BIM設(shè)計(jì)在建筑工程設(shè)計(jì)階段管理中的應(yīng)用

趙恩波

摘 要：BIM（building information modeling）即建筑信息模型，是以多種有關(guān)建筑工程的屬性為平臺，以多種軟件和數(shù)字化應(yīng)用為基礎(chǔ)建立的建筑模型。在現(xiàn)代建筑工程里BIM 技術(shù)應(yīng)用越來越多，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)無法與日趨復(fù)雜的建筑工程項(xiàng)目需求相匹配，BIM在設(shè)計(jì)管理工作中較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)具有種種優(yōu)勢，使建筑設(shè)計(jì)管理工作具有可視化、高效化，從而更好地適應(yīng)社會對建筑設(shè)計(jì)管理的發(fā)展性需求。BIM 模型的使用能模擬和體現(xiàn)從設(shè)計(jì)、施工、竣工到運(yùn)維的全過程。模擬分析包括建筑性能分析、聲光熱分析、能耗分析、環(huán)境分析、舒適度分析、疏散、自然通風(fēng)及空調(diào)通風(fēng)。BIM 對目標(biāo)可控，在施工中不僅是經(jīng)濟(jì)的可控，還包括物料的可控和時間的可控（ 4D 包括了施工安排，5D 包括了現(xiàn)金流） 等多方面，這樣可以節(jié)省總體工期，控制投資，在設(shè)計(jì)、施工、安裝的銜接方面做得更好。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型；設(shè)計(jì)；優(yōu)化

BIM（building information modeling）即建筑信息模型，是以多種有關(guān)建筑工程的屬性為平臺，以多種軟件和數(shù)字化應(yīng)用為基礎(chǔ)建立的建筑模型。在現(xiàn)代建筑工程里BIM 技術(shù)應(yīng)用越來越多，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)無法與日趨復(fù)雜的建筑工程項(xiàng)目需求相匹配，BIM在設(shè)計(jì)管理工作中較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)具有種種優(yōu)勢，使建筑設(shè)計(jì)管理工作具有可視化、高效化，從而更好地適應(yīng)社會對建筑設(shè)計(jì)管理的發(fā)展性需求。BIM 模型的使用能模擬和體現(xiàn)從設(shè)計(jì)、施工、竣工到運(yùn)維的全過程。模擬分析包括建筑性能分析、聲光熱分析、能耗分析、環(huán)境分析、舒適度分析、疏散、自然通風(fēng)及空調(diào)通風(fēng)。BIM 對目標(biāo)可控，在施工中不僅是經(jīng)濟(jì)的可控，還包括物料的可控和時間的可控（ 4D 包括了施工安排，5D 包括了現(xiàn)金流） 等多方面，這樣可以節(jié)省總體工期，控制投資，在設(shè)計(jì)、施工、安裝的銜接方面做得更好。

1 建筑工程設(shè)計(jì)階段管理的目標(biāo)主要有

1.1設(shè)計(jì)優(yōu)化。包括設(shè)計(jì)文件（圖紙）的質(zhì)量審核與提升、環(huán)境和流線模擬、性能化分析、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)論證、多個設(shè)計(jì)單位集成協(xié)調(diào)管理以及與政府部門的行政審批協(xié)同管理等。

1.2投資控制。諸多項(xiàng)目實(shí)踐證明，設(shè)計(jì)階段的投資控制是整個項(xiàng)目實(shí)施期控制的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)階段的投資控制包括方案比選、限額設(shè)計(jì)、價(jià)值工程、新材料應(yīng)用、輔助招標(biāo)等。

1.3施工可行性分析運(yùn)維提升。包括虛擬設(shè)計(jì)施工VDC、重點(diǎn)設(shè)計(jì)區(qū)域和部位論證（例如深基坑圍護(hù)方案安全性評價(jià)）、建筑信息備案、節(jié)能、節(jié)水、自然通風(fēng)優(yōu)化提升。

