淺談建筑信息模型技術(shù)在未來建筑設(shè)計中的應(yīng)用

王世杰　張冉

摘要：

建筑設(shè)計是一個從無到有、反復(fù)修改的過程，隨著非線性、超高層及超大跨度建筑等大型復(fù)雜建筑在我國的相繼發(fā)展，傳統(tǒng)CAD等二維模式下的建筑設(shè)計手段越來越不能滿足當(dāng)今建筑設(shè)計行業(yè)的所需，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計過程必將成為歷史。設(shè)計者貫徹信息模型理念顯得越來越重要。BIM的出現(xiàn)對未來的建筑設(shè)計業(yè)來說將會是一次真正的信息革命。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計；設(shè)計手段；建筑信息模型技術(shù)

未來的世界是一個注重生態(tài)環(huán)保，追求人與人，人與自然整體協(xié)調(diào)發(fā)展的社會，這就要求未來建筑設(shè)計要通過各種手段達(dá)到未來社會所需，然而在我國，建筑總能耗占到了全社會能耗的25%左右，從全球來看40%的二氧化碳排放是由于建筑運(yùn)行產(chǎn)生的。在未來的城市發(fā)展中越來越多的人會對城市中傳統(tǒng)的方盒子建筑失去興趣，少量的另類地標(biāo)性建筑會越來越符合大多數(shù)人的審美傾向。然而另類的地標(biāo)建筑的設(shè)計工程要付出巨大的代價，其復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)方盒子建筑，若僅用現(xiàn)在的CAD二維設(shè)計手段往往無法完成。

以上的這些問題也許在不久的將來都能很輕松地解決。

今天，中國很多大型建筑設(shè)計院里都對一項未來建筑設(shè)計技術(shù)——建筑信息模型（BIM）感興趣，紛紛組織相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，各設(shè)計院之間也經(jīng)常舉行研討會，交流經(jīng)驗心得。

建筑信息模型（BIM——Building Information Modeling）是一種創(chuàng)新的建筑設(shè)計、施工和管理方法。它以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目等各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是數(shù)字技術(shù)在建筑工程中的直接應(yīng)用，作為協(xié)同工作堅實的基礎(chǔ)和平臺。

建筑信息化模型（BIM）可以幫助工程建筑項目提高效率降低風(fēng)險，避免反復(fù)修正帶來的人力物力的浪費(fèi)，并且可以減少工程對環(huán)境的影響，實現(xiàn)綠色設(shè)計、可持續(xù)設(shè)計。BIM對未來的建筑設(shè)計業(yè)來說將會是一次真正的信息革命。

一、基于BIM技術(shù)的建筑可持續(xù)設(shè)計

建筑師只有從設(shè)計初期就開始構(gòu)思建筑設(shè)計的整個過程，擁有可持續(xù)的設(shè)計觀，才能真正做出可持續(xù)的設(shè)計，也才能避免建造中、建成運(yùn)營中的資源浪費(fèi)。但當(dāng)今建筑的復(fù)雜程度，建筑師對整個建構(gòu)過程的主觀判斷或經(jīng)驗往往無法把握，就算建筑在設(shè)計之初就全面地考慮可持續(xù)與形式、功能的完美統(tǒng)一，然而當(dāng)建筑建成后也往往與設(shè)計之初的構(gòu)想差之甚遠(yuǎn)。于是不得不再加入所謂的節(jié)水、節(jié)能等的技術(shù)設(shè)備去達(dá)到目標(biāo)。這必然就付出了不該有的代價，造成了不必要的浪費(fèi)?；贐IM技術(shù)的建筑可持續(xù)設(shè)計，在設(shè)計場地時擴(kuò)大了設(shè)計者整合各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)的能力。在建筑單體設(shè)計時設(shè)計師可以針對每一個特定部分建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量得失進(jìn)行全面的分析，通過BIM模擬建筑物的朝向及開窗設(shè)置進(jìn)而分析房間的采光、通風(fēng)等真實效果。建筑師還可以更準(zhǔn)確地整合多種不同形式的空間、材料及各種系統(tǒng)，使其更好地去滿足使用者生理及心理的健康需求。通過BIM技術(shù)可以最大程度地達(dá)到真正意義上的可持續(xù)性建筑的標(biāo)準(zhǔn)。

