建筑工程設(shè)計(jì)中的BIM技術(shù)探討

北方—漢沙楊建筑工程設(shè)計(jì)有限公司（深圳分公司） 廣東深圳 518054

摘要：BIM 是一種可應(yīng)用于項(xiàng)目全生命周期的管理方式，在發(fā)達(dá)國(guó)家的建設(shè)行業(yè)已有良好應(yīng)用，并極大提高了行業(yè)生產(chǎn)效率。對(duì)于BIM在國(guó)內(nèi)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用還不是很成熟，但必將帶來(lái)質(zhì)的飛躍，給設(shè)計(jì)師帶來(lái)了新的思維，新的創(chuàng)作效率。本文根據(jù)多年工程實(shí)踐，對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)中的BIM平臺(tái)應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)；BIM

前言

BIM（Building Information Modeling）起源于建筑業(yè)。如果問(wèn)問(wèn)建筑師、建筑系統(tǒng)工程師、建筑專(zhuān)業(yè)人士或土木工程師什么是B工M，你會(huì)聽(tīng)到這樣的回答：這是一個(gè)在項(xiàng)目實(shí)施前以數(shù)字化方式探索其關(guān)鍵物理和功能特性的綜合過(guò)程。他們會(huì)指出，BIM有助于更快、更經(jīng)濟(jì)地交付項(xiàng)目，同時(shí)可以最大限度減少對(duì)環(huán)境的影響，為居民提供更好的工作和生活條件。在整個(gè)過(guò)程中使用協(xié)調(diào)統(tǒng)一的信息來(lái)設(shè)計(jì)創(chuàng)新項(xiàng)目，更好地可視化和模擬現(xiàn)實(shí)世界的外觀、性能和成本，創(chuàng)建更準(zhǔn)確的圖紙。雖然我國(guó)的BIM應(yīng)用還處在雛形階段，但是認(rèn)識(shí)并發(fā)展BIM，實(shí)現(xiàn)行業(yè)的信息化轉(zhuǎn)型己是勢(shì)不可擋的趨勢(shì)。

一、IM在建筑設(shè)計(jì)中的場(chǎng)地分析優(yōu)勢(shì)

（一）場(chǎng)地分析

傳統(tǒng)的場(chǎng)地分析存在許多問(wèn)題，如過(guò)多的主觀因素以及數(shù)據(jù)處理遲緩等等。在建筑設(shè)計(jì)初始階段，場(chǎng)地分析影響著設(shè)計(jì)的決策。而B(niǎo)IM的引入，通過(guò)與BIM結(jié)合的地理信息系統(tǒng)可以對(duì)場(chǎng)地和在場(chǎng)地上擬建的建筑物的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)BIM技術(shù)虛擬成型，可迅速得出數(shù)據(jù)以支持設(shè)計(jì)，可以幫助新建項(xiàng)目做出最理想的建筑布局、場(chǎng)地規(guī)劃等。

（二）方案設(shè)計(jì)時(shí)的BIM應(yīng)用

BIM作為建筑信息模型，模型本身不光帶有信息，而且可以對(duì)信息的改變做出相應(yīng)的反饋，所以帶來(lái)了一種新的設(shè)計(jì)方式——參數(shù)化設(shè)計(jì)，通過(guò)在方案設(shè)計(jì)中BIM的應(yīng)用，得到了許多有益的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)比傳統(tǒng)的建筑方案設(shè)計(jì)模式，BIM的介入可以讓設(shè)計(jì)更加的多元化，邏輯性也更強(qiáng)，對(duì)于復(fù)雜的建筑形體以及表皮，有著很好的指導(dǎo)作用，通過(guò)參數(shù)的改變可以對(duì)建筑的形態(tài)進(jìn)行參數(shù)化改變，列出不同形態(tài)的方案進(jìn)行性能分析以及設(shè)計(jì)對(duì)比，選擇最優(yōu)的方案進(jìn)行深化，可以更好地完成建筑方案設(shè)計(jì)，而程序?qū)?huì)幫我們處理一些復(fù)雜、重復(fù)的任務(wù)，解放了設(shè)計(jì)師的時(shí)間與勞力，把更多的時(shí)間用在選擇方案及深化方案上，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

