小型建筑設(shè)計(jì)BIM技術(shù)應(yīng)用研究

馮 俊 彥

(大同市二院建筑設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，山西 大同 037006)

0 引言

隨著新型城鎮(zhèn)化的進(jìn)一步推進(jìn)，建筑信息化成為社會經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型中重要的發(fā)展方向之一。BIM技術(shù)作為建筑業(yè)在信息技術(shù)層面發(fā)展的重要推動力量，在國內(nèi)的持續(xù)發(fā)展表明其所蘊(yùn)含的能量是巨大的。而在面對經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展需求以及建筑業(yè)自身的更新?lián)Q代的過程中，BIM技術(shù)似乎自然地被大型設(shè)計(jì)企業(yè)所率先采納，其技術(shù)應(yīng)用也常見于大型或超大型建筑項(xiàng)目。與之相比，小型建筑應(yīng)對的問題與挑戰(zhàn)顯然是不同的，BIM技術(shù)的應(yīng)用也應(yīng)該有所差別。

1 BIM概述

BIM(Building Information Modeling)的中文之譯為建筑信息模型，其最初來源于“建筑描述系統(tǒng)(BDS)”的概念，這是1975年美國的查克伊士曼博士(Chuck Eastman)研究的成果。

2002年由美國歐特克(Autodesk)公司在總結(jié)歸納的基礎(chǔ)上，首次提出BIM，并將其應(yīng)用到Revit軟件中，這是建筑史上的一次革命。

BIM的概念是伴隨著數(shù)字化信息技術(shù)在建筑業(yè)的運(yùn)用而產(chǎn)生發(fā)展的，按理說，針對一個(gè)概念的定義應(yīng)遵循唯一性原則，但概念的提出者往往又從自身專業(yè)的角度來理解與之相關(guān)的問題，如美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)、美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NffiS)、美國建筑師協(xié)會(AIA)、美國建設(shè)項(xiàng)目管理咨詢(M.A.Mortenson)有限公司、美國麥格勞·希爾(McGraw-Hill)公司以及歐洲的一些開發(fā)BIM軟件系統(tǒng)的大型公司都站在自身的立場上對BIM這一建筑信息模型作出了不同的認(rèn)識與理解，維基百科、百度百科借鑒了上述各權(quán)威專業(yè)機(jī)構(gòu)的不同解釋，從針對大眾進(jìn)行科普宣傳的角度對BIM分別進(jìn)行了定義，但也不盡相同。迄今為止，國際上仍然缺乏對于BIM普適的定義。

我國現(xiàn)階段對BIM尚無明確的定義。本人較為推崇國際標(biāo)準(zhǔn)組織設(shè)施信息委員會(FIC)對BIM的解釋：“BIM是利用開放的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對設(shè)施的物理和功能特性及其相關(guān)的項(xiàng)目生命周期信息進(jìn)行數(shù)字化形式的表現(xiàn)，從而為項(xiàng)目決策提供支持，有利于更好地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的價(jià)值?！?/p>

在建筑設(shè)計(jì)階段，BIM可稱為“3D參數(shù)化協(xié)同設(shè)計(jì)”，將具有不同功能的設(shè)計(jì)類軟件進(jìn)行交互式協(xié)同對接，把建筑設(shè)計(jì)階段的各類信息進(jìn)行數(shù)字化集成，用設(shè)定各種反映建筑結(jié)構(gòu)的不同參數(shù)來尋求其間的函數(shù)關(guān)系，以期達(dá)到各利益相關(guān)方在建筑設(shè)計(jì)整體作業(yè)過程中高效而統(tǒng)一的互動模式。

2 小型建筑應(yīng)用設(shè)計(jì)BIM技術(shù)的必要性

BIM技術(shù)應(yīng)用的必要性可以從兩方面來考慮。

2.1 甲方層面

甲方是否有應(yīng)用BIM技術(shù)的需求，這種需求可能來源于：

1)甲方對于BIM技術(shù)具有充足的認(rèn)識，并通過BIM技術(shù)獲得可觀的回報(bào)；

2)甲方經(jīng)由自身或者其他機(jī)構(gòu)，認(rèn)為項(xiàng)目的建筑設(shè)計(jì)工作如果不應(yīng)用BIM技術(shù)就無法實(shí)現(xiàn)，這其中包括特殊的施工技術(shù)、工藝，特殊的建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)建加工等需要各專業(yè)協(xié)同等要求，從而選擇應(yīng)用BIM技術(shù)。

