BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用研究
——以江北國際文化創(chuàng)意街區(qū)為例

端木君杰 南京城鎮(zhèn)建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司

1 前言

BIM技術(shù)是依托于現(xiàn)代數(shù)字信息技術(shù)，模擬在建筑設(shè)計(jì)中的實(shí)際操作過程，從而實(shí)現(xiàn)對建筑、施工、驗(yàn)收等工作的促進(jìn)作用。相關(guān)設(shè)計(jì)人員在應(yīng)用BIM技術(shù)平臺(tái)時(shí)，可以充分發(fā)揮出各專業(yè)價(jià)值優(yōu)勢，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)中的疏漏錯(cuò)項(xiàng)，找出其偏差因素，采取實(shí)際措施解決問題，保障建筑設(shè)計(jì)達(dá)到最佳效果。

2 BIM技術(shù)概述

2.1 BIM技術(shù)內(nèi)涵及特點(diǎn)

BIM技術(shù)是基于工程信息和現(xiàn)代信息技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)為工程項(xiàng)目建立相關(guān)參數(shù)信息，其本質(zhì)就是建筑信息的三維數(shù)據(jù)模型，進(jìn)而為建筑設(shè)計(jì)、施工等提供技術(shù)支持。

在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)除了具有模擬性、信息集成性等特點(diǎn)，還具有以下突出優(yōu)勢：一是能使建筑設(shè)計(jì)以可視化的情形呈現(xiàn)，通過3D建模能直觀反映建筑設(shè)計(jì)全過程，提升對建筑結(jié)構(gòu)安全、可行性的正確表述，且在可視化條件下，有利于人員之間的想法交流，進(jìn)一步促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性、科學(xué)性。二是實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)各功能的彼此協(xié)調(diào)，注重建筑設(shè)計(jì)功能的整體表達(dá)。

2.2 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值

建筑工程正在向著大型化、商業(yè)化、高層化及大跨度化方向發(fā)展，建設(shè)不再局限于地面，而也在向高空、地下甚至湖泊深海延伸。由此來看，人們對建筑工程的應(yīng)用需求在擴(kuò)大，不僅注重建筑整體功能表述，對其建筑結(jié)構(gòu)及空間規(guī)劃等也提出更高要求。在建筑設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)人員需要獲取、處理、協(xié)調(diào)的建筑信息數(shù)據(jù)量也愈來愈繁雜。但是，基于這些信息資源的不可或缺性，只有將這些信息數(shù)據(jù)充分利用，才能保證建筑設(shè)計(jì)的可行性，進(jìn)一步確保建筑工程的施工管理，最終建設(shè)出符合預(yù)期設(shè)計(jì)思想的工程項(xiàng)目。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，是將科學(xué)技術(shù)和建筑技術(shù)充分衍生出的產(chǎn)物，它的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)的核心轉(zhuǎn)向，從二維轉(zhuǎn)向三維，推動(dòng)了建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的信息革命浪潮。

2.3 BIM技術(shù)在工作中的具體目的

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)變更的多方案比較優(yōu)化；

（2）減少碰撞，在BIM管線綜合設(shè)計(jì)階段就規(guī)避各種碰撞問題，在后期施工過程中，無須再根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行變更，保證工期合理可控；

（3）優(yōu)化凈高，通過管線優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合美化地下車庫等位置的管線排布，最大化程度提高空間凈高；

（4）指導(dǎo)施工，利用BIM管線優(yōu)化后的圖紙，確保設(shè)備管線在合理可控的前提下進(jìn)行安裝，增加把控力度，并有效縮短工期；

（5）提升品質(zhì)，利用BIM優(yōu)化管線布局，并針對重要節(jié)點(diǎn)空間進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，提升項(xiàng)目的整體品質(zhì)。

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

實(shí)踐項(xiàng)目為江北國際文化創(chuàng)意街區(qū)。建筑體量包含兩個(gè)商業(yè)裙房并由商業(yè)連橋串聯(lián)，形成整體，以起到拉動(dòng)人流的作用。地塊設(shè)置2棟塔樓，包括1棟辦公樓（建筑高度100m）和1棟公寓，（建筑高度78.95m）整體商業(yè)裙房設(shè)計(jì)充分考慮了與泵站市政設(shè)施、南農(nóng)河的整合設(shè)計(jì)。

辦公樓和酒店式公寓采用預(yù)制疊合樓板、裝配式內(nèi)墻板、單元式玻璃幕墻、裝配式吊頂、地面干式鋪裝等裝配式部品部件，滿足土地出讓條件單體預(yù)制裝配率：40%；商業(yè)部分根據(jù)項(xiàng)目性質(zhì)及特點(diǎn)，采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 BIM全參數(shù)化模型

