技术充分实现了由虚拟3D效果到实际效果的转变。图2是通过Lurmon渲染出来的国际馆效果图。
四、结语
通过BIM技术在国际馆的应用，我们可以得出其在应用方面已经逐步成熟，并已开始运用于实际施工项目，其从根本上解决了CAD技术中二维图纸抽象理解的问题，对于大多数缺少相关专业知识的工作人员能更好的理解图纸。而且在解决碰撞问题上更加的清晰明了，节省了大量修图返图的过程，提高了工作效率，是建筑设计方面一个重大的进步。在施工方面通过使用复杂构建节点的BIM模型三维查看技术，在很大程度上减少了现场施工人员操作的复杂性，节约了施工时间的同时也保证了施工质量。在运维方面，减轻了日后构件维护修理的难度，并且通过将二维转换成三维的表现形式，沟通虚拟和现实，为业主提供相互交融的设计过程，其沉浸式的体验加强了可视化，提升了单BIM的应用效果。但BIM技术依旧存在不足，BIM的协同设计需要全专业人员相互配合共同合作，而现在对于BIM了解并熟练应用的专业人员数量有限，BIM的发展虽然处于上升阶段但实行程度不够，单只多方的协调也不够。相关数据库以及IFC标准数据格式发展依旧不成熟，需要加速落实相关标准，在软件应用方面还需要广泛的学习和推广。应当让BIM技术在设计、施工、运营全过程的使用成为常态，充分融入到日常施工应用中。
[关键词] BIM技术 CAD技术 对比 差异
BIM（Building Information Modeling）技术是以建设工程项目的各种相关信息数据为基础建立的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。其具有可视化、协调性、模拟性、可出图性等特点。而以CAD技术作为代表的传统建筑软件基本采用二维平面图的表现形式，只有在需要一些特定分析计算时，才会使用到三维模型。
近年来，随着科学技术的发展，建筑形状和功能越来越复杂，给建筑设计和施工带来了极大的挑战。建筑项目的建造不仅包括基础建筑模型的建立，还涉及许多复杂工程，如钢结构工程、幕墙工程、安装工程等。随着信息化手段逐渐成熟，计算机将虚拟模型转化为现实的手段也愈加成熟，在建筑行业应用BIM也逐渐被人推广。相关建筑部门则在一直积极推进BIM和其他信息技术等在建筑业的应用，以期改善目前建筑工程施工现状。住房和城乡建设部于2011年发布的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》明确提出，到2020年末，以国有资金投资为主的大中型建筑等新立项项目的BIM集成应用比率应达到90%。
一、BIM与CAD概述
（一）BIM概述
BIM是计算机信息模型（Building InformationModeling）的简称，是运用三维数字技术，对建筑构件进行全方位模拟，相较于传统的计算机辅助绘制矢量图形有本质的区别，最大的特征是能够结合从建筑方案阶段到暖通给排水设计阶段，再到结构施工阶段进行协同设计。因此，BIM可以理解为在建筑工程生命周期中不同阶段的数字化模型以及针对这些模型的信息集成和协同处理过程，也称为建筑信息模型处理过程。
（二）CAD概述
传统的CAD的应用主要集中在绘制二维的几何信息，便于绘图表达，却难以实现设计行业集成信息的有效处理。当处理极端复杂的建筑设计，尤其是处理工程管理中的行政和管理费用时，CAD中技术模型的信息质量十分依赖设计者的专业水平和使用者信息的有效输入。
二、BIM和CAD的对比
（一）表现形式的差异
CAD仅能表达建筑模型的几何信息（点、线、面、体等几何元素），而BIM主要以工程的基本单元（如建筑结构构件）为对象，通过参数的形式进行模型构建，包括建筑的几何信息和非几何信息（造价、能耗参数、运营时间等）;CAD主要是“绘图”;BIM的建模方式是“组装”;CAD可以建立3D模型，但一个单独的3D模型并不能够称为BIM，而BIM也不一定非要以3D形式表达，可以是4D，SD，6D，甚至是nD。