2.2 設(shè)計(jì)院(設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu))層面

1)甲方要求；

2)設(shè)計(jì)院己經(jīng)具備BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)，并將BIM技術(shù)成功地應(yīng)用于實(shí)踐工作并獲得收益；

3)對于項(xiàng)目而言不采用BIM技術(shù)無法完成設(shè)計(jì)；

4)致力于通過該項(xiàng)目提高自身BIM團(tuán)隊(duì)實(shí)力以及自身的核心競爭力。

3 小型建筑設(shè)計(jì)BIM技術(shù)應(yīng)用措施

3.1 探索靈活應(yīng)用的技術(shù)手段

就目前在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的普遍情況來看，從建筑學(xué)培養(yǎng)開始，學(xué)生的應(yīng)用軟件最廣泛的是Auto desk的AutoCAD系列軟件，同時(shí)像國內(nèi)的天正建筑等第三方軟件也在方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)用廣泛。而在三維建模軟件方面，國內(nèi)建筑師普遍采用Sketch UP，Rhinoceros等，而像Auto desk公司的AutoCAD的建模功能以及Revit的建筑建模功能，一般是不采用的。也就是說，如果就目前應(yīng)用比較廣泛的BIM軟件系統(tǒng)來看，Revit和Archi CAD在方案設(shè)計(jì)階段都不是非常理想的設(shè)計(jì)工具。這其中的本質(zhì)區(qū)別就在于，Sketch UP和Rhinoceros等軟件依然是一種抽象的空間表達(dá)軟件，而Revit和Archi CAD的建模機(jī)制是不同的，從建筑師在培養(yǎng)階段初期形成的工作方式和工作習(xí)慣來看，這些BIM軟件的建模效率確實(shí)低下。

所以在將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)工作中時(shí)，可以充分利用各種軟件平臺輔助設(shè)計(jì)。軟件之間、文件格式之間的可導(dǎo)性幫助建筑師在不同的工作環(huán)境中切換。應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，由于Sketch UP本身并不是一個(gè)精確的建模軟件，所提供的三維模型也是一個(gè)相對粗糙的模型，因此當(dāng)需要對建筑外形進(jìn)行準(zhǔn)確定位的時(shí)候，BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)和建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)同時(shí)在Rhinoceros軟件上對原有的“粗?！边M(jìn)行修改，這是因?yàn)镽hinoceros的建模精度高，對于將要用到的Revit來說，Rhinoceros的模型更加優(yōu)質(zhì)。同時(shí)，一些基本的圖紙如結(jié)構(gòu)定位等，依然是通過AutoCAD繪制的，將該圖紙導(dǎo)入Revit進(jìn)行建模工作。

3.2 通過BIM技術(shù)提高建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率

BIM技術(shù)在現(xiàn)階段應(yīng)用于小型建筑設(shè)計(jì)工作的主要目的就是提高建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。通過BIM技術(shù)進(jìn)行的小型建筑設(shè)計(jì)工作將在以往建筑設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步體現(xiàn)方案優(yōu)化的特點(diǎn)。

在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)工作中，建筑師的主要職責(zé)還是在建筑空間及建筑形象的把控方面，通過與其他各專業(yè)的協(xié)調(diào)，將最終的建筑設(shè)計(jì)成果以施工圖的形式展現(xiàn)出來，從而保證建筑能夠按照自己的意圖進(jìn)行施工。

而在這種工作模式下，小型建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化問題就顯得相對薄弱，因?yàn)椴皇且恍┨卮笮偷墓こ添?xiàng)目，其工程難度及建設(shè)成本如果在優(yōu)化的前提下能夠得到大幅度降低，那么很少有甲方或者建筑設(shè)計(jì)人員去不斷地進(jìn)行小型建筑方案的優(yōu)化工作的，誠然這種優(yōu)化工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，但技術(shù)的進(jìn)步可以為我們提供一個(gè)更加便捷、廉價(jià)的優(yōu)化模型。

3.3 BIM技術(shù)在小型建筑設(shè)計(jì)中的工作組織

3.3.1 反饋機(jī)制

理想情況下，在小型建筑設(shè)計(jì)工作中應(yīng)用BIM技術(shù)，反饋機(jī)制是與原有的工作中的反饋機(jī)制不同的，其最大的特點(diǎn)是，BIM技術(shù)人員可以向各專業(yè)同時(shí)反饋，最常見的碰撞檢查就是其中一項(xiàng)，可以在一個(gè)環(huán)境下對多個(gè)專業(yè)之間的問題進(jìn)行反饋。