3.1 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，即建筑場地選址和結(jié)構(gòu)布局、建筑結(jié)構(gòu)分析、建筑協(xié)同。建筑場地選址是建筑項(xiàng)目最為關(guān)鍵的內(nèi)容，它不僅需要科學(xué)、合理，還需要具備一定的前瞻性，符合實(shí)際使用的可行性。另外，水文氣象、工程地質(zhì)等與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)息息相關(guān)的因素也是需要提前考慮的因素。而BIM技術(shù)能動(dòng)態(tài)、具象地展示建筑場地選址和結(jié)構(gòu)布局的全過程，并聯(lián)合GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)對建筑項(xiàng)目具體情況全面模擬，得到合理的預(yù)測結(jié)果。同時(shí)，該技術(shù)能深入了解建筑結(jié)構(gòu)的選型、具體布局等方面，使建筑的整體結(jié)構(gòu)體系和整體結(jié)構(gòu)布局能與建筑當(dāng)?shù)氐乃?、地質(zhì)等情況契合，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性，保證建筑整體施工進(jìn)度。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)分析上的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)分析中，不只是計(jì)算荷載和配筋計(jì)算，而是需要對整體性能分析并優(yōu)化，確保建筑在不同荷載時(shí)都能保持安全性、穩(wěn)定性。應(yīng)用BIM技術(shù)能對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和具體結(jié)構(gòu)布置展開全方位模擬，實(shí)現(xiàn)技術(shù)評價(jià)和經(jīng)濟(jì)評價(jià)的雙重收獲。在建立了數(shù)字一體化模型后，聯(lián)合Revit API二次平臺(tái)對結(jié)構(gòu)展開綜合分析，用大數(shù)據(jù)分析建筑與具體環(huán)境的對應(yīng)，指出設(shè)計(jì)缺陷并消除缺陷，確保建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量，見圖2。

圖2 結(jié)構(gòu)檢查典型問題

3.3 建筑各專業(yè)的協(xié)調(diào)應(yīng)用

引入BIM技術(shù)有利于設(shè)計(jì)人員之間的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息匯總、溝通、共享，如土建設(shè)計(jì)、水暖電設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及裝飾裝修等專業(yè)設(shè)計(jì)的施工內(nèi)容、施工數(shù)據(jù)能在一個(gè)大平臺(tái)上形成共享，數(shù)據(jù)的快速傳輸、處理能方便不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員充分共享、全面交流和共同應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了建筑工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)上的相互協(xié)調(diào)。

3.4 在綠色建筑設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

綠色建筑是將環(huán)境保護(hù)理念融入建筑設(shè)計(jì)中，在建筑設(shè)計(jì)、開發(fā)、施工及應(yīng)用全過程，都要以綠色環(huán)保為主要元素。貫徹建筑綠色設(shè)計(jì)理念，需要在建筑施工每個(gè)環(huán)節(jié)體現(xiàn)，尤其是核心的建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

在規(guī)劃階段，為了達(dá)到綠色環(huán)保的效果，需要提前對建筑施工地點(diǎn)、范圍、水文地質(zhì)條件等情況綜合考慮。單純地依靠經(jīng)驗(yàn)猜想、手工繪圖等方式很難真正對實(shí)際效果進(jìn)行預(yù)測和判斷。而應(yīng)用BIM技術(shù)可以模擬出建筑成型后的狀況，再加上GIS專業(yè)數(shù)據(jù)的參考，可以準(zhǔn)確、清晰地反映出建筑能源消耗與周邊環(huán)境的關(guān)系，然后便于后期規(guī)劃和改進(jìn)。

在具體設(shè)計(jì)階段，綠色建筑設(shè)計(jì)不單純地只是考慮能源消耗，而是將自然環(huán)境因素融入設(shè)計(jì)中，通過自然資源的代替設(shè)計(jì)減少能源消耗。如建筑的采光情況、隔音效果、內(nèi)部布局等設(shè)計(jì)，應(yīng)用BIM技術(shù)對建筑模型的實(shí)際接受光照強(qiáng)度、時(shí)間進(jìn)行測試，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)對方案展開調(diào)整和優(yōu)化，利用自然地理?xiàng)l件改善室內(nèi)的溫度和光線；對建筑噪聲強(qiáng)度進(jìn)行仿真分析，對噪聲進(jìn)行評級，進(jìn)而構(gòu)建隔聲措施；對建筑墻體、屋面、門窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能進(jìn)行判斷，使建筑材料的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造都達(dá)到相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，具有一定的節(jié)能功效。

在施工階段，應(yīng)用BIM技術(shù)的可視性，使施工和設(shè)計(jì)呈現(xiàn)一致性。不僅有利于設(shè)計(jì)人員對現(xiàn)場施工進(jìn)行檢查和監(jiān)督，了解施工進(jìn)度與施工難點(diǎn)；更能使施工人員直觀理解設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)要求。

在項(xiàng)目管理上，應(yīng)用BIM技術(shù)能對建筑施工的各個(gè)環(huán)節(jié)展開數(shù)字化、信息化的全模擬，實(shí)現(xiàn)了線上監(jiān)管施工的方式，使管理者更能掌控整個(gè)建筑項(xiàng)目的施工進(jìn)度，提高了施工管理水平，降低了管理成本，踐行了環(huán)保理念。

4 結(jié)束語

BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)上得到了廣泛應(yīng)用，也用實(shí)際效果展現(xiàn)了其突出的優(yōu)勢，以便捷性、信息化、可視化等特點(diǎn)在建筑設(shè)計(jì)上閃爍著巨大的生命力。BIM技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也會(huì)出現(xiàn)很多問題，設(shè)計(jì)人員要不斷深入研究，刻苦鉆研，使BIM技術(shù)更加成熟和完善。同時(shí)也要結(jié)合建筑具體情況，綜合考慮多方因素，使建筑設(shè)計(jì)更具可行性、科學(xué)性。相信隨著技術(shù)的發(fā)展革新，BIM技術(shù)會(huì)在不斷應(yīng)用中有所創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)更深層次的飛躍。