BIM在設(shè)計(jì)階段的實(shí)踐應(yīng)用探析

高懿瓊　翟康

[摘 要] 隨著信息化時(shí)代的發(fā)展，科技帶給人們的益處不僅僅是新鮮感，而是由傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式向工業(yè)信息化轉(zhuǎn)變。建筑業(yè)是我國(guó)的龍頭行業(yè)，雖占據(jù)我國(guó)GDP總量不到百分之七，但是它帶動(dòng)的重工業(yè)產(chǎn)量比比皆是。文章通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用的現(xiàn)狀進(jìn)行概述，探討了設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用價(jià)值。

[關(guān)鍵詞] BIM；設(shè)計(jì)階段；應(yīng)用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 19. 068

[中圖分類號(hào)] TP308 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2018）19- 0157- 03

0 引 言

BIM即建筑信息模型，它是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建筑項(xiàng)目各種相關(guān)信息的產(chǎn)品信息模型，是對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)[1]。Autodesk Revit為三維建筑信息化模型BIM軟件中較為常用的軟件之一，在發(fā)達(dá)國(guó)家建筑界對(duì)BIM技術(shù)認(rèn)知度較強(qiáng)，普及速度也相當(dāng)快。雖然進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)至今已有十多年，但是開(kāi)始階段還是在少數(shù)發(fā)達(dá)城市較為應(yīng)用廣泛，直至2013年開(kāi)始向我國(guó)各大城市輻射普及，各大建筑單位及相關(guān)單位相應(yīng)開(kāi)始接觸BIM技術(shù)，整體形成一種認(rèn)知框架。賴朝俊[2]分析 BIM 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及 BIM 技術(shù)引進(jìn)的限制因素。王廣赟等[3]根據(jù)歐美的 BIM 案例分析，探討 BIM 實(shí)踐中各參與方的收益情況。周毅[4]指出BIM 在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的主要應(yīng)用障礙。張建新[5]指出現(xiàn)階段 BIM 在我國(guó)工程設(shè)計(jì)行業(yè)中的主要應(yīng)用障礙， BIM 重視程度不足、責(zé)任界限不明等。Dr. Boris Ceranica 等[6]基于案例研究，將 BIM 用于可持續(xù)設(shè)計(jì)能夠在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的早期階段選擇更合理、可持續(xù)的解決方案。BIM 技術(shù)解決了傳統(tǒng)進(jìn)度管理中存在的二維形象不直觀、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃復(fù)雜、各專業(yè)協(xié)調(diào)困難以及僅憑經(jīng)驗(yàn)管理等問(wèn)題。由此，我國(guó)目前基于BIM在設(shè)計(jì)階段的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)、成熟度及本土化還有待完善。

1 各參與方應(yīng)用BIM的現(xiàn)狀

1.1 設(shè)計(jì)單位

在國(guó)內(nèi)，有些單位開(kāi)始使用BIM類軟件做設(shè)計(jì)，然而只停留在施工圖階段。90%以上的設(shè)計(jì)師在施工圖設(shè)計(jì)階段多數(shù)部分仍采用了二維的制圖手段。如采用詳圖填充、直線替代、代替一些邊線角線、管線設(shè)備等等。某些專業(yè)依然還是傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)軟件結(jié)合BIM軟件在切換工作。目前很多設(shè)計(jì)院人才及系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不足，未達(dá)到以信息化模型為主導(dǎo)共享信息來(lái)完成工程全專業(yè)的設(shè)計(jì)。只是實(shí)現(xiàn)了使用BIM軟件進(jìn)行施工圖的繪制，然而對(duì)于BIM技術(shù)未盡其用。

1.2 咨詢單位

大多數(shù)施工單位缺乏BIM技術(shù)人才，從而產(chǎn)生了BIM咨詢[7]。施工階段的BIM，在土建方面主要是一些復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的交底，例如解決復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)、建筑造型上的某些節(jié)點(diǎn)（大部分以結(jié)構(gòu)為主）、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)支模等問(wèn)題。對(duì)于機(jī)電專業(yè)，主要是管線綜合的檢測(cè)碰撞的問(wèn)題。我國(guó)目前實(shí)踐工程中，BIM的咨詢是把二維的圖紙變成三維模型，然后通過(guò)三維模型去檢測(cè)碰撞，再附加4D進(jìn)度模擬，施工場(chǎng)地模型化等工作。

1.3 施工單位

目前有些工程項(xiàng)目為了爭(zhēng)創(chuàng)一些施工設(shè)計(jì)獎(jiǎng)項(xiàng)，依國(guó)家規(guī)定必須使用BIM技術(shù)實(shí)施，于是在項(xiàng)目初期還是采用傳統(tǒng)的方法實(shí)施，在后期使用BIM軟件。所以，通常大部分施工單位在招投標(biāo)階段會(huì)采用BIM技術(shù)，或者已著手項(xiàng)目需要BIM技術(shù)而自身不具備的情況下，只能找第三方BIM咨詢公司來(lái)完成增值服務(wù)。

