BIM技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用

劉建彬 王瓊瑛

（新疆建筑科學研究院（有限公司） 烏魯木齊 830054）

1 BIM的概念

BIM的英文全稱是Building Information Modeling，即建造信息模型，它是一項應(yīng)用于設(shè)施全生命周期的3D數(shù)字化技術(shù)，根據(jù)美國國家BIM標準（NBIMS）對BIM的定義，定義由三部分組成：

（1）BIM是一個設(shè)施（建設(shè)項目）物理和功能特性的數(shù)字表達；

（2）BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關(guān)這個設(shè)施的信息，為該設(shè)施從建設(shè)到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程；

（3）在項目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協(xié)同作業(yè)。[1]

2 BIM的特點

2.1 可視化

對于建筑的設(shè)計、施工來說，CAD制圖以二維為主，無法直觀的指導(dǎo)施工，非常依賴施工人員的經(jīng)驗水平，降低了工程的施工效率。而通過BIM三維設(shè)計的方法，通過實體模型，降低了非專業(yè)人員對項目的理解難度；BIM技術(shù)改變了往常的技術(shù)溝通方式，將項目的設(shè)計、施工和運營相關(guān)信息都集合于同一個平臺上，使項目相關(guān)人員都能夠進行良好的溝通和協(xié)作，提高了工作效率。

2.2 協(xié)調(diào)性

現(xiàn)行的基于CAD的二維設(shè)計方式，雖然各專業(yè)之間也有協(xié)同，但僅僅停留在互提資料層面，溝通不具備實時性、全面性。而BIM模型是對全專業(yè)模型進行整合，進行檢查碰撞，發(fā)現(xiàn)問題后進行及時修正與協(xié)調(diào)，使各專業(yè)設(shè)計師及施工人員在同一工作平臺下進行工作，提高協(xié)作效率，從而降低額外支出。

2.3 模擬性

BIM技術(shù)通過將三維模型導(dǎo)入naviswork軟件中，將整個施工進度計劃與模型結(jié)合，可以更加直觀、精確地反映整個建筑的施工過程。通過施工模擬，優(yōu)化施工資源及場地布置以達到降低施工成本、提高施工質(zhì)量、提升工程施工速率的目的。

當使用新工藝的關(guān)鍵部位或進入重點施工環(huán)節(jié)時，可采用模擬分析技術(shù)來指導(dǎo)施工，還可以采用5D模擬技術(shù)，以信息模型的組件為基礎(chǔ)獲取精確的成本估算數(shù)據(jù)來實現(xiàn)成本控制。

2.4 優(yōu)化性

對于工程建設(shè)項目來說，設(shè)計、施工、管理過程是一個不斷優(yōu)化的過程，傳統(tǒng)方式在優(yōu)化過程中會消耗更多的人工、時間、財務(wù)成本。BIM在模型建立過程中包含了建筑的各類構(gòu)件信息，并且可以隨時修改，讓優(yōu)化的過程更為簡便；BIM及與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對復(fù)雜項目進行優(yōu)化的可能。目前基于BIM的優(yōu)化可以做下面的工作：

（1）項目方案優(yōu)化：把項目設(shè)計和投資回報分析結(jié)合起來，這樣業(yè)主對設(shè)計方案的選擇就不會主要停留在對形狀的評價上，而更多的可以使得業(yè)主知道哪種項目設(shè)計方案更有利于自身的需求。

（2）特殊項目的設(shè)計優(yōu)化：例如裙樓、幕墻、屋頂、大空間到處可以看到異型設(shè)計，占投資和工作量的比例很大，施工難度比較大和施工問題比較多，對這些內(nèi)容的設(shè)計施工方案進行優(yōu)化，可以帶來顯著的工期和造價改進。[2]

2.5 出圖性

在CAD時代，CAD圖紙往往會根據(jù)不斷調(diào)整的設(shè)計方案和施工中不符合現(xiàn)狀的情況不斷調(diào)整圖紙，造成人工成本增加，設(shè)計質(zhì)量下降，工期的延誤。而BIM出圖是通過對建筑全專業(yè)進行碰撞、協(xié)調(diào)、優(yōu)化過的，會減少大量的變更和修改。

傳統(tǒng)的工程量計算，消耗大量的人工，還不能避免手工計算帶來的差錯。而BIM可以真實地便捷地幫助造價管理者獲取工程信息，可以快速對各種構(gòu)件進行統(tǒng)計分析，避免人工失誤，高質(zhì)量實現(xiàn)工程量信息與設(shè)計方案的一致。[3]

3 BIM技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用及存在問題

3.1 BIM技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用

3.1.1 BIM在方案設(shè)計階段的應(yīng)用

在方案設(shè)計階段，用CAD繪圖，很難從三維角度對設(shè)計方案全面立體的進行考慮，利用BIM技術(shù)進行方案設(shè)計時，不僅可以將方案的整體相貌呈現(xiàn)出來，還能夠通過參數(shù)化設(shè)計的概念，把設(shè)計方案中構(gòu)件的真實數(shù)據(jù)納入BIM模型中，BIM模型憑借能耗分析和建造成本分析的功能，提高其初期方案決策方面的科學性和便捷性。

