BIM技術(shù)在建筑設(shè)計管理模式中的應(yīng)用

馬文強 滕州市善源建筑設(shè)計咨詢有限公司

1 前言

BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的實際作用，是將基于建筑設(shè)計管理的二維信息轉(zhuǎn)化構(gòu)建成為一個三維立體的工程數(shù)據(jù)模型。通過BIM技術(shù)，相關(guān)設(shè)計人員能對設(shè)計成果進行實際演示，通過演示發(fā)現(xiàn)設(shè)計管理過程中可能忽略的問題。與此同時，BIM技術(shù)也能在必要的情況下，將加工后的立體三維模型直觀地展示出來，讓工作人員更加深刻的理解項目現(xiàn)狀、程序、方式及方法。

2 BIM技術(shù)相關(guān)內(nèi)容概述

2.1 內(nèi)涵

BIM 技術(shù)是利用三維模型來開展建筑工程設(shè)計工作的一種技術(shù)手段，它有利于管理和控制工程項目施工、提高建筑工程設(shè)計的科學性、降低設(shè)計的錯誤率、提高項目的建設(shè)水平，以及保證建筑工程管理的流暢性。另外，在建筑工程設(shè)計中運用BIM 技術(shù)，能夠保證項目分層次、分步驟地進行，有利于實現(xiàn)工程項目設(shè)計的全面控制目標。在實際工作中，建筑工程設(shè)計人員首先借助三維模型充分展現(xiàn)設(shè)計思路，然后根據(jù)三維模型闡述設(shè)計內(nèi)容，最后生成設(shè)計圖紙。這有助于設(shè)計師清晰且細致地表達自己的設(shè)計思路、降低設(shè)計過程的復雜性，并提高工作效率。

2.2 應(yīng)用優(yōu)勢

2.2.1 有利于展開自動變更

在傳統(tǒng)設(shè)計管理模式中，建筑設(shè)計師的每一張圖紙都獨立存在，平面設(shè)計圖完成后需要以平面為基礎(chǔ)，繪制立體圖形以及剖面圖形。此外，傳統(tǒng)設(shè)計模式并不存在圖紙數(shù)據(jù)實時修改功能，一旦出現(xiàn)問題，需要設(shè)計師一一將有關(guān)設(shè)計圖紙數(shù)據(jù)進行全部更改，這會耗費設(shè)計人員大量的時間，也會增加錯誤出現(xiàn)率。利用BIM技術(shù)制成的三維模型，不但能實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時修改，還能根據(jù)當前的設(shè)計圖紙估判、計算設(shè)計中可能存在的錯誤數(shù)據(jù)，為工程造價人員提供數(shù)據(jù)支持。

2.2.2 全面深化建筑工程設(shè)計，節(jié)約設(shè)計時間

在BIM平臺上，工作人員可以詳細修改建筑工程的設(shè)計圖紙。在開展建筑工程設(shè)計工作的過程中，設(shè)計人員利用BIM技術(shù)完善與優(yōu)化工程項目模型，有助于直接修改設(shè)計圖紙中存在的問題，從而極大地節(jié)約設(shè)計修改時間。

從實際情況來看，在傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計模式中，設(shè)計方案常常會出現(xiàn)深度不足的問題，施工人員只能從單一的視角觀察建筑模型，而BIM技術(shù)卻有效改變了傳統(tǒng)的設(shè)計模型。在BIM技術(shù)的支持下，工作人員可以采用碰撞檢查的方式檢驗設(shè)計圖紙中的碰撞問題，施工人員也能夠在第一時間與設(shè)計人員進行溝通，從而有效優(yōu)化建筑工程設(shè)計管理流程。

2.2.3 有利于實現(xiàn)三維可視化協(xié)同作業(yè)

BIM技術(shù)和普通的二維平面繪圖模式不同，該技術(shù)能夠有效實現(xiàn)三維可視化繪圖模式，將建筑工程的各項信息組合在一起，打造完整的三維建筑立體模型。二維平面繪圖模式無法開展協(xié)同作業(yè)，只能由不同的部門進行各部分的圖紙繪制，統(tǒng)一繪制完成后再查找圖紙中存在的錯誤并進行修改。使用二維平面繪圖模式會花費較大的精力進行圖紙校對與審核，嚴重降低了建筑設(shè)計效率。BIM技術(shù)利用服務(wù)器，能將建筑設(shè)計的各項權(quán)限下放給不同部門，讓各部門展開協(xié)同作業(yè)。一旦出現(xiàn)作業(yè)更改，其他部門也能接收到同樣的指令，避免出現(xiàn)無效工作。

