BIM在設(shè)計階段的應(yīng)用研究

高重陽

【摘 要】建筑工程的設(shè)計階段，從方案設(shè)計到施工圖交付，是BIM應(yīng)用效果最顯著的階段，同時，BIM應(yīng)用也將對這個階段產(chǎn)生重大的影響，它要求業(yè)主、設(shè)計方、咨詢方等該階段的主要參與方改變原有的組織與工作流程，以跨越組織邊界的方式協(xié)同工作，將各方的相關(guān)設(shè)計決策、專業(yè)知識有效地集成到BIM中，并通過BIM所提供的適時信息共享能力輔助決策與設(shè)計，對提高項目設(shè)計的質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。

【關(guān)鍵詞】BIM；設(shè)計階段；應(yīng)用

前言

自從 BIM 技術(shù)出現(xiàn)到現(xiàn)在，一直有人試圖對 BIM 做出準確的定義。但是，由于 BIM 技術(shù)出現(xiàn)的時間尚短，是正處于不斷發(fā)展中的新事物，其定義也隨著技術(shù)的發(fā)展而不斷完善。因此，雖然目前人們對 BIM 的定義和解釋有多種多樣的版本，但是卻沒有形成完整、統(tǒng)一的理解。目前，對 BIM 的定義主要體現(xiàn)為：BIM貫穿于整個建設(shè)項目全生命周期，它綜合了建筑所有構(gòu)件的信息，它不是指特定的一種或者一類軟件，也不僅僅局限于建筑模型的建立；它和傳統(tǒng)的工作模式有所區(qū)別，它能改變傳統(tǒng)粗放型的建筑行業(yè)經(jīng)營方式，將其轉(zhuǎn)變向精細、高效、統(tǒng)一的工作模式。

一、BIM在方案設(shè)計階段的應(yīng)用

在方案設(shè)計階段，模型不需要考慮過多的細節(jié)，只要求能表達清楚空間關(guān)系即可，在后期深化模型時，再對其細化充實模型，這樣不會因為方案的改變而過度的修改模型，減少不必要的工作量。BIM在大型復雜項目的設(shè)計優(yōu)化方面具有顯著優(yōu)勢，傳統(tǒng)的設(shè)計方式常常在造型奇異、工藝復雜的項目上遇到困難，BIM三維可視化能夠讓設(shè)計師充分發(fā)揮想象能力與設(shè)計能力，將自己的構(gòu)思在BIM模型中完美呈現(xiàn)出來，并通過采光分析、能耗分析等各種建筑性能分析優(yōu)化自己的設(shè)計方案，降低后期設(shè)計過程中的錯誤率與重復勞動率，提高設(shè)計質(zhì)量與效率。

在方案設(shè)計后期，可以利用BIM模型來制作三維表現(xiàn)圖，由于模型中的信息具有高度的真實性與完整性，所以BIM模型本身也可認為是對建筑物實體最真實的表達，通過BIM模型來制作三維效果圖不僅表現(xiàn)效果細致，而且更接近于真實狀態(tài)。

二、BIM在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的應(yīng)用

BIM模型是通過三維實體信息來表達真實建筑構(gòu)件，而傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是以CAD中的點、線、面等幾何元素來表達構(gòu)件信息。BIM模型中所包含的建筑物信息不僅僅是視覺上的幾何形狀描述信息，它還包含大量的物理信息、分析信息以及非幾何信息，方便從各個角度展示建筑物的真實形態(tài)。通過建立建筑構(gòu)件實體模型，能夠直觀的觀察建筑構(gòu)件、分析建筑結(jié)構(gòu)功能。在大型的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通過BIM可視化技術(shù)能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)的尺寸、相符度進行考察，還能夠通過模型快速檢查出結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的錯誤與漏洞，保證設(shè)計質(zhì)量。

參數(shù)化設(shè)計是BIM的核心技術(shù)，它主要分為參數(shù)化圖元和參數(shù)化修改引擎兩個方面。BIM模型中將梁、板、柱等通用構(gòu)件定義為族，族中的信息不僅包括幾何形狀信息，還包含大量的材料信息、邏輯信息等非幾何信息。BIM參數(shù)化修改引擎技術(shù)在修改圖紙方面具有優(yōu)勢，BIM模型的修改是通過調(diào)整參數(shù)來實現(xiàn)的，修改構(gòu)件參數(shù)會改變原有數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并通過自動更新模型顯現(xiàn)出來，而且構(gòu)件參數(shù)的更改還會導致與之相關(guān)的構(gòu)件發(fā)生關(guān)聯(lián)性變化，始終保持模型的協(xié)調(diào)性和一致性，由BIM模型生成的圖紙也會保持高度的統(tǒng)一性。

結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，從BIM模型中可以直接讀取結(jié)構(gòu)計算所需要的信息，并且在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置上與結(jié)構(gòu)分析模型保持一致，同建筑實體結(jié)構(gòu)也是一一對應(yīng)的，實現(xiàn)了建筑信息模型對工程項目實體的數(shù)字化表達。BIM模型包含了結(jié)構(gòu)設(shè)計階段完整的設(shè)計信息，通過BIM軟件又可讀取結(jié)構(gòu)分析軟件的數(shù)據(jù)文件，將其轉(zhuǎn)為自身格式，實現(xiàn)建模過程中信息資源的共享。BIM模型集成了建筑全生命周期的相關(guān)信息，深化了各工種參與方的信息交流方式，還大大提高了信息共享程度。

