BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

董 麗 司 斌

（鄭州工商學(xué)院，河南 鄭州 451400）

0 引言

隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也給人們的生活帶來(lái)了巨大的變化，在建設(shè)項(xiàng)目中的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工至運(yùn)營(yíng)維護(hù)等階段均有大量使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。但是，傳統(tǒng)的基于平面AutoCAD 設(shè)計(jì)技術(shù)只涉及建筑全生命周期某個(gè)階段的、某個(gè)專業(yè)的領(lǐng)域應(yīng)用，以人為主進(jìn)行信息的共享與交換，同時(shí)需要多方軟件的輔助與協(xié)同，不能滿足我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)——低能耗、低污染、可持續(xù)發(fā)展。 在這樣的背景下，BIM 技術(shù)逐漸被引入我國(guó)，不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)師在虛擬空間內(nèi)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行檢查，更實(shí)現(xiàn)了由各專業(yè)單打獨(dú)斗的設(shè)計(jì)模式轉(zhuǎn)化為各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)模式，給設(shè)計(jì)項(xiàng)目的協(xié)同設(shè)計(jì)指出一條新的路徑。同時(shí)，隨著BIM 技術(shù)工具軟件不斷的完善，模型信息會(huì)越來(lái)越全面，能夠更好的服務(wù)于建筑項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工至運(yùn)營(yíng)維護(hù)等各個(gè)周期，更加便捷、高效的共享相關(guān)信息數(shù)據(jù)，提升工程建設(shè)行業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量和效率，加快實(shí)現(xiàn)我國(guó)向綠色建筑以及可持續(xù)建筑發(fā)展的目標(biāo)。

1 BIM 技術(shù)的概述

BIM （Building Information Modeling）就是我們所說(shuō)的建筑信息模型，是在建筑（或工程項(xiàng)目）從策劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)直到拆除的全生命周期內(nèi)生產(chǎn)和管理工程數(shù)據(jù)的過(guò)程。它是單一的、數(shù)字化的信息模型，主要以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)字化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，所有專業(yè)的設(shè)計(jì)信息都會(huì)被添加到這一個(gè)模型里，給各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)人員提供了協(xié)同設(shè)計(jì)的平臺(tái)。

BIM 不僅是一個(gè)軟件，它更是一個(gè)全產(chǎn)業(yè)鏈的概念。在建筑設(shè)計(jì)階段，BIM的應(yīng)用主要是“3D 參數(shù)化設(shè)計(jì)”，是提升項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率的一個(gè)重要技術(shù)保障。3D 參數(shù)化設(shè)計(jì)是使用各種工程參數(shù)進(jìn)行建筑模型的創(chuàng)建、驅(qū)動(dòng)，并利用三維模型分析與模擬建筑性能的一種全新的設(shè)計(jì)方法，不同于傳統(tǒng)的三維效果圖與動(dòng)畫僅是可視化的設(shè)計(jì)方法。它突破了傳統(tǒng)CAD 的設(shè)計(jì)方法，是全新的、專業(yè)化的三維設(shè)計(jì)工具、能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行三維可視、可以做到一處修改處處更新等等。因此，BIM 技術(shù)也被人們稱為設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的第二次革命。

2 BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)階段應(yīng)用的價(jià)值

2.1 BIM 通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息

通過(guò)建筑構(gòu)件的材料、重量、價(jià)格、進(jìn)度和施工等等幾何形狀信息集成建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)，BIM 能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)師、建筑師、開(kāi)發(fā)商等各環(huán)節(jié)人員提供可視的三維立體實(shí)物圖形，讓整個(gè)建設(shè)過(guò)程的溝通、討論與決策更加順利。同時(shí)，BIM 可以模擬出真實(shí)的建造場(chǎng)景與過(guò)程，提前制定相關(guān)的解決措施，降低一些不必要的損失。

2.2 利用3D 實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜2D 構(gòu)件的簡(jiǎn)化