在復(fù)雜建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常使用參數(shù)化建模軟件進(jìn)行方案推敲，通過(guò)參數(shù)控制形體進(jìn)行方案比對(duì)成為了一種趨勢(shì)。在參數(shù)化設(shè)計(jì)大師扎哈·哈迪德的設(shè)計(jì)中，非線性建筑占了絕大多數(shù)，通過(guò)參數(shù)修改建筑形態(tài)是她慣有的設(shè)計(jì)手段。扎哈·哈迪德設(shè)計(jì)的Verbania新劇院，通過(guò)編程生成了參數(shù)化影響建筑形態(tài)的程序，生成極為多樣的結(jié)果（圖1），設(shè)計(jì)人員通過(guò)對(duì)結(jié)果的比對(duì)，修改相應(yīng)的參數(shù)生成需要數(shù)目的建筑形態(tài)，使最終的建筑形態(tài)足夠合理。

（a）參數(shù)控制的方案形體研究模型

（b）最終建筑效果 （C）最終建筑效果

圖1 Verbania新劇院形體研究模型與最終建筑效果

（三）建筑性能分析

通過(guò)BIM技術(shù)，可以對(duì)設(shè)計(jì)方案的照明、安全、布局合理性、聲學(xué)、色彩、能耗等進(jìn)行評(píng)估，得出的這些數(shù)據(jù)可以為投資方用來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)定，是否符合可持續(xù)設(shè)計(jì)的理念。在建筑全生命周期里，方案的重要性不言而喻，通過(guò)BIM對(duì)方案的評(píng)定，對(duì)于之后建筑全生命周期的使用、對(duì)環(huán)境及資源的影響都進(jìn)行大幅度優(yōu)化。

通過(guò)BIM技術(shù)在方案設(shè)計(jì)初期階段就可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行建筑性能分析，對(duì)建筑形體進(jìn)行比較，在各個(gè)方案中比對(duì)選擇建筑性能最優(yōu)的方案，在設(shè)計(jì)初期就對(duì)建筑全生命周期能耗進(jìn)行大體的把握。

（四）可視化設(shè)計(jì)

可視化設(shè)計(jì)是BIM在建筑設(shè)計(jì)中的另一個(gè)重要應(yīng)用，其體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①過(guò)程中時(shí)時(shí)觀察設(shè)計(jì)中的不足之處，及時(shí)修改。②設(shè)計(jì)展示階段為投資方做更全面、更生動(dòng)、更加有互動(dòng)性的展示靜態(tài)效果圖更有說(shuō)服力。

在建筑方案設(shè)計(jì)階段，通過(guò)BIM技術(shù)，在整個(gè)設(shè)計(jì)階段都在建筑效果可視化下進(jìn)行的設(shè)計(jì)，對(duì)于建筑外形以及空間效果方面都可以進(jìn)行時(shí)時(shí)觀察，對(duì)于方案設(shè)計(jì)中的缺陷都可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)。

（五）協(xié)同設(shè)計(jì)

目前我們所說(shuō)的協(xié)同設(shè)計(jì)，很大程度上是指基于網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)計(jì)溝通交流手段，以及設(shè)計(jì)流程的組織管理形式.包括：通過(guò)CAD文件之問(wèn)的外部參照，使得工種之間的數(shù)據(jù)得到可視化共享；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)消息、視頻會(huì)議等手段，使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員之間可以跨越部門(mén)、地域其至國(guó)界進(jìn)行成果交流、開(kāi)展方案評(píng)審或討論設(shè)計(jì)變發(fā)、更；通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)資源庫(kù)，使設(shè)計(jì)者能夠獲得統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理軟件的輔助，使項(xiàng)目組成員以特定角色登錄，可以保證成果的實(shí)時(shí)性及唯一性，并實(shí)現(xiàn)正確的設(shè)計(jì)流程管理；針對(duì)設(shè)計(jì)行業(yè)的特殊性，其至開(kāi)發(fā)出了基于CAD平臺(tái)的協(xié)同工作軟件等等。

通過(guò)BIM的介入，設(shè)計(jì)師終于有了一個(gè)高效而便捷的平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，通過(guò)BIM，可以讓分布在不同地方的不同專(zhuān)一業(yè)的人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的連接來(lái)完成設(shè)計(jì)工作。.