CAD基本是以二维平面图为主的变现形式，图纸是以点、线、面的组合呈现给项目各参与方，这些信息复杂且需要较强的专业知识，对非专业人士来说很难理解图纸含义。而BIM是采取的三维建模的表现形式，可将设计方案具体化，降低了从二维到三维转化的难度。使用相应BIM软件并搭配时间等信息因素进行施工现场模拟或以虚拟现实转化的方式让大家对项目中的空间关系、设备设施位置等一目了然。
（二）全寿命周期变更及时性的差异
传统CAD图纸在设计变更的时候，即使是简单的修改图元大小，都需要再次对图纸进行绘制，或者通过拉伸裁剪等命令进行修改。而BIM技术通过参数化的方式进行建模，模型中任何构件都拥有建筑信息及属性，如果修改，只需要对软件的属性选项进行更改，可以根据要求，方便陕速调节构件的尺寸、颜色、样式等。
BIM在设计者设计完成之初，施工之前就可以进行碰撞检测，对及时发现构件冲突发生点或有错误之处进行设计修正或者预防性的处理，降低工程风险。另外，BIM建模还可以直接用于施工，如应用在施工过程中的工地实际进度和计划进度对比，施工阶段一旦出现问题可利用BIM模型来解决，新的信息也能同步更新到BIM模型中去。在传统模式下，施工阶段与运营阶段建筑物信息很难有关联，但运用BIM模型可直接把设计施工运营整体连接，业主也能通过建筑模型简单了解建筑物各方信息。其作为大型数据库的特性，将设计信息完整的保留于BIM模型中，除整个工程施工阶段亦可将信息让生命周期中各个阶段使用。
（三）统筹全专业关联性的差异
传统CAD技术就因为缺乏高度的关联性，只能针对不同阶段、不同专业分别建立模型，各个模型之间的联系只能靠人工进行，操作非常繁琐，工程量巨大。尤其是在项目体量大、结构复杂时，一旦发现某处设计不合理，需要经过多人、长时间的去修改与之相关图元中的所有构件属性，既浪费时间还浪费成本。而BIM技术的构件则具有高度关联性，模型中的任何对象的有所改动都会反馈到整个项目模型当中，相关对象会连动修正。发现构件有问题只需要进行属性调整，随后与之相关的构件都会发生变化，自动配适，如包围着某房间的墙，墙若被删除，则房间为非闭合空间，就会有错误提示，告知用户有错误发生;调整天花板的高度后，门、窗等以天花板高度为基准构件的尺寸和位置也会随之变化。这种关联性让BIM提高了工作效率，降低了人为错误，保证模型的高度统一性。
（四）信息交流传递的差异
CAD的信息表一般是采用二维电子图纸和表格相结合的方式，不具备专业知识技能的人很难看懂。而且在保存的时候具有一定的时效性，容易损坏或丢失。而BIM则是以可视化的3D模型为基础，该模型可视为一大型数据库，因此用户可直接从模型中读取所需要的信息，如门窗数量的计算统计，将其以类似Excel的表格化方式呈现，并可产出材料明细表以记事本格式供使用者进行分析使用。基于工程设计具体化，让设计者更能具体呈现其设计构想与概念以及预期完成的成果，与业主及施工单位的沟通更加清楚，减少彼此问数据反复修改的次数，缩短设计周期，施工单位对设计的误解也会减少，进而提升设计效率与质量。BIM可以与云端技术相结合，为业主提供更加快速与准确的决策，存储于云端之后可以长期保存，隨时随意调取。与此同时，因为BIM的数字化、参数化技术，所以可将项目中各个构件的数据信息纳入其中，让建筑整体不仅展现出空间中的几何特性，也呈现出建筑的物理特性及功能特性。大大丰富了建筑元素，即便是缺乏专业知识的人员也能读懂，并且模型对象的信息是以属性的方式存于BIM数据库中，故可让使用者直接读取其所需要的信息，无须经过人为的判读，减少人为因素产生的错误。 （五）实际工程应用的差异
