淺談BIM在建筑方案設(shè)計中的應(yīng)用

文/余其亮 南京長安建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司 江蘇南京 210000

淺談BIM在建筑方案設(shè)計中的應(yīng)用

文/余其亮 南京長安建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司 江蘇南京 210000

本文主要介紹了BIM的涵義及特點，并探討了其在建筑設(shè)計中的應(yīng)用，以供參考。

BIM；建筑方案設(shè)計；應(yīng)用

BIM 即物理特性和功能特性突出的數(shù)字化模型，其是建筑項目全生命周期內(nèi)為決策提供可靠共享信息資源的綜合，BIM利用參數(shù)化設(shè)計和信息互用性技術(shù)，可以對傳統(tǒng)設(shè)計流程實現(xiàn)改善，而且在項目信息管理方面的能力得到提升，將BIM應(yīng)用于建筑方案設(shè)計階段，其可視化、協(xié)調(diào)、模擬、出圖、優(yōu)化等方面的優(yōu)勢，使傳統(tǒng)方案設(shè)計在效率、質(zhì)量、創(chuàng)意完成度等方面的缺陷得到彌補(bǔ)。

1、BIM 具有的特性

1.1協(xié)調(diào)性特點

建筑行業(yè)關(guān)注的重點就是其協(xié)調(diào)性。但這個協(xié)調(diào)性卻需要諸多單位如：施工單位、業(yè)主以及設(shè)計單位良好協(xié)調(diào)配合，如果工程項目實能得到這樣的結(jié)果，如果施工出現(xiàn)了問題，就需要另兩個部門立即召開工作協(xié)調(diào)會議，在會議中探討出現(xiàn)問題的原因，進(jìn)而探討問題解決的方案，這些方案就是或則采取補(bǔ)救措施，或者進(jìn)行變更。問題的出現(xiàn)大都是因為我們的相關(guān)專業(yè)設(shè)計人員之間在進(jìn)行實際建筑設(shè)計時未能及時有效溝通，造成專業(yè)碰撞的產(chǎn)生，比如我們在布置暖通管道時，因為施工的圖紙在通常情況下是分別進(jìn)行繪制的，但在具體的施工布置管線的過程中，有可能因為建筑設(shè)計好的梁等構(gòu)件和我們設(shè)計的管線布置出現(xiàn)了沖突，造成了施工碰撞，難道我們要解決這些問題，必須在我們發(fā)現(xiàn)之后嗎？以前就是這樣的，但是現(xiàn)在我們借助BIM的技術(shù)，就能輕松解決這些問題了，因為在BIM我們可以建立建筑信息模型，這個模型對于觀察建筑物的協(xié)調(diào)碰撞問題就是一目了然，這些具體的詳細(xì)數(shù)據(jù)還能自動生成，某設(shè)計如圖1所示。除此之外，BIM還能夠解決很多關(guān)于協(xié)調(diào)的問題，例如防火區(qū)、電梯井、地下給排水等與其它布置之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。

圖1　管道碰撞檢查

1.2模擬性特點

BIM具有模擬性的特點，這種特點使得其可以模擬任何東西，甚至可以模擬哪些不可操作的東西。我們還能在設(shè)計階段利用BIM技術(shù)完成實驗?zāi)M項目，比如：緊急疏散、熱能傳導(dǎo)、節(jié)能、日照等；在施工階段以及招投標(biāo)利用BIM技術(shù)還能實現(xiàn)4D模擬，即項目發(fā)展時間和三維模型共同組成4D，即根據(jù)已經(jīng)編寫好的施工組織設(shè)計來模擬后面的實際施工，由此得出科學(xué)的施工方案來進(jìn)行實際施工；同樣能夠我們采用這種技術(shù)也可以實現(xiàn)SD模擬(即基于3D模型的造價控制)，并能把成本進(jìn)行有效控制；BIM還能對建筑物的運營階段出現(xiàn)災(zāi)情時對消防人員疏散以及地震人員逃生等日常緊急情況處理的現(xiàn)場進(jìn)行模擬。