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)的不同維度的兩種應(yīng)用，一種是局域網(wǎng)的內(nèi)部協(xié)作模式，另一種則是有許多不同地方的設(shè)計(jì)參與方能使用的廣域網(wǎng)協(xié)作模式（圖2），在不同情況下選擇不同的模式.通過(guò)Revit Archi-tecture（Autodesk公司出的一系列專(zhuān)為建筑信息模型構(gòu)建的軟件）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)作的功能叫工作集，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立服務(wù)器，通過(guò)工作集功能可以達(dá)到協(xié)同設(shè)計(jì)的目的。啟用工作共享時(shí)，Revit Architecture會(huì)為項(xiàng)目創(chuàng)建中心模型。中心模型類(lèi)似于項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù).它存儲(chǔ)對(duì)項(xiàng)目所做的所有修改，并存儲(chǔ)所有當(dāng)前工作集和圖元所有權(quán)信息.在創(chuàng)建中心模型后，建議在中心模型的本地副本中執(zhí)行所有工作。所有用戶(hù)都需要在本地網(wǎng)絡(luò)或硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上保存中心模型的一個(gè)副本.所有修改都可以發(fā)布到中心模型中，所有用戶(hù)都可以隨時(shí)從中心模型載入其他用戶(hù)所做的修改。

（a）局域網(wǎng)內(nèi)部協(xié)作模式 （b）廣域網(wǎng)（WAN）協(xié)作模式

圖2 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)的兩種模式

（六）碰撞檢測(cè)

碰撞檢測(cè)是BIM在現(xiàn)有階段價(jià)值體現(xiàn)的一個(gè)重要方面。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程面前，管線綜合的處理方式是設(shè)計(jì)企業(yè)由建筑或者機(jī)電專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)人員牽頭，將所有的圖紙打印到硫酸紙上，將各個(gè)專(zhuān)業(yè)的圖紙疊放在一起進(jìn)行，通過(guò)專(zhuān)業(yè)人士對(duì)于圖紙的觀察，進(jìn)行管線綜合，而由于二維圖紙信息不完全，以及人工操作的誤差，在施工中會(huì)發(fā)現(xiàn)許多未察覺(jué)到的碰撞，只能再反過(guò)頭來(lái)對(duì)圖紙進(jìn)行修改，延誤了工期，也浪費(fèi)了業(yè)主的投資。而B(niǎo)IM技術(shù)的介入為碰撞檢查開(kāi)拓了新的道路。

二、BIM的案例應(yīng)用

（一）項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目主題為“讓生活走進(jìn)自然”（From the earth，for the Earth），旨在倡導(dǎo)人與自然和諧相處、綠色生態(tài)低碳的發(fā)展理念，由不同弧度的曲而片墻組成，形態(tài)內(nèi)斂而沉靜（圖3）。由于BIM技術(shù)的使用，在設(shè)計(jì)階段就對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了建筑可持續(xù)性的優(yōu)化，將其打造成綠色生態(tài)低碳建筑，符合主題理念。

（a）鳥(niǎo)瞰圖 （b）人視圖

圖3 項(xiàng)目效果

（二）建筑信息模型的建立

建筑信息模型的建立是其應(yīng)用的前提，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目的BIM構(gòu)建，了解到BIM介入到設(shè)計(jì)中可以提高信息的集成程度，而且較為符合設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)習(xí)慣，在信息的使用上較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式更為自然，設(shè)計(jì)中輸入的信息可以直接提取用于建筑