建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

龍興文

（松桃苗族自治縣建筑設(shè)計(jì)院 貴州松桃 554100）

建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

龍興文

（松桃苗族自治縣建筑設(shè)計(jì)院 貴州松桃 554100）

在建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的綜合性的工作，必須要各個(gè)專業(yè)進(jìn)行緊密的配合才能夠有效的完成，但是傳統(tǒng)的協(xié)作方式因?yàn)椴煌膶I(yè)是相對(duì)獨(dú)立的，所以使得設(shè)計(jì)流程缺乏及時(shí)和有效的信息溝通，導(dǎo)致信息傳遞出現(xiàn)不順暢的現(xiàn)象。建筑信息模型作為一種新的理念運(yùn)用在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)中，可以對(duì)信息溝通不流暢的現(xiàn)象進(jìn)行有效的避免，引起了建筑行業(yè)高度的重視。本文主要闡述了建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。

BIM；建筑信息模型；設(shè)計(jì)；一體化

引言

建筑信息模型是數(shù)字化信息集成的載體，是貫穿于建筑工程各個(gè)階段的，對(duì)建筑的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)進(jìn)行管理。在建筑工程中，運(yùn)用建筑信息模型，可以加強(qiáng)建筑信息的數(shù)據(jù)信息的交換和共享，能夠有效的降低項(xiàng)目成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)中，運(yùn)用建筑信息模型理念已經(jīng)變得越來(lái)越重要。

1 建筑信息模型

所謂BIM是指基于先進(jìn)三維數(shù)字設(shè)計(jì)解決方案所構(gòu)建的可視化的數(shù)字建筑模型（即Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM），使得整個(gè)工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工和使用等各個(gè)階段都能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源、節(jié)約成本、降低污染和提高效率。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，建筑信息模型就是通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，就是利用信息將真實(shí)的情況利用模型更加科學(xué)和準(zhǔn)確的模擬出來(lái)。這里所說(shuō)的信息不但包含了三維幾何形狀信息，還包括了價(jià)格、重量、進(jìn)度等大量的非幾何形狀信息。

建設(shè)項(xiàng)目信息能夠通過(guò)建筑信息模型在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)充分的共享和無(wú)損傳遞，建筑信息模型能夠保證建設(shè)項(xiàng)目的所有的參與方在項(xiàng)目的整個(gè)周期內(nèi)能夠在模型中操作信息和信息中操作模型，從而進(jìn)行協(xié)同工作，從根本上對(duì)過(guò)去依靠文字符號(hào)形式表達(dá)藍(lán)圖進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)和管理的方式進(jìn)行了改變。美國(guó)斯坦福大學(xué)整合設(shè)施工程中心總結(jié)了Bim的技術(shù)可以有如下效果：①消除40%預(yù)算外變更；②造價(jià)估算耗費(fèi)時(shí)間縮短80%；③通過(guò)發(fā)現(xiàn)和解決沖突，合同價(jià)格降低10%；④項(xiàng)目工期縮短7%，及早實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)。

2 BIM的優(yōu)點(diǎn)與價(jià)值

2.1 不同項(xiàng)目參與者之間的出色協(xié)作

業(yè)主、設(shè)計(jì)方、承包商、材料供應(yīng)商、預(yù)制件生產(chǎn)商等的協(xié)作；IPDIntegrated Project Delivery一體化項(xiàng)目交付：利用模型功能，促成相互協(xié)作的決策；更早的將主要的施工管理、制造、供應(yīng)商以及生產(chǎn)商等專業(yè)人士聚集到一處，與設(shè)計(jì)方和業(yè)主一起，一同將工程項(xiàng)目的質(zhì)量、美觀、驚喜等融入到設(shè)計(jì)的整個(gè)周期中，最終實(shí)現(xiàn)最佳組合。

2.2 改善溝通

BIM提供的協(xié)作工作平臺(tái)，能夠有效的解決建筑參與各方，由于專業(yè)水平的參差不齊所帶來(lái)的溝通上的不便捷；有些復(fù)雜的工藝或工序，很難用二維圖紙表達(dá)，也不便于項(xiàng)目參與者理解和交流，而通過(guò)三維可視化的模擬可以清楚的呈現(xiàn)和表達(dá)建筑細(xì)部。

2.3 提高生產(chǎn)效率

改善設(shè)計(jì)質(zhì)量，更多的時(shí)間運(yùn)用在建筑設(shè)計(jì)，包括建筑功能的完善，主題理念的表現(xiàn)，和諧建筑以及綠色建筑的思考，而不是具體二維圖紙?jiān)鯓尤ケ憩F(xiàn)平面、立面、剖面，以及出圖；在整合項(xiàng)目交付中，使用模型檢查應(yīng)用軟件來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)沖突可以有效的解決施工過(guò)程中經(jīng)常遇到的沖突。現(xiàn)有成熟的軟件如：Autodesk，Navis Works，Solibri，Bentley Project-Wise Navigator。