二、工程信息直觀化，建造過程可視化

傳統(tǒng)CAD技術(shù)都以二維方式呈現(xiàn)，其表達(dá)的信息要通過專業(yè)人員去讀懂并分析，若在復(fù)雜工程項目中其二維方式表達(dá)的信息超越了專業(yè)人員的讀圖能力及經(jīng)驗上的主觀判斷力，就要依靠三維軟件去輔助表達(dá)工程項目的相關(guān)信息，而且CAD二維制圖工作會導(dǎo)致建筑生命周期的隔斷不連續(xù)，當(dāng)新的構(gòu)思方案出現(xiàn)時，往往需要從頭開始，而BIM技術(shù)著使得任何信息都可以直觀地出現(xiàn)在模型中，這些信息（形體、日照、流線、節(jié)能、水電暖及結(jié)構(gòu)等專業(yè)信息）都是相互關(guān)聯(lián)的，一處修改，處處都會跟著修改。建筑設(shè)計的后期BIM技術(shù)可進(jìn)行輔助設(shè)計出圖，專業(yè)間碰撞檢查，相關(guān)規(guī)范檢查，項目工程量統(tǒng)計，施工模擬，標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件生產(chǎn)及造價分析等工作。通過BIM的應(yīng)用，建筑設(shè)計過程的效率提高了，成本降低了，流程也變得更加簡單有趣。各專業(yè)人員、投資方以及施工人員之間的協(xié)調(diào)交流也變得更加容易，從而提高了我們的服務(wù)水準(zhǔn)，更易獲得業(yè)主及使用者的認(rèn)可。

三、方案與建成效果一致，所有項目都有其用武之地

2010上海世博園中的一半場館都是應(yīng)用BIM技術(shù)建成的，尤其像演藝中心這種復(fù)雜的項目，是BIM技術(shù)使其得以進(jìn)展順利，施工中的曲線控制與設(shè)計模型幾乎一致。再如正在建設(shè)的上海中心，很多局部重點部位，如地下室機(jī)房及設(shè)備層等關(guān)鍵部分用二維進(jìn)行設(shè)計是根本無法做出的，最終還是通過BIM系統(tǒng)才得以解決。BIM在其中搭建了一個良好的溝通平臺。

BIM是一次設(shè)計理念和方法的革命，不同類型的建筑設(shè)計項目都有其用武之地。如在住宅類項目中，BIM通過單元模塊的建立來解決大量的重復(fù)工作。對大型、復(fù)雜的項目，BIM更能體現(xiàn)出它的優(yōu)越性，完全可以緩解原始CAD在設(shè)計表達(dá)和設(shè)計協(xié)同上的諸多問題。從而在前期方案推敲、專業(yè)協(xié)調(diào)、設(shè)計直觀可視、設(shè)計質(zhì)量保障、控制造價等方面都可大顯身手。

四、數(shù)字化的項目管理及工業(yè)化建造模式

傳統(tǒng)的項目管理模式是將所有信息以文件的形式歸類整理，而BIM的模式是將設(shè)計歸為數(shù)字化的數(shù)據(jù)庫而不是單獨的文件，這樣不僅可以快速地檢索、查詢、刪除、替換和更新，而且可以提供適用于各個建構(gòu)階段的模型。也就是說BIM可以像汽車、飛機(jī)制造那樣，實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計制造。如福斯特事務(wù)所在倫敦市政廳項目中，從精確的數(shù)字化信息模型中提取出帶有x、y、z坐標(biāo)的500多種窗戶，廠家即可把每個窗子的空間點定位及其他數(shù)據(jù)輸入數(shù)字機(jī)床，這樣即可生產(chǎn)出與模型中一致的窗子，節(jié)省了時間，避免了反復(fù)制造帶來的浪費(fèi)，同時也提高了精度和質(zhì)量。

五、結(jié)語

BIM為建筑業(yè)帶來好處顯而易見，但BIM技術(shù)在我國的應(yīng)用還要經(jīng)歷一個過程，有很多問題需要解決，如BIM技術(shù)的應(yīng)用軟件的開發(fā)，完善的BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，同時還要通過大量項目的實踐，才能形成符合中國國情的BIM應(yīng)用模式，也只有這樣BIM技術(shù)的優(yōu)勢才能在我國未來的建筑業(yè)中充分體現(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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【作者單位：南陽理工學(xué)院建筑設(shè)計院】