1.4輔助報(bào)批。設(shè)計(jì)文件需在項(xiàng)目開工前報(bào)審，是政府部門審查的重點(diǎn)，通過設(shè)計(jì)管理可實(shí)現(xiàn)合規(guī)性審查及相關(guān)指標(biāo)復(fù)核以提高效率并降低風(fēng)險(xiǎn)。

2 基于BIM設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的比較分析

2.1 可視化和可模擬性

可視化是告別傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的空間想象，不再采用線條式的概念?；贐IM設(shè)計(jì)可以讓實(shí)物圖形直接展示在人們面前，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可能體現(xiàn)的細(xì)小連接件和實(shí)體設(shè)備尺寸可以以模型的形式反映出來，隨時可以切換視角完成切面效果圖大大增強(qiáng)了互動性和反饋性，使設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營全過程中都在可視化的空間狀態(tài)下進(jìn)行。因此可以模擬還未施工完成的內(nèi)容，論證建筑設(shè)計(jì)指標(biāo)，使設(shè)計(jì)周期大大縮減。例如：節(jié)能模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等等。而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)對此功能性指標(biāo)的表現(xiàn)能力則往往不夠直接，另需通過聯(lián)動與反饋等其他配套的方法進(jìn)行協(xié)調(diào)和處理。

在設(shè)計(jì)中可進(jìn)行4D和5D模擬（三維模型加項(xiàng)目發(fā)展時間），根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工，較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)可以全面整合設(shè)計(jì)信息，大大避免和減少建筑安全和質(zhì)量問題發(fā)生，從而確定合理的施工方案以達(dá)到精確控制招投標(biāo)價(jià)格和施工階段時間經(jīng)濟(jì)成本內(nèi)容。運(yùn)營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式，如地震人員逃生模擬及消防疏散模擬等。

2.2 協(xié)調(diào)性與綜合碰撞檢查

協(xié)調(diào)性是施工單位、業(yè)主和設(shè)計(jì)單位在項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到的最主要最尖銳的問題。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中在審圖階段往往需要經(jīng)驗(yàn)豐富的各個專業(yè)人員通過細(xì)致耐心的查找，發(fā)現(xiàn)容易交叉的節(jié)點(diǎn)，然后對細(xì)部進(jìn)行剖面、立面等多次描述才可解決施工碰撞問題；而在基于BIM設(shè)計(jì)時，碰撞問題可以直接反映在總圖模型上，甚至不用找，一眼就能看出。更有利于施工交底，提高施工質(zhì)量，精確控制建筑工程量和投資，避免返工。BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，可以解決例如：電梯井布置與其他設(shè)計(jì)布置協(xié)調(diào)，防火分區(qū)與其他設(shè)計(jì)布置協(xié)調(diào)，排水坡度布置與其他設(shè)計(jì)布置協(xié)調(diào)等等。

2.3 工程量統(tǒng)計(jì)

在使用BIM設(shè)計(jì)之前的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于CAD等軟件無法存儲可以讓計(jì)算機(jī)自動計(jì)算工程項(xiàng)目構(gòu)件的必要屬性信息，所以需要依靠人工根據(jù)圖紙或者CAD文件進(jìn)行測量和統(tǒng)計(jì)，或者使用專門的造價(jià)計(jì)算軟件根據(jù)圖紙或者CAD文件重新進(jìn)行建模后由計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。這不僅需要消耗大量的人工，而且比較容易出現(xiàn)手工計(jì)算帶來的差錯，甚至容易產(chǎn)生功效滯后，得到的工程量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也往往失效了。而BIM是一個富含工程信息的數(shù)據(jù)庫，可以真實(shí)地提供造價(jià)管理需要的工程量信息，可以直接快速對各種屬性信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，大大減少了繁瑣的人工操作和潛在錯誤。