此外，將該技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計管理中，相關(guān)負責人能通過三維立體模型，觀察建筑的內(nèi)外部設(shè)計效果，并模擬建筑設(shè)計與周圍環(huán)境的融合性，避免建筑施工中的資源浪費。

2.2.4 提高設(shè)計圖的立體效果和建筑工程設(shè)計的有效性

與傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計管理方式相比，BIM技術(shù)的可視化程度更高，它可以有效模擬施工并實現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化，從而提高工作人員的工作效率。

CAD 技術(shù)主要通過手工繪制二維圖表，而BIM技術(shù)則在CAD 技術(shù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)了突破和優(yōu)化，它可以運用計算機繪制圖表，并且呈現(xiàn)方式也上升為三維空間。BIM技術(shù)不僅提高了設(shè)計圖的立體效果，還進一步提高了設(shè)計圖的視覺感受。最為重要的是，BIM平臺可以直接生成建筑工程竣工之后的效果圖。

近年來，BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計管理中的運用較為廣泛。隨著技術(shù)運用的不斷成熟，BIM技術(shù)不僅可以有效節(jié)約成本，還可以全面提高建筑工程設(shè)計的有效性、科學性、合理性。

2.2.5 為人員提供高級分析功能

BIM技術(shù)同時具備三維模擬、數(shù)據(jù)分析等多種功能，能在設(shè)計師的要求下，展開大量的數(shù)據(jù)計算，分析與整合建筑模型的各項專業(yè)參數(shù)，根據(jù)設(shè)計師提供的設(shè)計圖紙模擬設(shè)計中存在的不足之處。設(shè)計人員利用該技術(shù)存在的模擬功能，能對建筑的各項設(shè)計細節(jié)展開碰撞檢查，提高設(shè)計圖紙的協(xié)調(diào)性與可行性。

2.3 BIM技術(shù)對建筑設(shè)計的應(yīng)用現(xiàn)實意義

在建筑設(shè)計管理中應(yīng)用BIM技術(shù)，最突出的現(xiàn)實化意義在參數(shù)化設(shè)計方面。建筑設(shè)計工作本質(zhì)是與建筑相關(guān)的一系列參數(shù)驅(qū)動工作，將其與BIM技術(shù)聯(lián)合在一起，有效提高二者聯(lián)動性。建筑工程設(shè)計人員在修改模型尺寸時，建筑工程設(shè)計圖也會隨之變化，信息共享性會提高，建筑設(shè)計工作的效率也會隨之上升。BIM技術(shù)有效提高了建筑工程的可視化。

對于較簡單的工程構(gòu)造而言，人們僅靠想象能夠?qū)こ逃休^為細致地了解和認識，但對于非常復雜的建筑模型來說，單純依靠想象根本無法建立起具體的模型系統(tǒng)。依靠BIM 技術(shù)能根據(jù)建筑的各項信息構(gòu)成三維立體實物圖形，為工作人員和設(shè)計人員提供直接的展示形式。

將該技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計工作中，還能準確檢查工程施工中的空間碰撞情況。工作人員通過不同的視角觀察空間結(jié)構(gòu)，檢測建筑中各項環(huán)節(jié)的碰撞關(guān)系與不合理內(nèi)容，以此對其進行調(diào)整。值得注意的是，一旦工程設(shè)計出現(xiàn)空間碰撞情況，修改所產(chǎn)生的成本非常高，所以在檢測空間碰撞點之前，應(yīng)做好充分的準備。

3 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計管理中的應(yīng)用

3.1 初步設(shè)計階段

設(shè)計人員需要同其他專業(yè)BIM 方案模型就各專業(yè)的資料進行交互，然后展開各項設(shè)計參數(shù)的整合分析，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)模型，進行初步的結(jié)構(gòu)模型設(shè)計。在本階段中，設(shè)計人員可以借助BIM技術(shù)的協(xié)同性，實現(xiàn)與其他各專業(yè)設(shè)計模型的有效結(jié)合，實現(xiàn)各專業(yè)設(shè)計的實時溝通。

