研究生课程考核试卷
（适用于课程论文、提交报告）
科目：建设工程信息技术教师：XXXXX 姓名：XXXX学号：XXXXXXXXX
专业：技术经济及管理类别：（学术）学位 上课时间： 2016年5月至 2016年6月 考生成绩：
卷面成绩
阅卷评语：
阅卷教师 (签名)
平时成绩 课程综合成绩
重庆大学研究生院制
建设工程信息技术课程论文 结合案例分析BIM和3D打印在我国建筑领域的应用
结合案例分析BIM和3D打印在我国建筑领域的应用
摘要：众所周知，建筑业是我国支柱产业之一，建筑业的发展对我国国民经
济的发展影响巨大。随着现代技术和科技的进步，建筑业也开始将一些新兴技术引用到建设过程中，目前普遍应用于建筑领域的新技术中就包括BIM和3D打印。本文首先通过介绍BIM和3D打印的概念和发展，对其进行基本的了解；然后分析其目前在我国的发展现状及在建筑领域中的应用；接着通过案例介绍BIM和3D打印在建筑领域的应用实现过程；最后根据以上分析，总结经验教训分析BIM和3D打印在中国建筑领域的发展前景。
关键字：建筑领域；BIM；3D打印
在建筑领域中，随着市场竞争的日益激烈，使得业主和设计单位、施工单位都更多地关注降低成本、提高质量、缩短周期等一系列内在增效的办法，促使企业更多地采用新技术。随着计算机硬件技术和三维图形图像技术的快速发展，计算机能快速处理大数据、高性能的图形图像等，一些原来只能在工作站运行的复杂的三维造型软件、计算分析、仿真模拟等软件纷纷推出微机版本[1]。所以在建筑工程领域，融合了三维建模、可视化、仿真、数据交换等技术，迎来了新一轮围绕BIM和3D打印等的技术变革。目前，世界上很多国家都非常重视BIM和3D打印技术的利用和改进，推广其在建设工程领域中的广泛应用，尤其是在产品设计和研发阶段。在我国BIM和3D打印也受到了很多关注，并开始在一些大型复杂工程的设计和施工中应用。
1BIM技术及3D打印的基本介绍 1.1概念
BIM即建筑信息模型（BuildingInformationModeling），是以建筑工程项目的各项
相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，从而使工程技术人员对各种建筑信息作出准确的理解和积极及时的应对[2]，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。
3D打印（3 DimensionalPrinting）它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状
金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印作为一种通俗化名称，从成型方法方面来说属于快速成型，其实质是增材制造技术。
1
建设工程信息技术课程论文 结合案例分析BIM和3D打印在我国建筑领域的应用
它本来是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”，但是目前已经应用到了建筑业，并因为其具有比传统建造模式节约成本和时间且更加环保等优点而得到广泛的推广。运用该技术进行生产的特征是：应用计算机软件，设计出立体的数据模型，然后通过特定的成型设备（俗称“3D打印机”），用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品[3]
1.2起源及发展
BIM的起源及发展：从1975年“BIM之父”——乔治亚理工大学的Charles Eastman教授创建了BIM理念至今，BIM技术的研究经历了三大阶段：萌芽阶段、
产生阶段和发展阶段。BIM理念的启蒙，受到了1973年全球石油危机的影响，美国全行业需要考虑提高行业效益的问题，为提高建筑业的建设效率和生产效益，
1975年“BIM之父”Eastman教授在其研究的课题“Building Description System”中
提出“a computer—based description of-abuilding”，以便于实现建筑工程的可视化和量化分析，提高工程建设效率。经过20年，欧洲和北美对BIM理念的研究热潮不断，最终由G·A·van Nederveen和F·P·Tolman教授总结出“BIM——建筑信息模型”一词作为将建筑与信息技术相结合的思想凝结，但流传速度较慢。直到2002年，Autodesk公司正式发布《BIM白皮书》后，由BIM教父——Jerry Laiserin对BIM的内涵和外延进行界定并把BIM一词推广流传，如表1.1所示。当前，国内外对
BIM技术的研究还处于发展阶段，我国进入BIM研究的国际阵营以后，结合BIM
技术进行项目管理的研究刚刚起步，而结合BIM与项目运营管理的研究更为稀少[4]。
表1.1 BIM理念的发展历程
阶段划分 萌芽阶段
代表人
BIM之父——charles Eastman
代表成就
核心观点
a computer-based description of a building[5] (用计算
提出BIM理念 机代替手工做图)
building referenee model consists of 8 general kernel and view dependent aspect models[6] (结合“建筑产品模型”和“产品信息模型”的里面，将需要的
创造“the term 建筑信息模型分解，让各个参与方共建“建筑信of BIM” 息模型”) 推广“BIM”的使用
BIM is a business process,not a software program[7] (强调BIM不只是软件，更是一个管理过程)
