基于BIM的建筑設(shè)計(jì)階段應(yīng)用研究

張宇昂

關(guān)鍵詞：BIM? ?建筑設(shè)計(jì)? ?應(yīng)用研究

建筑前期設(shè)計(jì)階段是建設(shè)工程的初始階段，該階段的工作能夠密切的影響工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度及施工效率，對(duì)建筑施工階段、竣工驗(yàn)收階段和運(yùn)營維護(hù)階段的工作開展至關(guān)重要。隨著近年來建筑行業(yè)信息化技術(shù)的發(fā)展，BIM成為研究的重點(diǎn)。BIM模型能夠?qū)崿F(xiàn)二維平面向三維立體圖形轉(zhuǎn)變，對(duì)于項(xiàng)目前期階段的地形勘測、日照采光分析等工作能夠提供巨大的支持。它提供的可視化模型可以產(chǎn)出施工圖紙及效果圖，成為建筑施工運(yùn)營過程中決策的依據(jù)。所以，越來越多的學(xué)者開始研究將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)階段的模型設(shè)計(jì)及構(gòu)建。本文針對(duì)在對(duì)BIM技術(shù)當(dāng)前現(xiàn)狀梳理的基礎(chǔ)上，研究其在建筑設(shè)計(jì)各階段中的應(yīng)用，旨在幫助建筑設(shè)計(jì)者及管理者對(duì)BIM技術(shù)的理解，為其決策管理提供意見和建議。

一、BIM發(fā)展現(xiàn)狀

（一）BIM基本概念介紹

BIM即建筑信息模型，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性有優(yōu)化性的特點(diǎn)[1]，其核心是通過設(shè)計(jì)及構(gòu)建建筑物三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為模型提供全面的工程數(shù)據(jù)信息。每個(gè)BIM模型中都包含幾何信息、參數(shù)信息、狀態(tài)信息等，幾何信息包括建筑墻、梁、板、柱的長寬高等信息;參數(shù)信息包括建筑內(nèi)部相關(guān)設(shè)備型號(hào)、大小、功能;狀態(tài)信息包含非構(gòu)件對(duì)象的狀態(tài)信息，例如，建筑空間的狀態(tài)信息。這些信息涵蓋了建筑全生命周期內(nèi)所有信息，指導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、施工單位及運(yùn)營部門各方人員的協(xié)同工作[2]，為項(xiàng)目管理者提供工程信息交換和共享平臺(tái)，促進(jìn)建筑工程管理工作效率的提高和資源的節(jié)約。

（二）BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)單位應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)最初是在美國、歐洲國家普及，大多數(shù)設(shè)計(jì)單位都采用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)和三維模型的構(gòu)建，于2003年在中國嶄露頭角。當(dāng)前階段，國內(nèi)設(shè)計(jì)院、建筑施工方及房地產(chǎn)企業(yè)開發(fā)商也意識(shí)到BIM技術(shù)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)及其在全生命周期中的重要作用，逐步開始使用BIM技術(shù)作為指導(dǎo)工具。

但值得一提的是，雖然BIM技術(shù)在建筑工程各階段應(yīng)用已展現(xiàn)了較大的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)于國內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)而言，改變傳統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（Computer Aided Design，CAD）的慣例來使用BIM技術(shù)，仍存在較大的發(fā)展阻礙。由于BIM技術(shù)前期投入較大，且在使用的過程中缺少和其他軟件模型集成的接口，因而當(dāng)前較多的設(shè)計(jì)單位集中于在施工圖設(shè)計(jì)階段使用BIM技術(shù)進(jìn)行綜合管線的碰撞檢查、數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計(jì)測算、基于BIM實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，在建筑前期方案設(shè)計(jì)階段和初步設(shè)計(jì)階段還是依賴于CAD、Sketchup、3D max等傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程工具，但是BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用價(jià)值完全可以彌補(bǔ)其在高資金投入的缺陷，同時(shí)國內(nèi)相關(guān)軟件公司意識(shí)到BIM的重要性已開始針對(duì)性的開發(fā)與BIM軟件連接的接口，為了對(duì)當(dāng)前BIM使用狀況提出建設(shè)性的意見，推動(dòng)BIM技術(shù)的應(yīng)用，本文將在下一章節(jié)分析BIM在建筑設(shè)計(jì)各階段的應(yīng)用要點(diǎn)。

二、BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

（一）BIM技術(shù)在方案設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

方案設(shè)計(jì)階段是根據(jù)建筑需要進(jìn)行平面和立面的設(shè)計(jì)[3]。BIM技術(shù)在建筑方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)用點(diǎn)主要包括以下四點(diǎn)：（1）借助BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)者和管理者可以在不同的設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行比對(duì)，挑選出最滿意的建筑設(shè)計(jì)方案，并通過三維可視化特性及參數(shù)化功能及時(shí)的修改選定的設(shè)計(jì)方案，使其達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[4];（2）在進(jìn)行建筑方案比對(duì)的過程中，各方還可以利用BIM技術(shù)的可視化性進(jìn)行三維視圖漫游，直觀的查看設(shè)計(jì)師的建筑設(shè)計(jì)理念及成果，便于對(duì)方案的掌握和理解;（3）在建筑方案設(shè)計(jì)階段，建筑設(shè)計(jì)師需要針對(duì)BIM模型不同方位進(jìn)行日照、采光、通風(fēng)等性能設(shè)計(jì)模擬，確保該建筑物光照通風(fēng)方案的合理性，而BIM技術(shù)恰恰能夠滿足這些需求，開展建筑模型的性能模擬分析，幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行BIM模型的優(yōu)化[5];（4）在施工場地勘測的工作中，BIM技術(shù)也可以發(fā)揮較大的作用。設(shè)計(jì)人員可以將BIM技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）相結(jié)合，綜合考察施工現(xiàn)場的地形地質(zhì)狀況，為建筑方案的設(shè)計(jì)提供詳細(xì)的參考信息。