3 BIM在建筑設(shè)計(jì)管理中應(yīng)用的要點(diǎn)

3.1在建筑工程方案設(shè)計(jì)時期：業(yè)主、設(shè)計(jì)單位和施工單位應(yīng)該以BIM為平臺，構(gòu)建 BIM的方案與模型，通過論證、優(yōu)化和變更建立起 BIM的指標(biāo)、性能、布局和功能等分析體系，通過BIM的交互體驗(yàn)做到對方案設(shè)計(jì)的有效溝通，為建筑工程施工階段做好充分準(zhǔn)備。

3.2在建筑工程施工圖設(shè)計(jì)階段，BIM模型深化的核心工作是建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通等專業(yè)的協(xié)同，包括管線綜合分析、碰撞檢查、重點(diǎn)區(qū)域凈空分析、結(jié)構(gòu)預(yù)留洞校核、ELV（弱電）專項(xiàng)分析等。以此不斷優(yōu)化并最終形成 BIM深化總體設(shè)計(jì)模型。

3.3在建筑工程施工階段，設(shè)計(jì)管理一方面要做好建筑工程設(shè)計(jì)變更的管理，在總體設(shè)計(jì)深化模型和相關(guān)分析成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步審查和優(yōu)化重點(diǎn)區(qū)域的施工圖，避免返工和浪費(fèi)。另一方面，要做好建筑工程施工方案優(yōu)化管理，應(yīng)該基于 BIM的數(shù)字化建造與虛擬施工可自動完成建筑物構(gòu)件的預(yù)制，并且可與三維掃描技術(shù)結(jié)合應(yīng)用進(jìn)行模擬施工，有助于快速準(zhǔn)確判斷設(shè)計(jì)的可實(shí)施性：（1）施工前期需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙（模型）進(jìn)行二次深化，包括確定深化的范圍、部位、涉及的工種（單位）等，制定明確的二次深化設(shè)計(jì)方案和計(jì)劃，經(jīng)相關(guān)單位審核確認(rèn)后方可施工。（2）要加強(qiáng)施工過程的多維管控，通過減少誤差和疏忽、促進(jìn)項(xiàng)目協(xié)調(diào)來大幅削減項(xiàng)目時間和成本，提升項(xiàng)目范圍溝通效率，提高工地安全性，實(shí)現(xiàn)變更最小化。通過與三維激光掃描技術(shù)、4D模擬”形式可將現(xiàn)場情況與設(shè)計(jì)模型比對，可實(shí)現(xiàn)動態(tài)管控并及時糾偏。（3）要做好運(yùn)維數(shù)據(jù)備案管理，從整體模型中按個性化需求進(jìn)行提取，可再造建設(shè)單位運(yùn)維計(jì)劃和流程，實(shí)現(xiàn)空間和資產(chǎn)管理背景數(shù)據(jù)創(chuàng)建、查詢、指派、統(tǒng)計(jì)和分?jǐn)偟目梢暬?、精?xì)化管理。

4 結(jié)語

設(shè)計(jì)管理是建筑工程中完成時間成本和投資成本并促進(jìn)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的關(guān)鍵。利用BIM進(jìn)行設(shè)計(jì)管理是建筑工程行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，有利于建筑設(shè)計(jì)管理工作打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的信息壁壘限制，在實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)上下游工作系統(tǒng)、協(xié)調(diào)的同時，提高管理效率和質(zhì)量。另外，北美和歐洲大部分建筑設(shè)計(jì)公司已經(jīng)幾乎全部全過程采用 BIM 設(shè)計(jì)，在國內(nèi)也有越來越多的設(shè)計(jì)企業(yè)采用各種方式進(jìn)行 BIM 設(shè)計(jì)，已經(jīng)有部分建筑施工企業(yè)和大型房地產(chǎn)公司開始使用 BIM 技術(shù)進(jìn)行全過程項(xiàng)目建設(shè)，這是發(fā)展的趨勢。

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