1.3優(yōu)化性特點

在實際中我們需要不斷的優(yōu)化三個過程，如：建筑設(shè)計、建筑施工和投入運營，而如果我們采用BIM技術(shù)可以得到更加優(yōu)化的效果。這個優(yōu)化和復(fù)雜程度、信息的準(zhǔn)確度以及時間的準(zhǔn)確性息息相關(guān)，其中優(yōu)化合理的保障就是信息的準(zhǔn)確性，而BIM建立的模型是可以給建筑物提供建筑物實際的幾何、物理、規(guī)則、結(jié)構(gòu)變化等信息。而如果這些信息量太大，我們的設(shè)計人員還必須借一些外界條件才能完成，比如：相關(guān)設(shè)備和科技的手段，對于給復(fù)雜建筑工程項目進(jìn)行優(yōu)化時，BIM技術(shù)以及其周邊技術(shù)起到了關(guān)鍵性的作用。具體來說，體現(xiàn)在兩個方面：項目方案的優(yōu)化和特殊項目設(shè)計的優(yōu)化。

1.4具有可出圖性特點

BIM不光是一個簡單的能提供建筑圖紙和構(gòu)件圖紙等軟件，最主要的是它出來的圖紙能都通過建筑的可視化展示，模擬以及優(yōu)化后為還能夠為業(yè)主提供更多更重要的圖紙。例如：通過BIM當(dāng)中的碰撞檢查可以得到整個屋子綜合管線的安裝圖同時還能夠找到錯誤的地方并進(jìn)行改正，通過綜合結(jié)構(gòu)的留洞能夠知道需要預(yù)埋的管道，這些圖紙可以讓業(yè)主對于裝修更具有合理性，考慮更為周全。

2、BIM 在建筑方案設(shè)計階段的應(yīng)用要點

就建筑方案設(shè)計而言，一般要經(jīng)過概念設(shè)計、初步設(shè)計、設(shè)計深化、模型分析等幾個階段，本節(jié)就如上幾個流程分別論述BIM應(yīng)用要點。

2.1概念設(shè)計階段

在前期的概念設(shè)計階段，場地的各種信息往往是影響設(shè)計的決策性因素。場地的分析主要包括地形與周邊環(huán)境這兩個方面，并在此基礎(chǔ)上考慮如何利用以及改造環(huán)境以合理地處理建筑與場地的關(guān)系?？墒莻鹘y(tǒng)的場地分析有著許多的弊端，例如主觀因素過重，大量數(shù)據(jù)處理遲緩，定量分析不足等，但是BIM的引入給了場地分析新的可能，通過與BIM結(jié)合的地理信息系統(tǒng)（GIS），可以對場地和在場地上擬建的建筑物的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過BIM 技術(shù)虛擬成型，可迅速得出數(shù)據(jù)以支持設(shè)計，可以幫助新建項目做出最理想的建筑布局、場地規(guī)劃等[2]。這一階段，建筑師可利用BIM建模軟件創(chuàng)建與原始規(guī)劃條件相符的基地及周邊環(huán)境模型。借助該模型，建筑師可直觀地進(jìn)行對場地信息的分析、整理、推敲，并結(jié)合任務(wù)書中對建筑的各方面要求進(jìn)行深入分析，以確定建筑布局、體量、方位、結(jié)構(gòu)以及與場地的關(guān)系等基本要素。隨后利用BIM相關(guān)軟創(chuàng)建其體量模型，并進(jìn)行多方案比較分析，并結(jié)合相關(guān)建筑指標(biāo)以及BIM 對日照、風(fēng)環(huán)境等模擬分析，推敲建筑形體的內(nèi)在聯(lián)系以及建筑與場地的關(guān)系，得出最優(yōu)概念方案。

