論BIM技術在未來建筑設計應用中的技術難題與解決對策

【摘要】BIM技術對未來建筑設計的促進作用表現(xiàn)在其具有可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性方面。但BIM技術對未來建筑設計的應用中存在著應用軟件問題、標準問題、應用模式問題等，需要通過BIM技術與各參與方相互合作、實施BIM的不同設計階段、進行協(xié)同設計、進行協(xié)同作業(yè)、推進BIM服務商加以解決。

【關鍵詞】BIM技術；建筑設計；技術難題；解決對策

一、BIM技術及其對未來建筑設計的促進作用

BIM技術（建筑信息模型Building Information Modeling）是以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎，進行建筑模型的建立。BIM技術在上世紀90年代起源于國外，其基本思想是在計算機上進行建筑設計時，不再是對線段、弧線、圓等基本圖元進行操作，而是對帶有屬性信息的建筑構件進行操作。BIM技術的核心是基于該技術的建筑工程應用軟件，典型的基于BIM技術的建筑工程應用軟件有美國Autodesk公司的Revit系列軟件，匈牙利Graphisoft公司的ArchiCAD軟件等。

目前，BIM技術已經(jīng)在學術界、建筑界和軟件開發(fā)商中獲得共識，并在國外建筑行業(yè)進行廣泛應用。BIM技術是一個提供協(xié)同設計、提高設計效率的得力工具平臺，能有效提高建筑設計效率和設計品質。[1]BIM技術對未來建筑設計的促進作用表現(xiàn)在其具有可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性方面?？梢暬础八娝谩钡男问?，BIM技術提供了可視化的思路，讓人們將以往的線條式的構件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們的面前。BIM的協(xié)調作用很廣泛，除了解決各專業(yè)間的碰撞問題，它還可以解決例如電梯井布置與其他設計布置及凈空要求的協(xié)調，防火分區(qū)與其他設計布置的協(xié)調，地下排水布置與其他設計布置的協(xié)調等。模擬性并不是只能模擬設計出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實世界中進行操作的事物。優(yōu)化和BIM也不存在實質性的必然聯(lián)系，事實上整個設計、施工、運營的過程就是一個不斷優(yōu)化的過程，但在BIM的基礎上可以做更好的優(yōu)化、更好地做優(yōu)化?？沙鰣D性方面，BIM并不是為了出大家日常多見的建筑設計院所出的建筑設計圖紙及一些構件加工的圖紙，而是通過對建筑物進行了可視化展示、協(xié)調、模擬、優(yōu)化以后，可以幫助業(yè)主出圖紙，如綜合管線圖等。

二、BIM技術在我國未來建筑設計應用中可能遇到的技術難題

自Autodesk公司提出BIM概念以來，我國建筑業(yè)積極學習并使用該技術。目前國內多數(shù)大型設計院都在使用或正嘗試使用BIM技術進行協(xié)同設計，但中小設計院使用BIM相對較少。綜合來看，BIM技術在我國可能遇到的技術難題有：

1.應用軟件問題

發(fā)達國家基于BIM技術的軟件已經(jīng)比較成熟，多數(shù)軟件已經(jīng)進入我國市場，但僅僅依靠它們是不夠的。一方面，這些軟件目前還不能很好地滿足我國設計規(guī)范的要求，另一方面，也是最重要的方面，是我國必須形成有自主知識產權的應用軟件，這樣不僅可以制造新的經(jīng)濟增長點，也可以避免受制于人。目前在國家“十一五”支撐計劃中已經(jīng)包含了這樣的應用軟件的研究課題，在產業(yè)政策中也需要體現(xiàn)出對發(fā)展基于BIM技術的重視，以便推動我國企業(yè)發(fā)展這方面的技術。