产生阶段 发展阶段
G·A·Van Nederveen&F·Tolman BIM教父——Jerry Laiserin
3D的起源及发展：3D打印技术的概念最早出现在20世纪70～80年代，当时
被称为“快速成型”技术。1986年，Chuck Hull发明了立体光刻工艺（SLA），并获得专利。同年，他成立世界上第一家3D打印公司—3D Systems。1988年，3D Systems公司生产出世界上第一台3D打印机SLA-250。同年，ScottCr ump发明了另外一种3D打印技术—熔融沉积成形（FDM），随后也成立了一家名为Stratasys的3D打印
2
建设工程信息技术课程论文 结合案例分析BIM和3D打印在我国建筑领域的应用
技术公司。1989年，C．R．Dechard博士发明了选区激光烧结技术（SLS）。1991年，麻省理工大学教授EmanuaI Sachs发明了三维打印技术（3DP）。1995年，麻省理工大学毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨打印机方案，把约束溶剂挤压到粉末床，随后创立了现代的三维打印企业ZCorporation。1996年，3D Systems、
Stratasys、Z Corporation分别推出了型号为Actua 2100、Genisys、2402的三款3D打印
机，第一次使用了“3D打印机”的名称。2005年，Z Corporation推出了世界上第一台离精度彩色3D打印机—SpeCTRum 2510，同年，英国巴恩大学的Adrian Bowyer发起了开源3D打印项目RepRap，目标是通过3D打印机本身，能够制造出另一台
3D打印机。2008年，第—个基于RepRap的3D打印机发布，代号为“Darwin”，
它能够打印自身50%元件，体积仅—个箱子大小。2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的无人飞机。2012年12月，美国分布式防御组织成功测试了3D打印的枪支弹夹。2013年5月29日，世界3D打印技术产业联盟在北京成立，标志着3D打印技术进入全球合作的阶段。2014年10月10日，世界首款3D打印汽车—“斯特拉迪”在纽约街头试行[8]。
1.3特点
1.3.1 BIM的特点
BIM具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。
可视化：可视化即“所见所得”的形式，对于建筑行业来说，可视化的真正运用在建筑业的作用是非常大的，例如经常拿到的施工图纸，只是各个构件的信息在图纸上的采用线条绘制表达，但是其真正的构造形式就需要建筑业参与人员去自行想象了。在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以，可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。
协调性：这是建筑业中的重点内容，不管是施工单位还是业主及设计单位，无不在做着协调及相配合的工作。BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如：电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。
模拟性：模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，在施工阶段，BIM还可以模拟方案实施，尽可能的提高施工方案的可实施性。
优化性：事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，现
3
建设工程信息技术课程论文 结合案例分析BIM和3D打印在我国建筑领域的应用
代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。包括：项目方案优化、项目设计变更造成的工期及造价优化、可出图性以及各专业施工碰撞改进方案。
可出图性
BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出如下图纸：（l）综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）；（2）综合结构留洞图（预埋套管图）；（3）碰撞检查侦错报告和建议改进方案。
1.3.2 3D打印技术的特点
由3D打印技术的设计和制作流程可以看出（如图1-1所示），3D打印技术涉及信息技术、材料科学、精密机械等多个方面。该技术的主要特点是可直接根据计算机图形数据，通过增材制造的方法生成各种形状的产品[8]。与传统的减材制造相比，3D打印不仅可以提高材料利用率，还可以用更短的时间制造出比较复杂的产品。优点是：无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本，并具有更高的打印精度。
图1-1 3D打印设计和制作流程
2 BIM及3D打印在我国的发展现状
BlM技术进入我国可以追溯到2004年，当时，在某跨国软件公司的支持下，我国出版了首套系统介绍BIM技术的丛书。之后，随着我国“十五”科技攻关计划及“十一五”科技支撑计划的开展，BlM技术开始应用于部分示范工程[9]。目前我国建设领域对BIM技术的应用主要是在设计阶段。设计阶段BIM技术的应用，集中于方案展示、异形设计建模、异形建筑物工程图表达等方面，主要是大型复杂建设项目才会有应用BIM技术的需求。设计院并没有开始大面积普及应用BIM
4
结合案例分析BIM和3D打印在我国建筑领域的应用