2.2初步設(shè)計階段

概念設(shè)計達(dá)成共識之后，將會進(jìn)入初步設(shè)計階段，這一過程的主要任務(wù)是按要求進(jìn)行平面流線、功能布局及結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計。相對于傳統(tǒng)的天正CAD運用點、線等幾何元素作為組織平面布局所使用的基本元素，BIM 相關(guān)軟件Revit中使用的則是智能的建筑構(gòu)件。同時，建筑師可借助BIM的3D模擬功能漫游于建筑空間內(nèi)部，直觀的立體感受便于建筑師推敲調(diào)整項目的空間組織、流線布置，評價其空間與外環(huán)境的關(guān)系。另一方面，Revit軟件中，可以通過對墻體等構(gòu)件的屬性設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)的材料選擇，并可在不同的視圖中調(diào)節(jié)詳細(xì)成都以調(diào)整建筑材料的顯示模式，這是傳統(tǒng)CAD繪圖所不能達(dá)到的[3]。同時，以3D的形式直觀地呈現(xiàn)出來，便于建筑師推敲調(diào)整。從而，確保建筑師意圖得到比較全面的表達(dá)。

2.3深化設(shè)計階段

初步設(shè)計完成基本的流線、功能及形態(tài)設(shè)計后，就將進(jìn)入方案深化階段，及詳圖設(shè)計，也就是所謂的施工圖繪制。Revit軟件中的詳圖視圖功能可以實現(xiàn)詳圖與模型視圖的圖元雙向關(guān)聯(lián)，從而確保圖紙修改過程中的精確性與高質(zhì)量。Revit軟件提供的詳圖設(shè)計工具和詳圖編輯工具是二維的設(shè)計工具，其操作的基礎(chǔ)是從三維模型中提取的基本二維圖紙。由于模型中提取的基本二維圖紙在很多方面不能滿足現(xiàn)行的施工圖標(biāo)準(zhǔn)，因此需要運用詳圖設(shè)計工具和詳圖編輯工具對其進(jìn)行進(jìn)一步完善、深化，最終獲得符合施工圖出圖標(biāo)準(zhǔn)的二維圖紙[3]。另一方面，深化設(shè)計階段需要建筑師與給排水、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、暖通等專業(yè)工程師協(xié)同配合。就目前而言，協(xié)同設(shè)計多是指基于CAD文件之間的外部參照，使各專業(yè)之間的數(shù)據(jù)得到可視化共享，并通過現(xiàn)場、語音、文字等溝通方式交流成果，討論設(shè)計修改細(xì)節(jié)，是一種雙向的線性模式，具有一定的延滯性，不能保證項目圖紙的變更實時地在各專業(yè)之間共享。通過BIM的介入，設(shè)計師終于有了一個高效而便捷的平臺進(jìn)行協(xié)同設(shè)計，通過BIM，可以讓分布在不同地方的不同專業(yè)的人員通過網(wǎng)絡(luò)的連接來完成設(shè)計工作，所有用戶都可以實時從中心模型共享這些修改，極大的提高了各專業(yè)的協(xié)調(diào)性。（如圖2）

圖2　BIM 協(xié)同設(shè)計過程

結(jié)語：

綜上所述，BIM技術(shù)的應(yīng)用不但會縮短項目工期，這將大幅提升工程建設(shè)項目的效益。從目前的發(fā)展速度來看，雖然BIM技術(shù)取代傳統(tǒng)技術(shù)還需要一定時間，但不會太長。不難預(yù)測，在不遠(yuǎn)的未來，BIM技術(shù)將在工程建設(shè)領(lǐng)域掀起新的一輪技術(shù)革命，推進(jìn)建筑設(shè)計行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]姜劍峰.BIM技術(shù)在建筑方案設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].青島：青島理工大學(xué)，2012．

[2]梁波．基于BIM技術(shù)的建筑能耗分析在設(shè)計初期的應(yīng)用研究[D]．重慶：重慶大學(xué)，2014．