目前看來，BIM技術(shù)對于信息的反饋主要還是問題的反應(yīng)。相對于傳統(tǒng)的各專業(yè)檢查二維圖紙來說，應(yīng)用BIM技術(shù)之后，對于各專業(yè)給出的修改意見可以在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行模型的修改以再次進(jìn)行檢查，這不僅僅提高了工作效率，也提高了設(shè)計(jì)本身的精確性。BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)對于幕墻系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以及特殊節(jié)點(diǎn)等提出的修改意見非常寶貴，這些細(xì)節(jié)問題在牽扯到其他專業(yè)的時(shí)候往往是建筑師頭疼的地方，而當(dāng)具有專業(yè)背景的BIM工程師提出意見之后，建筑師可以以此為依據(jù)進(jìn)行方案的修改等工作，對于小型建筑設(shè)計(jì)本身來說也是一種提升。

由于BIM技術(shù)是將各個(gè)專業(yè)聯(lián)系在一起進(jìn)行橫向打通的技術(shù)，因此需要有一個(gè)新的反饋機(jī)制。這種反饋機(jī)制就是：硬性問題由BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)指出，如管道碰撞、結(jié)構(gòu)問題、構(gòu)造問題等，而決策專業(yè)在得到BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)的意見之后做出修改意見，再由BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行檢查。

3.3.2 成果輸出

BIM技術(shù)應(yīng)用到小型建筑設(shè)計(jì)中的成果就是BIM模型，同時(shí)BIM模型可以指導(dǎo)施工圖的輸出，這是傳統(tǒng)的建模軟件所無法相比的。

隨著BIM技術(shù)的不斷推廣和不斷改良，從成果輸出來看，如果施工單位或分包單位具有BIM實(shí)踐的能力，BIM模型逐漸取代施工圖紙成為一種指導(dǎo)建筑施工和管理的新的媒介。所以從長遠(yuǎn)來看，BIM模型就是應(yīng)用BIM技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)工作的成果。但這一成果，就牽扯到各專業(yè)內(nèi)部的工作成果的問題：由于各專業(yè)都參與BIM模型的構(gòu)建，各專業(yè)共同完成了一個(gè)完整的BIM模型，則該模型的權(quán)屬問題以及更加實(shí)際的收益分配問題，都會使BIM模型作為輸出成果受到阻礙。

另外，由于大量的施工單位普遍不具備BIM模型指導(dǎo)施工的能力，單純地提交BIM模型并不能指導(dǎo)施工。因此，BIM模型在現(xiàn)階段的小型建筑設(shè)計(jì)中，還是應(yīng)當(dāng)結(jié)合二維的施工圖紙繪制。這也是業(yè)內(nèi)很多人士排斥BIM的原因。其實(shí)BIM這種理念或者技術(shù)本身并不應(yīng)該受到排斥，更多的排斥來自于BIM軟件的問題，包括建模困難、出圖標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)、自動出圖有問題等等。由于施工水平有限，因此應(yīng)用BIM模型，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的繪制，BIM模型完成以后，所有的節(jié)點(diǎn)，包括做法、尺寸等都變得一目了然，相當(dāng)于在計(jì)算機(jī)中建立了各個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)體模型。通過這個(gè)BIM模型給出的尺寸和各個(gè)角度的圖紙，建筑專業(yè)可以以此來繪制大樣圖。有了BIM模型作為參考，節(jié)點(diǎn)圖紙的繪制速度可以非?？?，同時(shí)對于施工單位來說，傳統(tǒng)的施工圖紙更容易參考。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)的應(yīng)用難度并沒有想象中的那么巨大，而真正要發(fā)揮BIM在輔助建筑設(shè)計(jì)中的作用，還是要在應(yīng)用BIM技術(shù)前，選擇一個(gè)合適的應(yīng)用策略。其中最為重要的兩點(diǎn)就是BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用流程以及應(yīng)用BIM技術(shù)后的工作組織。在這兩個(gè)方面對BIM工作進(jìn)行界定，對BIM應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)工作有一個(gè)清晰的認(rèn)識，從而能夠制定出一個(gè)合適的應(yīng)用策略。