2 各參與方對(duì)BIM的認(rèn)識(shí)

2.1 設(shè)計(jì)單位對(duì)BIM的認(rèn)識(shí)

目前我國(guó)制定的BIM標(biāo)準(zhǔn)不是很健全，二維出圖的標(biāo)準(zhǔn)是依照二維的建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)，三維的制圖標(biāo)準(zhǔn)在很大一部分上是沿用了二維的標(biāo)準(zhǔn)，但是原二維無(wú)法明確表達(dá)的地方都會(huì)加以強(qiáng)調(diào)，例如兩種方式下的立面圖，就有很大的區(qū)別。如今我國(guó)對(duì)于BIM應(yīng)用還沒(méi)有給出一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)單位對(duì)于BIM人才的需求較高，一方面是對(duì)軟件學(xué)習(xí)適應(yīng)能力的要求，另一方面是對(duì)專業(yè)知識(shí)的要求，二者兼?zhèn)涞娜瞬泡^緊缺。

2.2 咨詢單位對(duì)BIM的認(rèn)識(shí)

BIM咨詢服務(wù)單位對(duì)人才要求不高，只需要會(huì)軟件就基本滿足公司的需求。在建筑設(shè)計(jì)中配合協(xié)調(diào)的問(wèn)題或者考慮圖紙是否具備施工條件等方面欠缺嚴(yán)謹(jǐn)。施工單位需要什么模型就做怎樣的模型，但是費(fèi)用由BIM咨詢單位確定。

2.3 施工單位對(duì)BIM的認(rèn)識(shí)

大多數(shù)施工單位認(rèn)為圖紙中的錯(cuò)誤導(dǎo)致返工的無(wú)效浪費(fèi)概率很高，并且施工階段進(jìn)行管線綜合的碰撞檢測(cè)和調(diào)節(jié)能直觀的表達(dá)出三維中的關(guān)系。檢測(cè)錯(cuò)漏碰是BIM技術(shù)中最直觀且減少損失最明顯的一項(xiàng)應(yīng)用，并且最有效的舉措就是對(duì)工程量的統(tǒng)計(jì)。

3 設(shè)計(jì)階段的BIM

現(xiàn)如今在我國(guó)應(yīng)用BIM處于過(guò)渡階段，能達(dá)到的BIM技術(shù)深度是模型與二維圖紙并生的一種模式，擺脫圖紙的這個(gè)階段還需要一段時(shí)間。

3.1 建筑

方案開(kāi)始階段，由建筑專業(yè)確定方案，從總圖開(kāi)始利用地勘所提供的資料（可以根據(jù)地勘提供相應(yīng)格式的地形圖紙或坐標(biāo)資料等導(dǎo)入Revit中）生成場(chǎng)地地形表面。從而確定相應(yīng)的總平面圖，接著完善后續(xù)工作。再將提前做好對(duì)應(yīng)本項(xiàng)目的族（注釋族及所用門窗標(biāo)準(zhǔn)等）和相應(yīng)風(fēng)格的建筑線腳族載入到項(xiàng)目文件中去。從而完成項(xiàng)目的樣板，工作到這個(gè)階段已經(jīng)完成了整個(gè)項(xiàng)目的30%～40%的工作量了。如圖1所示。最后，根據(jù)人員配備情況和項(xiàng)目工期合理輕松安排工作內(nèi)容?？傮w工作量省出至少50%。

3.2 結(jié)構(gòu)

建筑方案確定后，再交給結(jié)構(gòu)專業(yè)，結(jié)構(gòu)按其確定的結(jié)構(gòu)排布方案使用BIM軟件建立模型（此處建立模型是指按目前主流BIM中的一款常用軟件Revit完成各專業(yè)工作），再導(dǎo)入我國(guó)常用結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算分析。綜合來(lái)看，使用Revit能更好更快的建立出結(jié)構(gòu)模型，因?yàn)镽evit可以劃分好區(qū)域降板，同時(shí)較結(jié)構(gòu)計(jì)算類軟件分析建模速度要快得多。計(jì)算完成后可以將其降板區(qū)域進(jìn)行類型降板，然而目前我國(guó)大多數(shù)實(shí)際工程中很少考慮降板這一因素。使用國(guó)內(nèi)軟件進(jìn)行計(jì)算分析之后可以通過(guò)相應(yīng)的軟件接口轉(zhuǎn)入Revit中進(jìn)行鋼筋節(jié)點(diǎn)的繪制，以及相應(yīng)各個(gè)不宜施工位置模型的大樣繪制。同時(shí)加以二維圖紙標(biāo)注，實(shí)現(xiàn)二維三維相結(jié)合。從而建立準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)模型，為后續(xù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