（二）BIM技術(shù)在初步設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

初步設(shè)計(jì)階段在確定方案后開始，是設(shè)計(jì)完整施工圖紙的基礎(chǔ)。在初步設(shè)計(jì)階段，各專業(yè)的設(shè)計(jì)人員需要開展協(xié)同設(shè)計(jì)，對(duì)生成的建筑信息模型進(jìn)行初步的檢查和審核，范圍涉及建筑物內(nèi)部空間設(shè)計(jì)效果和建筑外部環(huán)境的設(shè)計(jì)，其中有關(guān)BIM技術(shù)的主要應(yīng)用點(diǎn)包括以下三個(gè)部分：（1）建筑設(shè)計(jì)師需要對(duì)方案設(shè)計(jì)階段建立的三維BIM模型進(jìn)行細(xì)化和精細(xì)化建模，達(dá)到進(jìn)一步完善的效果。同時(shí)協(xié)調(diào)各專業(yè)模型的平面、立面、剖面檢查;（2）強(qiáng)化建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、景觀等專業(yè)模型的協(xié)同及三維可視化設(shè)計(jì)，通過BIM模型中的參數(shù)化和幾何信息強(qiáng)化各專業(yè)數(shù)據(jù)信息互通[6];（3）利用BIM技術(shù)完成初步的管線綜合碰撞檢查，并根據(jù)碰撞檢查的分析報(bào)告，修改并優(yōu)化三維模型，達(dá)到初步設(shè)計(jì)的模型深度要求。

（三）BIM技術(shù)在施工圖設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

建筑施工圖設(shè)計(jì)階段是建筑設(shè)計(jì)模型最終定型階段，是建筑設(shè)計(jì)過程中重要的部分。在該階段的BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)主要包括以下四點(diǎn)：（1）建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等各專業(yè)三維模型細(xì)節(jié)詳情建模以及各專業(yè)模型的整合。在方案設(shè)計(jì)階段和初步設(shè)計(jì)段，建筑設(shè)計(jì)師都需要根據(jù)甲方及模擬分析效果進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)，這就意味著已構(gòu)建的三維建筑模型也需要根據(jù)這些需求進(jìn)行調(diào)整和修改，逐步深入細(xì)化，達(dá)到最終滿意的效果。對(duì)于完成的各專業(yè)BIM模型還需要整合在一起，這需要借助BIM實(shí)現(xiàn)各專業(yè)的協(xié)同合作[7]。（2）在施工圖設(shè)計(jì)階段建筑設(shè)計(jì)師可利用Navisworks及Revit等BIM技術(shù)軟件，進(jìn)行管線綜合的碰撞檢查和凈空分析，檢查分析結(jié)果可供設(shè)計(jì)師參考進(jìn)行模型調(diào)整并對(duì)不合理之處進(jìn)行修改，最終完成整個(gè)建筑設(shè)計(jì)過程，為后續(xù)設(shè)計(jì)圖紙出圖將圖紙?zhí)峤皇┕挝惶峁┗A(chǔ)。（3）不光如此，BIM技術(shù)還能夠根據(jù)三維可視化模型生成二維圖紙，包括平面圖、立面圖、剖面圖、大樣詳圖等圖紙文件，一旦模型發(fā)生變化，軟件能夠自動(dòng)更新模型信息和相關(guān)的圖紙文件。與傳統(tǒng)的CAD出圖相比，BIM技術(shù)能夠強(qiáng)化各專業(yè)圖紙獨(dú)立性，降低圖紙多次修改的情況，有效的保障出圖的速度及準(zhǔn)確性。

三、結(jié)語

本文首先介紹了BIM技術(shù)的基本概念，然后對(duì)其發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行研究，主要分析了當(dāng)前BIM技術(shù)在國內(nèi)設(shè)計(jì)單位應(yīng)用現(xiàn)狀，最后本文對(duì)BIM技術(shù)在建筑方案設(shè)計(jì)階段、初步設(shè)計(jì)階段、施工圖設(shè)計(jì)階段的具體應(yīng)用方面進(jìn)行了簡要的研究和分析。在建筑設(shè)計(jì)的各階段，有些狀況是難以？用圖紙解決的，但是隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，這種困難可以被逐漸克服。通過這樣的研究，可以加深建筑者和管理者對(duì)BIM技術(shù)的理解和掌握，促進(jìn)BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，提升我國的建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)水平。因此，在未來的研究過程中，建筑行業(yè)的相關(guān)設(shè)計(jì)人員及管理人員要注重對(duì)BIM技術(shù)的理解及掌握，這樣才能保證建筑設(shè)計(jì)變得更加優(yōu)化、合理，避免不必要的時(shí)間和成本損失。

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（作者單位：湖北省武漢市第三中學(xué)）