BIM 利用可視化的三維設(shè)計(jì)，對(duì)于各種構(gòu)件采用標(biāo)準(zhǔn)化的插入，在設(shè)計(jì)階段只需將二維圖形導(dǎo)出來(lái)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的補(bǔ)充處理，不僅可以完成構(gòu)件的平、立和剖面圖的設(shè)計(jì)，還可健全相關(guān)信息的預(yù)留和預(yù)設(shè)，避免錯(cuò)漏問(wèn)題的出現(xiàn)，提高設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量[1]。

2.3 提供可視化的三維模型

通過(guò)BIM 技術(shù)可以將二維構(gòu)件轉(zhuǎn)化為三維的可視化模型，借助軟件的渲染以及動(dòng)漫畫等功能，可以形象、直觀地呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意以及其他相關(guān)信息。對(duì)于非專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，他們也能夠方便、清晰、全面的理解整個(gè)建筑物的設(shè)計(jì)意圖，為其制定合理高效的決策提供良好的協(xié)調(diào)工作[2]。

2.4 BIM 具有良好的協(xié)調(diào)性

現(xiàn)在的建筑項(xiàng)目變的越來(lái)越復(fù)雜，不再像以前的建筑結(jié)構(gòu)那么簡(jiǎn)單、任務(wù)單一、功能性要求不高，各專業(yè)項(xiàng)目信息出現(xiàn)碰撞、沖突等不兼容現(xiàn)象的概率也隨之增大。BIM 信息模型可以為各專業(yè)的溝通交流提供一個(gè)有力的平臺(tái)，讓各工作成員間和專業(yè)間都在同一個(gè)工作環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)深化和修改的聯(lián)動(dòng)更新，緩解因溝通不及時(shí)所帶來(lái)一系列問(wèn)題，有助于設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率的提高。 2.5 BIM 能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程不同部門進(jìn)行有效的協(xié)同工作

工程項(xiàng)目各參與部門之間信息共享和數(shù)據(jù)、檔案的交流都可借助于BIM 高效地進(jìn)行。通過(guò)這種信息化的溝通和協(xié)調(diào)工作，可以實(shí)現(xiàn)工程的洽談和商定，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量、安全、成本、進(jìn)度等的動(dòng)態(tài)化管理與實(shí)時(shí)性監(jiān)控。

3 BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1 實(shí)施BIM 的不同設(shè)計(jì)階段

在建筑設(shè)計(jì)階段，所有設(shè)計(jì)師將BIM 應(yīng)用到設(shè)計(jì)全過(guò)程，將是實(shí)施的最終結(jié)果。鑒于目前全程應(yīng)用條件尚有不足之處，在未來(lái)過(guò)渡期內(nèi)，局部項(xiàng)目、局部專業(yè)、局部過(guò)程的應(yīng)用將成為一種常態(tài)。因此，可以依據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)需求、設(shè)計(jì)周期、BIM 團(tuán)隊(duì)的建設(shè)情等情況的不同，選擇在以下各設(shè)計(jì)階段中實(shí)施BIM[3]。

（1）概念設(shè)計(jì)階段：在該階段實(shí)施BIM，不僅能夠完美展現(xiàn)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)意，還能對(duì)各種面積、體形系數(shù)、可視度、日照軌跡等進(jìn)行分析。

（2）方案設(shè)計(jì)階段：對(duì)于造型復(fù)雜的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，在方案設(shè)計(jì)階段使用BIM，對(duì)方案、設(shè)計(jì)的對(duì)比、優(yōu)化以及可行性分析都將發(fā)揮重要的作用。同時(shí)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的建筑性能分析、日照分析、疏散分析等方面起到優(yōu)化設(shè)計(jì)的作用。