CAD主要应用在二维图纸效果的展示及设计修改，不同专业之间无沟通，导致图纸设计有可能出现信息缺漏以及各专业协调出现问题;而BIM的碰撞检测是通过FUZOR等软件进行实时漫游观察，发现问题并及时进行处理，减少各专业相互碰撞问题，提高工作效率。还可进行技术交底，在三维模型查看复杂的构件节点，对施工重难点分部分项工程技术工艺进行模拟，采取模型对施工人员交底，便于理解和掌握。BIM也可以同VR技术结合，将Revit建模的二维视图转化为虚拟三维模型，为使用者提供相互交融的设计过程，增强体验感。
三、应用举例
（一）工程概况
本工程为2019年中国北京世界园艺博览会场馆（国际馆），项目地处北京市延庆区，世纪园艺轴中部，紧邻中国馆和演艺中心。地上两层为展览用房，地下一层为停车场及机房，总建筑面积约22000m2，建筑高度23.65m。结构类型为钢框架结构、剪力墙结构、框架一剪力墙结构。由于国际馆结构较复杂，管线综合较多，通过相关软件可以有效解决在三维碰撞中产生的问题，并及时进行修改。
（二）模型的构建及多专业碰撞检查
1.三维模型的建立。根据二维图纸在Revit中先建立一个有标准轴网的中心文件，建筑、结构、水暖电各个专业的建模都以这个中心文件各自建模，最后再建一个统一文件将各专业的模型链接到一起，实现模型的整合。图1是将建筑结构及水暖电各专业模型整合到一个中心文件里形成的全专业模型。
2.多专业碰撞分析。碰撞主要包括专业与专业间的碰撞，专业内部的碰撞以及构件的碰撞，其中碰撞还分为硬性碰撞与间隙碰撞，FUZOR主要用于硬碰撞的相关问题，对于管线较多工程，利用FUZOR实时模拟比较容易操作，而且更利于深刻了解，观察到的问题更加直观方便并可及时进行处理。将国际馆模型导人到FUZOR中，可以及时的通过操纵软件中人物以大众视角观察管线综合碰撞问题、构件位置叠合问题以及建筑与结构所产生的位置偏差问题。
3.技术交底。在施工过程中有许多复杂节点，而采取模型对施工人员交底，便于施工过程的顺利开展，而这种技术交底可以采用鲁班钢筋及鲁班节点两个软件进行。首先通过鲁班钢筋软件进行结构建模，然后选取复杂钢筋节点位置进行属性查看，可简单看出钢筋种类、级别、直径、长度，并且挂接至BIM模型中相应位置，这样就可以进行基于BIM模型的可视化施工指导。
4.效果展示。把三维模型导入到Lumion中，根据设计进行简单的室内装饰装修，将VR与Lumion建立连接后，就可以通过VR眼镜看到设计预期的建筑場景，充分展现国际馆项目的实际效果，这种“BIM+VR”的技术充分实现了由虚拟3D效果到实际效果的转变。图2是通过Lurmon渲染出来的国际馆效果图。
四、结语
通过BIM技术在国际馆的应用，我们可以得出其在应用方面已经逐步成熟，并已开始运用于实际施工项目，其从根本上解决了CAD技术中二维图纸抽象理解的问题，对于大多数缺少相关专业知识的工作人员能更好的理解图纸。而且在解决碰撞问题上更加的清晰明了，节省了大量修图返图的过程，提高了工作效率，是建筑设计方面一个重大的进步。在施工方面通过使用复杂构建节点的BIM模型三维查看技术，在很大程度上减少了现场施工人员操作的复杂性，节约了施工时间的同时也保证了施工质量。在运维方面，减轻了日后构件维护修理的难度，并且通过将二维转换成三维的表现形式，沟通虚拟和现实，为业主提供相互交融的设计过程，其沉浸式的体验加强了可视化，提升了单BIM的应用效果。但BIM技术依旧存在不足，BIM的协同设计需要全专业人员相互配合共同合作，而现在对于BIM了解并熟练应用的专业人员数量有限，BIM的发展虽然处于上升阶段但实行程度不够，单只多方的协调也不够。相关数据库以及IFC标准数据格式发展依旧不成熟，需要加速落实相关标准，在软件应用方面还需要广泛的学习和推广。应当让BIM技术在设计、施工、运营全过程的使用成为常态，充分融入到日常施工应用中。