2.標準問題

BIM技術促使建筑設計業(yè)發(fā)生翻天覆地的變化，形成一次前所未有的信息革命。[2]目前作為BIM數(shù)據(jù)標準，IFC標準在國際上已日趨成熟，在此基礎上，美國提出了NBIMS標準。在美國，由于像Autodesk這樣的大型軟件開發(fā)商提供了成套的軟件，軟件之間可以直接交換數(shù)據(jù)，因而這樣的標準的重要性沒有體現(xiàn)出來。實際上，因為BIM數(shù)據(jù)將應用于建筑工程的全生命期，時間跨度大多均為50年以上，從長遠看，依靠某一個廠商支持的數(shù)據(jù)標準是不可取的。對于我國，因為沒有像Autodesk這樣的大型軟件開發(fā)商，所以需要鼓勵更多的軟件參與到基于BIM的應用軟件開發(fā)中，為此頒布數(shù)據(jù)標準可以保證應用軟件的數(shù)據(jù)互通。目前，在這方面我國只是引進了IFC標準的平臺部分，對國外標準的研究還比較薄弱，結合我國建筑工程的實際對標準進行拓展的工作更加缺乏。同時，業(yè)界也應該意識到，在實際過程中，不僅需要像IFC一樣的技術數(shù)據(jù)標準，還需要較高層次的應用標準，例如三維建筑設計標準，才能更好地滿足BIM技術的應用需求。

3.應用模式問題

應用模式問題可以再劃分為兩個方面：一方面是技術應用模式，現(xiàn)實中容易走向兩個極端，一個極端是，只是小打小鬧地在建筑工程的局部環(huán)節(jié)應用BIM技術，例如只將其應用于進行碰撞檢測，這樣做不利于充分地利用BIM技術帶來的、可以共享三維模型數(shù)據(jù)的好處；另外一個極端是，動輒求大求全，恨不得用一個軟件或少數(shù)幾個軟件解決建筑工程施工階段、甚至全生命期的所有問題。這也沒有必要，因為任何事情都不可能盡善盡美，任何人均不可以包打天下。解決這樣的問題的關鍵是去實踐，只要能夠滿足實際要求，即可以作為有效的技術。另一方面是實踐應用模式。上述IPD模式即是一個成功的例子。IPD模式把業(yè)主、設計方、總承包商和分包商集合在一起，通過利用BIM技術，可以在建筑工程中收到很好的效果。即使在國外，也是通過摸索，最終形成了相應的合約模板，才使得IPD的推廣應用成為可能。在我國，這樣做能夠收到預期的效果，還不好說。在我國，即使解決了BIM的技術問題，為推廣IPD還需要完成很多工作。這主要是因為，我國建筑工程的發(fā)包模式、相關法規(guī)和政策與國外均不盡相同。當然，只要勇于實踐和探索，通過努力，完全有可能創(chuàng)造出適合我國情況、更加有效的應用模式。

4.設計方的障礙

來自設計方的不利因素主要有三個方面：一是設計單位使用BIM技術需投入一定的時間和資金來建立設計工作新流程，培養(yǎng)具有BIM理念和技術的設計人員，同時要加大設施費投入。二是設計方對于同一工種之間的協(xié)作設計基本都可以實現(xiàn)，但在不同工種之間進行協(xié)調存在一定難度。三是建筑師和工程師設計理念的轉變不容易。從2D設計到3D設計，從相對獨立的設計到協(xié)同設計，實現(xiàn)BIM技術要求設計師們完成兩個轉變。思維定勢在短時間里改變確非易事。

5.來自BIM技術支持的障礙

BIM軟件供應商由于各種原因不可能對國內客戶提供長期并充分的技術支持，國內客戶需求的差異性和建設項目的單一性導致BIM技術推廣困難。

三、BIM技術在建筑設計應用中技術難題的解決對策

解決以上問題，要從我國現(xiàn)有的技術基礎背景出發(fā)，著力做好以下工作：

1.使BIM技術與各參與方相互合作

BIM技術要與各參與方進行相互合作，構成BIM技術系統(tǒng)。各參與方的相互合作會促使BIM技術在內容上更加豐富、功能上不斷完善，通過系統(tǒng)的開放性與交互性不斷提升BIM技術的運用范圍和應用領域。軟件公司、設計院、科研院校以及業(yè)主承包商相互溝通，相互了解需求，實現(xiàn)彼此所需要的功能，最終不斷推動BIM技術的發(fā)展。BIM技術一開始是指一種設計理念和工作模式。BIM技術使用的主力是設計機構，其社會認同度和發(fā)展生命力，來自設計領域的普遍應用，并不斷在使用中促進其功能完善、技術更新。