（3）施工圖設(shè)計(jì)階段：BIM 能夠有效解決二維設(shè)計(jì)方法無(wú)法清晰表達(dá)復(fù)雜造型設(shè)計(jì)等的情況?？紤]到當(dāng)前人才緊缺、施工圖設(shè)計(jì)時(shí)間緊、任務(wù)重，不妨在采用BIM 成果的前提下借用CAD 進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、效率[4]。

（4）專業(yè)管線綜合：公共項(xiàng)目如機(jī)場(chǎng)與地鐵、醫(yī)療、體育等的專業(yè)管線綜合設(shè)計(jì)往往十分復(fù)雜，說(shuō)在該階段實(shí)施BIM，是解決這個(gè)難題的重要途徑。

（5）可視化設(shè)計(jì)：BIM 技術(shù)可以將項(xiàng)目的效果圖、動(dòng)畫、實(shí)時(shí)漫游、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等部分更加完美的展示出來(lái)。

3.2 項(xiàng)目類型和介入點(diǎn)

3.2.1 住宅或者常規(guī)的商業(yè)建筑項(xiàng)目

項(xiàng)目類型：此類項(xiàng)目造型相對(duì)較規(guī)則，可以參考利用以往成熟的項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙等資源；由于用常規(guī)三維BIM 設(shè)計(jì)工具即可完設(shè)計(jì)，可以選擇此類較簡(jiǎn)單的項(xiàng)目用來(lái)組建或者鍛煉BIM 團(tuán)隊(duì)。介入點(diǎn)：此類項(xiàng)目可以從建筑專業(yè)的擴(kuò)初或施工圖階段即開(kāi)始介入，先從BIM 的基本設(shè)計(jì)功能、施工圖設(shè)計(jì)流程等的學(xué)習(xí)、掌握開(kāi)始，再“步步為營(yíng)”，逐漸向其他的復(fù)雜項(xiàng)目、多專業(yè)、多階段乃至設(shè)計(jì)全程進(jìn)行拓展。

3.2.2 體育場(chǎng)、劇院、文藝中心等造型復(fù)雜的建筑項(xiàng)目

項(xiàng)目類型：此類項(xiàng)目的造型往往較為復(fù)雜，可以參考利用的設(shè)計(jì)圖紙等資源幾乎沒(méi)有，利用傳統(tǒng)CAD 繪制的平、立、剖面圖等無(wú)法充分的表達(dá)其設(shè)計(jì)意圖，雖然借助現(xiàn)有的3ds max 等軟件能夠一次性的表達(dá)出設(shè)計(jì)創(chuàng)意，但當(dāng)方案出現(xiàn)變更時(shí)，會(huì)引起一系列的后續(xù)問(wèn)題，如設(shè)計(jì)的變更量增大、已有的模型或設(shè)計(jì)內(nèi)容需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致工作效率的急劇下降。除此之外，此類項(xiàng)目的專業(yè)管線綜合設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，實(shí)施BIM 可以充分發(fā)揮出來(lái)BIM 的設(shè)計(jì)價(jià)值。

介入點(diǎn)：此類項(xiàng)目較為復(fù)雜，為了提高設(shè)計(jì)的效率，建議在概念設(shè)計(jì)或方案設(shè)計(jì)階段即開(kāi)始BIM 的介入，在完成異型設(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，可以使用高級(jí)的三維BIM 設(shè)計(jì)工具或基于Revit Architecture 等BIM 設(shè)計(jì)工具進(jìn)行程序編寫、工具插件定制、管線綜合設(shè)計(jì)等。

3.3.3 工廠、醫(yī)療等建筑項(xiàng)目

項(xiàng)目類型：此類項(xiàng)目造型雖然一般較規(guī)則，但專業(yè)機(jī)電設(shè)備和管線系統(tǒng)卻十分復(fù)雜。

介入點(diǎn)：此類項(xiàng)目可以在施工圖設(shè)計(jì)階段介入BIM，對(duì)于總承包項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，可以更好的體現(xiàn)BIM 的設(shè)計(jì)價(jià)值。