3.1.2 BIM在擴初設(shè)計階段的應(yīng)用

傳統(tǒng)繪圖模式，很難考慮到各專業(yè)間的協(xié)同問題，容易造成疏漏或者錯誤，造成了額外工作和費用。而建立BIM模型，通過BIM技術(shù)的碰撞檢查功能可以將設(shè)計中各自專業(yè)及各專業(yè)間的碰撞全部反饋給設(shè)計人員，同時自動生成碰撞檢查結(jié)果報表，讓各專業(yè)設(shè)計師及時有效的溝通與協(xié)調(diào)，提前減少不必要的碰撞問題，減少設(shè)計變更，提高了實際的工作效率，降低額外成本。

3.1.3 BIM在施工圖設(shè)計階段的應(yīng)用

現(xiàn)在的設(shè)計師大量的時間都耗在畫施工圖階段，而對于BIM來說，先建立好初步模型，就可以細化和完善建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)模型設(shè)計，幕墻、景觀等也可同步設(shè)計。在設(shè)計成型后，進行碰撞檢查、管線綜合，優(yōu)化設(shè)計成果。模型中的各種平面、立面、剖面圖紙和明細表即可通過BIM輕松且準確的獲取；在BIM建模過程中是可以進行參數(shù)化計算與編輯的，當模型的一處發(fā)生變化或者修改時，其余相關(guān)圖紙及工程量也會依據(jù)聯(lián)動關(guān)系重新生成。

3.2 BIM技術(shù)在設(shè)計中存在的問題

雖然BIM技術(shù)有很多優(yōu)點，如對項目的建筑設(shè)計、施工管理和運營維護都具有極強的輔助作用。但是BIM技術(shù)在設(shè)計方面的應(yīng)用與理想仍存差距，包括：數(shù)據(jù)傳遞對信息技術(shù)的需求、流程再造帶來的產(chǎn)業(yè)重組、標準規(guī)范的不斷完善、地區(qū)發(fā)展不均衡等。這些挑戰(zhàn)使得BIM技術(shù)在應(yīng)用當中遇到一定的阻力和困難。

對于設(shè)計方來說，更希望BIM技術(shù)應(yīng)用于正向設(shè)計，但是，對于現(xiàn)在國內(nèi)的大多設(shè)計方，采用的是翻模，這完全違背了BIM的初衷；對于BIM來說，直接在三維環(huán)境中進行設(shè)計，利用三維模型和其中的信息，自動生成所需要的文件，這才是BIM技術(shù)真正的優(yōu)勢。

對于正向設(shè)計應(yīng)用來說，主要存在以下幾個問題，使得正向設(shè)計難以應(yīng)用。

（1）重新學習軟件需要投入大量的時間，但是設(shè)計師的生產(chǎn)任務(wù)較重，導(dǎo)致設(shè)計師的建模水平受限、模型質(zhì)量不高。

（2）三維出圖需要更大的精細度，也需要付出更多的時間來完成出圖工作。

（3）現(xiàn)在的BIM設(shè)計中更多的只能使用原生軟件，使得工作效率下降，讓人們更傾向于使用CAD繪圖。

（4）在BIM設(shè)計過程中，各專業(yè)之間的合作主要是通過工作集或者鏈接的方式進行工作設(shè)計，與CAD繪圖的方式與過程不相同，使得大多數(shù)設(shè)計師并不能適應(yīng)BIM的協(xié)同規(guī)則而降低工作效率。

（5）對于BIM模型來說，它是由各式各樣的族構(gòu)成，雖然軟件向我們提供了常規(guī)族庫，但并不能滿足我們在項目中所需，所以必須要耗費大量的時間來新建適合項目的族庫，因此造成工作效率的下降。

（6）施工圖審查仍是采用二維圖紙審核，讓設(shè)計方的使用積極性下降。

（7）對于BIM模型建立來說，會存在一個“過度建模”的問題，究竟怎樣的精細度和深度能夠滿足所需，這需要制定一個標準來進行約束。否則不僅增加設(shè)計師的工作量，也會降低軟件的運行速度。

4 結(jié)束語

使用BIM，不僅僅只是熟練地使用BIM軟件，而要深入理解它的理念。作為現(xiàn)在使用BIM的我們，需要長久的堅持和面對挑戰(zhàn)的勇氣。

BIM它實現(xiàn)了從二維設(shè)計到三維設(shè)計的跨越，對于設(shè)計行業(yè)來說的確是終將所至的一個趨勢，雖然它的發(fā)展迅速，在實踐方面也初見成效，但它在發(fā)展過程中一定要考慮與大環(huán)境的融合。融入國內(nèi)建筑行業(yè)的大環(huán)境，結(jié)合現(xiàn)有行業(yè)制圖做法，循序漸進地推廣BIM應(yīng)用，相信最終的結(jié)果一定是我們所希望看到的。