2.4 加強(qiáng)質(zhì)量控制

利用IPD方法，不僅能夠在生產(chǎn)效率上改善項(xiàng)目屬性，更能加強(qiáng)項(xiàng)目的質(zhì)量控制。如在項(xiàng)目上，墻體以及衛(wèi)生間的滲水、漏水現(xiàn)象是一大“通病”，對(duì)于傳統(tǒng)的建筑做法很難徹底改變現(xiàn)狀，而通過(guò)建筑模型可以更好的理解墻體之間的關(guān)系，再加之預(yù)制件的采用，萬(wàn)科上海浦東三林的“萬(wàn)科金色里程”項(xiàng)目中就很好的解決了這一難題。

3 影響B(tài)IM在設(shè)計(jì)階段推廣應(yīng)用的主要因素

上有業(yè)主的需求，下有施工方的技術(shù)進(jìn)步，后有軟硬件的支持，加上設(shè)計(jì)企業(yè)提升自身綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和企業(yè)未來(lái)發(fā)展的需求，BIM在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用已經(jīng)勢(shì)在必行。但在實(shí)際實(shí)施中，BIM的推廣應(yīng)用還存在很多阻礙因素需要各位主管領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)識(shí)清楚：

（1）外部變革動(dòng)力與壓力不夠：業(yè)主需求不多，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不完善等。

（2）企業(yè)發(fā)展成本與風(fēng)險(xiǎn)：設(shè)計(jì)工具、協(xié)同模式的變更所帶來(lái)的軟硬件成本、培訓(xùn)成本、新技術(shù)積累與現(xiàn)有設(shè)計(jì)成果的轉(zhuǎn)化成本、變革的風(fēng)險(xiǎn)等。

（3）現(xiàn)有業(yè)務(wù)壓力：現(xiàn)有業(yè)務(wù)多、時(shí)間緊、壓力大，導(dǎo)致設(shè)計(jì)企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)積極、中層領(lǐng)導(dǎo)反對(duì)、設(shè)計(jì)師沒(méi)有學(xué)習(xí)新技術(shù)的時(shí)間和精力。

（4）個(gè)人變革動(dòng)力與壓力不夠：3D參數(shù)化設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)習(xí)慣、協(xié)同設(shè)計(jì)模式等的改變，新工具的學(xué)習(xí)時(shí)間成本、變革的風(fēng)險(xiǎn)，都將影響B(tài)IM的進(jìn)一步推廣。

（5）技術(shù)不完善：BIM工具的專業(yè)設(shè)計(jì)功能還不是很完善，本地化程度依然不足，同時(shí)不BIM技術(shù)服務(wù)商的技術(shù)支持能力參差不齊等。

4 建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計(jì)的運(yùn)用

協(xié)同設(shè)計(jì)又細(xì)分為2D協(xié)同設(shè)計(jì)與3D協(xié)同設(shè)計(jì)，這是設(shè)計(jì)軟件本身具備的協(xié)同功能。

4.1 2D協(xié)同設(shè)計(jì)

2D協(xié)同設(shè)計(jì)是以AutoCAD外部參照功能為基礎(chǔ)的dwg文件之間的文件級(jí)協(xié)同，是一種文件定期更新的階段性協(xié)同設(shè)計(jì)模式。例如：將一個(gè)建筑設(shè)計(jì)的軸網(wǎng)、標(biāo)高、外立面墻與門(mén)窗、內(nèi)墻與門(mén)窗布局、核心筒、樓梯與坡道、衛(wèi)浴家具構(gòu)件等拆分為多個(gè)dwg文件由幾位設(shè)計(jì)師分別設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)需要通過(guò)外部參照的方式將其鏈接組裝為多個(gè)建筑平立面圖，這時(shí)如果軸網(wǎng)文件發(fā)生變更，所有參照該文件的圖紙都可以自動(dòng)更新。

4.2 3D協(xié)同設(shè)計(jì)

3D協(xié)同設(shè)計(jì)在專業(yè)內(nèi)和專業(yè)間的模式不同。

（1）專業(yè)內(nèi)3D協(xié)同設(shè)計(jì)：是一種數(shù)據(jù)級(jí)的實(shí)時(shí)協(xié)同設(shè)計(jì)模式。即工作組成員在本地計(jì)算機(jī)上對(duì)同一個(gè)3D工程信息模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，每個(gè)人的設(shè)計(jì)內(nèi)容都可以及時(shí)同步到文件服務(wù)器上的項(xiàng)目中心文件中，甚至成員間還可以互相借用屬于對(duì)方的某些建筑圖元進(jìn)行交叉設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)成員間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享。