2.實施BIM的不同設計階段

建筑設計階段實施BIM的最終結果一定是所（下轉第251頁）（上接第236頁）有設計師將其應用到設計全程。但在目前尚不具備全程應用條件的情況下，局部項目、局部專業(yè)、局部過程的應用將成為未來過渡期內的一種常態(tài)。因此，根據(jù)具體項目設計需求、BIM團隊情況、設計周期等條件，可以選擇在以下不同的設計階段中實施BIM。比如：概念設計階段：在前期概念設計中使用BIM，在完美表現(xiàn)設計創(chuàng)意的同時，還可以進行各種面積分析、體形系數(shù)分析、商業(yè)地產收益分析、可視度分析、日照軌跡分析等。方案設計階段：此階段使用BIM，特別是對復雜造型設計項目將起到重要的設計優(yōu)化、方案對比（例如曲面有理化設計）和方案可行性分析作用。同時建筑性能分析、能耗分析、采光分析、日照分析、疏散分析等都將對建筑設計起到重要的設計優(yōu)化作用。施工圖設計階段：對復雜造型設計等用二維設計手段施工圖無法表達的項目，BIM則是最佳的解決方案。當然在目前BIM人才緊缺、施工圖設計任務重、時間緊的情況下，不妨采用BIM+AutoCAD的模式，前提是基于BIM成果用AutoCAD深化設計，以盡可能保證設計質量。專業(yè)管線綜合：對大型工廠設計、機場與地鐵等交通樞紐、醫(yī)療體育劇院等公共項目的復雜專業(yè)管線設計，BIM是徹底、高效解決這一難題的唯一途徑。可視化設計：效果圖、動畫、實時漫游、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)等項目展示手段也是BIM應用的一部分。

3.進行協(xié)同設計

專業(yè)內3D協(xié)同設計：是一種數(shù)據(jù)級的實時協(xié)同設計模式。即工作組成員在本地計算機上對同一個3D工程信息模型進行設計，每個人的設計內容都可以及時同步到文件服務器上的項目中心文件中，甚至成員間還可以互相借用屬于對方的某些建筑圖元進行交叉設計，從而實現(xiàn)成員間的實時數(shù)據(jù)共享。專業(yè)間3D協(xié)同設計：當每個專業(yè)都有了3D工程信息模型文件時，即可通過外部鏈接的方式，在專業(yè)模型（或系統(tǒng)）間進行管線綜合設計。這個工作可以在設計過程中的每個關鍵時間點進行，因此專業(yè)間3D協(xié)同設計和2D協(xié)同設計同樣是文件級的階段性協(xié)同設計模式。

4.進行協(xié)同作業(yè)

協(xié)同作業(yè)是設計之外的各種設計文件與辦公文檔管理、人員權限管理、設計校審流程、計劃任務、項目狀態(tài)查詢統(tǒng)計等的與設計相關的管理功能，以及設計方與業(yè)主、施工方、監(jiān)理方、材料供應商、運營商等與項目相關各方，進行文件交互、溝通交流等的協(xié)同管理系統(tǒng)。它是提升全產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)效率的重要手段。

5.推進BIM服務商

BIM服務商在項目設計中扮演著“輔助設計”、“協(xié)助設計”、“技術支持”3種角色。隨著BIM在工程建設行業(yè)的普及應用，BIM服務將成為繼效果圖設計服務、模型制作服務等之后又一種新型的服務于建筑設計，且和建筑設計配合更加緊密的服務類型。

參考文獻

[1]肖良麗，等.淺析BIM技術在建筑工程設計中的應用優(yōu)勢[J].工程建筑與設計，2013（1）：74.

[2]王藝瑤.BIM技術的應用[J].江西建材，2015（5）：32.

作者簡介：宋翔宇（1979—），女，河南新鄉(xiāng)人，鄭州市建筑設計院工程師，主要從事建筑設計研究。