以上僅是針對(duì)生活中常見(jiàn)的項(xiàng)目類型進(jìn)行一些簡(jiǎn)要說(shuō)明，每個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)師或者業(yè)主關(guān)注的內(nèi)容不同，也會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目中實(shí)施BIM 的內(nèi)容不同、介入點(diǎn)不一。 3.3 BIM 實(shí)施模式

目前，BIM 在設(shè)計(jì)企業(yè)的實(shí)施模式主要有以下3 種：

（1）BIM 外包服務(wù)：在特定階段將一些BIM 的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)交給有能力的BIM服務(wù)商讓其獨(dú)立完成設(shè)計(jì)，后期本企業(yè)在其成果上進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。

（2）BIM 項(xiàng)目合作設(shè)計(jì)：在此模式中，項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要是由設(shè)計(jì)師完成的，BIM服務(wù)商更多的是在設(shè)計(jì)師需要時(shí)提供一些技術(shù)培訓(xùn)、設(shè)計(jì)難題技術(shù)支持或者參與局部的協(xié)助設(shè)計(jì)等。

（3）自建BIM 團(tuán)隊(duì)：設(shè)計(jì)企業(yè)成立專門的BIM 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，服務(wù)于企業(yè)內(nèi)所有需要BIM 的項(xiàng)目。

4 BIM 中的協(xié)同設(shè)計(jì)與協(xié)同作業(yè)

4.1 協(xié)同設(shè)計(jì)X8t 中國(guó)BIM 門戶 - ChinaBIM.com

4.1.1 2D協(xié)同設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)是以CAD 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。

4.1.2 3D協(xié)同設(shè)計(jì)

（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。也就是說(shuō)，工作組每個(gè)人在工程信息模型上的設(shè)計(jì)內(nèi)容都可以及時(shí)同步到服務(wù)器上的項(xiàng)目中心文件中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享的目標(biāo)。

（2）專業(yè)間3D協(xié)同設(shè)計(jì)：是一種文件級(jí)的階段性協(xié)同設(shè)計(jì)模式。各專業(yè)完成各自工程信息模型文件設(shè)計(jì)時(shí)，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)。

4.2 協(xié)同作業(yè)

協(xié)同作業(yè)是指設(shè)計(jì)之外的各種設(shè)計(jì)文件與設(shè)計(jì)相關(guān)的管理部門或項(xiàng)目相關(guān)各方，進(jìn)行文件交互與溝通交流等的協(xié)同管理系統(tǒng)。它是提升各環(huán)節(jié)工作效率的重要手段。

5 BIM 技術(shù)推廣的注意事項(xiàng)

5.1 建立模型深度標(biāo)準(zhǔn)

各專業(yè)之間模型共享時(shí)只有基于同一建模深度創(chuàng)建模型，才能打通數(shù)據(jù)共享障礙，避免信息不對(duì)稱等情況的頻繁出現(xiàn)。注意根據(jù)項(xiàng)目階段的不同、目的不同等來(lái)確定采用的深度等級(jí)，最終建模精度依據(jù)不同等級(jí)中所包含的模型精度來(lái)確定[5]。

5.2 統(tǒng)一BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)

在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，預(yù)先定義和統(tǒng)一模型標(biāo)準(zhǔn)及名稱，確保模型集成后能統(tǒng)一歸位、規(guī)范管理，以最大限度減少因模型整合產(chǎn)生的問(wèn)題。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的人已經(jīng)注意到BIM技術(shù)對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以突破傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)的局限，提高整個(gè)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程的質(zhì)量、效率等，推動(dòng)建筑行業(yè)快速、穩(wěn)定、可持續(xù)性的發(fā)展。但是，目前BIM技術(shù)可應(yīng)用的領(lǐng)域尚沒(méi)有得到完全開(kāi)發(fā)，希望BIM技術(shù)在未來(lái)的推廣、使用上取得巨大的進(jìn)步。