（2）專業(yè)間3D協(xié)同設(shè)計(jì)：當(dāng)每個(gè)專業(yè)都有了3D工程信息模型文件時(shí)，即可通過(guò)外部鏈接的方式，在專業(yè)模型（或系統(tǒng)）間進(jìn)行管線綜合設(shè)計(jì)。這個(gè)工作可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中的每個(gè)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行，因此專業(yè)間3D協(xié)同設(shè)計(jì)和2D協(xié)同設(shè)計(jì)同樣是文件級(jí)的階段性協(xié)同設(shè)計(jì)模式。

5 案例分析

某國(guó)際馬戲團(tuán)項(xiàng)目建設(shè)具有較大的復(fù)雜性和重要性，在設(shè)計(jì)合同簽定時(shí)業(yè)主明確提出：設(shè)計(jì)單位必須交付BIM成果模型，標(biāo)準(zhǔn)是要求模型能進(jìn)行施工指導(dǎo)和定位。承建方在該項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了由方案設(shè)計(jì)到施工圖全過(guò)程全專業(yè)的BIM技術(shù)應(yīng)用。下面介紹該項(xiàng)目所遇到的挑戰(zhàn)以及它的解決方案。要建立多方位全專業(yè)三維模型，形成完整的建筑信息模型，進(jìn)行各專業(yè)定性分析與定量計(jì)算，利用三維信息模型與相關(guān)分包設(shè)計(jì)單位進(jìn)行技術(shù)配合。方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)利用BIM軟件建立起三維模型，從主結(jié)構(gòu)柱、幕墻圈梁到結(jié)構(gòu)、設(shè)備、電氣、場(chǎng)地等模型的構(gòu)建，設(shè)計(jì)師不僅直觀的表現(xiàn)了復(fù)雜的建筑空間，還能直接指導(dǎo)施工。

接下來(lái)我們一起來(lái)看一些細(xì)部難點(diǎn)：第一個(gè)是主表演館外幕墻：幕墻的龍骨、整體模型、曲面曲率分析、幕墻面板信息的統(tǒng)計(jì)。然后來(lái)看第二個(gè)難點(diǎn)：主表演館前廳的弧形隔墻，它有非常多的限制條件，因?yàn)樗乔皬d和觀眾廳的隔墻，在一層平面上需要保證售票、存衣、零售空間的寬度，二層的曲線需要滿足觀眾走廊的有效通行高度。對(duì)于這些形體復(fù)雜、空間復(fù)雜、功能和性能復(fù)雜的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，如果沒(méi)有三維模擬和BIM技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)施的困難度簡(jiǎn)直要成倍的增加。

接下來(lái)是風(fēng)荷載數(shù)值模擬、表演館的照明布置、管線綜合設(shè)計(jì)與碰撞檢測(cè)、消防設(shè)計(jì)。這些項(xiàng)目在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中都是非常令設(shè)計(jì)師和建造商頭疼的，但BIM有信息共享和實(shí)景模擬的強(qiáng)大功能，大大方便了設(shè)計(jì)師的工作，同時(shí)減少了建造過(guò)程中的修改浪費(fèi)的人力物力和施工時(shí)間。BIM所帶來(lái)的不僅是技術(shù)上的變革，而且是設(shè)計(jì)方法和項(xiàng)目控制上的革新，直接提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度和預(yù)見(jiàn)性。

6 結(jié)語(yǔ)

BIM將專業(yè)內(nèi)多成員間、多專業(yè)、多系統(tǒng)間原本各自獨(dú)立的設(shè)計(jì)成果（包括中間結(jié)果與過(guò)程），置于統(tǒng)一、直觀的三維協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境中，避免因誤解或溝通不及時(shí)造成不必要的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。BIM技術(shù)為整個(gè)建筑行業(yè)提供了一個(gè)應(yīng)用平臺(tái)，讓業(yè)主、設(shè)計(jì)方、施工方、運(yùn)營(yíng)方、城市管理方能夠在同一平臺(tái)上獲取信息展開(kāi)工作，并且能夠通過(guò)二次開(kāi)發(fā)拓展模型的應(yīng)用。從最初的時(shí)尚標(biāo)簽到追逐技術(shù)領(lǐng)先，BIM應(yīng)用即將走過(guò)炫耀的年代，返璞歸真的蛻變后，留給我們的是它強(qiáng)勁的革命性和簡(jiǎn)單的實(shí)用性。

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TU318

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1004-7344（2016）21-0294-02

2016-7-8