三、BIM在設(shè)備設(shè)計階段的應(yīng)用

碰撞檢測是對模型中建筑構(gòu)件、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、機械設(shè)備、管線管網(wǎng)等進行檢查，以防止出現(xiàn)由于他們之間交叉、碰撞、沖突等導致無法施工的現(xiàn)象發(fā)生。在大型復雜項目的管線綜合中，通過人工去進行檢測和排查構(gòu)件沖突是一項十分困難的工作，而BIM的碰撞檢測功能充分發(fā)揮了計算機對龐大數(shù)據(jù)的處理能力。當各個專業(yè)將自己的設(shè)計集成到一個模型中后，規(guī)定相應(yīng)的檢測要求即可進行碰撞檢測。檢測會自動生成包含相交部分長度、碰撞點三維坐標等信息的詳細檢測報告，便于查找碰撞的構(gòu)件和位置，減少施工時由于碰撞而產(chǎn)生的各項損失。

四、設(shè)計階段應(yīng)用 BIM 存在的問題

目前政府及相關(guān)部門還沒有針對BIM制定配套的法律、管理等保護政策，甚至連BIM標準也還未正式發(fā)布。在這種政策環(huán)境不完善的狀態(tài)下，設(shè)計階段應(yīng)用BIM技術(shù)必定會存在很多制約因素，尤其是目前二維圖紙仍然是受法律保護的設(shè)計成果表達形式，所以在一定程度上制約了BIM技術(shù)在設(shè)計階段的發(fā)展與應(yīng)用。

隨著我國大規(guī)模工程項目的建設(shè)和城市發(fā)展的不斷加快，對項目的設(shè)計質(zhì)量和效率也提出了更高的要求，所以工程項目設(shè)計普遍存在設(shè)計周期緊張的問題。而BIM改變了傳統(tǒng)的設(shè)計工具，企業(yè)在應(yīng)用初期必定會遇到一些軟件操作上的問題，例如在設(shè)計前期可能會由于軟件操作不當而出現(xiàn)設(shè)計錯誤，從而影響設(shè)計的按時完成，對企業(yè)的現(xiàn)有業(yè)務(wù)和流程造成一定影響。

歐美建筑業(yè)已經(jīng)開始普遍使用Autodesk Revit、ArchiCAD等BIM核心軟件，但是在國內(nèi)，BIM的軟件開發(fā)還處于初級階段。雖然有中國建筑科學研究院開發(fā)的PKPM、上海魯班軟件和北京廣聯(lián)達等一些大型公司開發(fā)的造價軟件等，但是外圍與BIM軟件接口的支持軟件較少，尤其是供各軟件之間信息傳遞的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具比較欠缺，這些影響設(shè)計師在設(shè)計階段的正常工作，阻礙了BIM技術(shù)在設(shè)計機構(gòu)的應(yīng)用。

五、BIM在設(shè)計中的價值體現(xiàn)

（1）BIM 模型搭建快速：高效的協(xié)同機制，讓建筑模型的搭建有了質(zhì)的飛躍。BIM 的工作集協(xié)同方式大大提高了設(shè)計和模型建造的速度，在新的流程中，各個部分設(shè)計人員在同一個平臺工作，不需要將數(shù)據(jù)發(fā)相互發(fā)送，其他部分人員所做的變更可以直接在中心平臺上看到。然后根據(jù)需要自行修改，大大提高了建筑設(shè)計的效率。

（2）BIM 使設(shè)計更容易修改：由于核心 BIM 軟件采用變量驅(qū)動程式建模，將大量的設(shè)計要素視為變量，受變量驅(qū)動控制的構(gòu)件關(guān)聯(lián)性很強，局部的修改，會直接反映在模型和視圖中，使設(shè)計的自動化程度大大提高。項目需要進行修改時，只要改動相關(guān)的變量，就可以迅速完成。

結(jié)論

設(shè)計人員可以在BIM模型的基礎(chǔ)上配合時間要素在計算機上提前進行模擬施工，在找出設(shè)計成果中存在的問題的同時，通過模擬施工過程為施工方提供行之有效的施工方案，從而有效的控制項目的施工時間、提高施工質(zhì)量。另外，采用BIM技術(shù)的相關(guān)軟件構(gòu)造建筑信息模型，能在實現(xiàn)專業(yè)間協(xié)同設(shè)計的同時自動進行碰撞檢查，在實施施工作業(yè)前及時的發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題并進行更正，進而能夠有效地減少設(shè)計錯誤、提高施工效率、縮短項目工期以及節(jié)約設(shè)計施工成本。

參考文獻：

[1]羅能鈞.“中國尊”項目BIM技術(shù)應(yīng)用實踐——技術(shù)與管理互動[J].建筑技藝.2014（02）

[2]潘佳怡，趙源煜.中國建筑業(yè)BIM發(fā)展的阻礙因素分析[J].工程管理學報.2012（01）

（作者單位：北京金隅加氣混凝土有限責任公司）