結(jié)構(gòu)模型完成之后，建筑鏈接結(jié)構(gòu)三維精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)和出圖，在此過(guò)程中可以更改結(jié)構(gòu)的截面顯示狀態(tài)，來(lái)生成不同比例下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件顯示圖例。這樣，會(huì)使采用原有的二維設(shè)計(jì)方法的工作量減少大約60%左右。

3.3 水暖電

在機(jī)電專業(yè)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以更好地解決各專業(yè)管線間和綜合管線與建筑、結(jié)構(gòu)間的碰撞問(wèn)題。如圖2所示，可以前后或者分別鏈接建筑或結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行MEP各專業(yè)的模型建立（同時(shí)相應(yīng)的生成二維圖紙），其中機(jī)電各專業(yè)可根據(jù)體量大小建立各專業(yè)模型。這部分鏈接相應(yīng)的各專業(yè)模型，在三維中使用定向到每一層的模型中進(jìn)行碰撞檢測(cè)，按照規(guī)定的避讓原則進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到模型中的管線綜合硬碰撞問(wèn)題降到最低直至為零的效果。

4 利用BIM在設(shè)計(jì)階段的價(jià)值

4.1 可視化

利用BIM設(shè)計(jì)工具，直接上手模型結(jié)合相應(yīng)的圖紙，可以很直觀地從每個(gè)節(jié)點(diǎn)、每個(gè)階段發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，直接與甲方迅速溝通得到解決方案，這樣的結(jié)果對(duì)雙方的工作會(huì)節(jié)省很多的資源，從而達(dá)到BIM可視化的效果。

4.2 可交付性

在設(shè)計(jì)時(shí)按照作為能指導(dǎo)施工使用的BIM模型標(biāo)準(zhǔn)去設(shè)計(jì)施工圖，那么在交付成果時(shí)將圖紙和模型一并交付于甲方或施工單位。開(kāi)發(fā)商在向各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)展示成果的時(shí)候可以直接將BIM模型加以處理，如VR或AR 等處理可得到直觀的展示效果。對(duì)于施工單位，一方面可以在節(jié)點(diǎn)施工處理的時(shí)候按照?qǐng)D紙標(biāo)注和對(duì)照給予BIM模型節(jié)點(diǎn)大樣提示來(lái)指導(dǎo)施工；另一方面在做匯報(bào)的時(shí)候，可以基于模型的基礎(chǔ)上加以效果處理，做現(xiàn)場(chǎng)漫游，施工進(jìn)度展示等。這些都是基于設(shè)計(jì)師模擬建造出來(lái)BIM模型上的功能。因此，便于各參與方及時(shí)溝通，并在工作上節(jié)省了很大的資源。

4.3 可協(xié)調(diào)性

在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，設(shè)計(jì)單位、施工單位及業(yè)主之間需要互相配合，做好溝通和協(xié)調(diào)。而B(niǎo)IM技術(shù)通過(guò)對(duì)不同專業(yè)的碰撞問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)，同時(shí)生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)，就可以很好的解決各個(gè)參與方之間的溝通協(xié)調(diào)[8]。如解決電梯井布置與其他設(shè)計(jì)布置及凈空要求之間的協(xié)調(diào)，地下排水布置與其他設(shè)計(jì)布置之間的協(xié)調(diào)等。

4.4 可優(yōu)化性

建筑信息化模型的全過(guò)程就是一個(gè)不斷完善、不斷優(yōu)化的過(guò)程。但是重要的是在開(kāi)始階段把握好建筑的方向，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和投資回報(bào)作為一個(gè)參照點(diǎn)進(jìn)行不斷優(yōu)化，在保證甲方利益的前提下，同樣也要滿足建筑的本質(zhì)和施工的邊界。

4.5 可出圖性

在設(shè)計(jì)階段，各專業(yè)之間可以實(shí)時(shí)監(jiān)視最新建筑模型，相應(yīng)的調(diào)節(jié)鏈接底圖的顯示方式，實(shí)時(shí)進(jìn)行出圖，與各專業(yè)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一模型出圖。同樣在原設(shè)計(jì)方式中的預(yù)留洞圖更加準(zhǔn)確和直觀。

5 結(jié) 語(yǔ)

為了梳理BIM在設(shè)計(jì)階段各參與方的應(yīng)用秩序，需要明確分工，界定好責(zé)權(quán)利的關(guān)系，同時(shí)在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用好BIM技術(shù)，可以提升設(shè)計(jì)質(zhì)量、減少設(shè)計(jì)成本、增加設(shè)計(jì)單價(jià)，讓各參與方對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用更有信心。因此，應(yīng)用BIM技術(shù)可以建立更為科學(xué)合理的建筑信息模型，有效地提升了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和合理性，從而保證了建筑工程施工的安全性和可靠性，提升了建筑工程施工的效率。

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