同時，設(shè)計人員需要根據(jù)已經(jīng)確定的建筑結(jié)構(gòu)，明確結(jié)構(gòu)各部件的位置及尺寸信息，以此為依據(jù)進行模型搭建。完成后，借助相關(guān)轉(zhuǎn)換接口技術(shù)，進行結(jié)構(gòu)計算軟件與模型的有效連接，將模型導入到軟件中完成結(jié)構(gòu)計算，并將結(jié)構(gòu)計算信息反饋至BIM模型中。如果在設(shè)計過程中需要更改模型，則只需要在BIM模型中直接進行更改，就能夠同步更新結(jié)構(gòu)計算信息，避免反復搭建模型的問題。在這一階段中，主要完成了建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件位置、尺寸、配筋信息的確定，并錄入到BIM結(jié)構(gòu)模型當中。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)和場地環(huán)境分析

企業(yè)在建筑設(shè)計管理過程中應(yīng)遵循一定的原則，其中的原則主要體現(xiàn)在安全性和穩(wěn)定性兩個方面，目的是滿足人們對于房屋建筑安全性的需求。在建筑設(shè)計時利用BIM技術(shù)衡量建筑結(jié)構(gòu)的合理性，能有效提高建筑的穩(wěn)定性和安全性。同時，利用BIM技術(shù)對建筑工程施工地周圍的地形進行分析，對比先前設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)方案，能找到雙方在某個設(shè)計點出現(xiàn)的屬性沖突，并以此優(yōu)化設(shè)計方案。

企業(yè)有條件的情況下，也可以將施工工地周圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)情況等信息輸入BIM 系統(tǒng)，利用BIM 系統(tǒng)綜合分析施工條件、地質(zhì)影響、氣候影響等客觀因素，用長遠的眼光看待建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工場地環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系，確保在施工過程中不出現(xiàn)意外，保障施工的安全和效率。

除此之外，BIM技術(shù)也可以分析項目對于環(huán)境的總體影響，將項目對施工工地周邊的生態(tài)環(huán)境污染降到最低。

3.3 加強設(shè)計過程的運用

以往的建筑工程設(shè)計技術(shù)通常以二維設(shè)計為核心，這種方式雖然可以在設(shè)計圖紙中實現(xiàn)信息的共享與傳遞，但傳遞過程卻不能與設(shè)計環(huán)節(jié)有效連接，從而導致建筑工程設(shè)計人員不能全程參與項目設(shè)計工作，這給建筑工程項目的實施帶來許多負面影響。

BIM 技術(shù)能夠通過數(shù)字建模對建筑進行三維表達，不僅保證了設(shè)計的科學性、合理性、有效性，還有助于提高部門之間的協(xié)作效率。在這一過程中，BIM技術(shù)還體現(xiàn)了建筑的人性化設(shè)計。另外，BIM技術(shù)在降低工程設(shè)計損失方面也具有一定的優(yōu)勢，它有助于提高建筑工程設(shè)計的規(guī)范化和標準化。BIM 技術(shù)不僅能夠優(yōu)化施工的設(shè)計模式，減少再次建模的時間，還可以促進建筑工程的可持續(xù)發(fā)展。

3.4 協(xié)同設(shè)計

BIM 建筑協(xié)同設(shè)計，主要由工作集協(xié)同、鏈接協(xié)同兩種方式構(gòu)成。

3.4.1 工作集協(xié)同設(shè)計

以同一個工作模型為基礎(chǔ)，在模型編輯過程中可以實現(xiàn)多名設(shè)計人員共同參與的方式就是工作集協(xié)同。在這種協(xié)同工作中，中心文件是開展設(shè)計工作的重要基礎(chǔ)。各個設(shè)計人員將自己的設(shè)計部分編輯成本地文件，向中心文件上傳；同時，還可以將不斷更新中的中心文件內(nèi)容下載下來，以這種方式使得中心模型與各子模型的同步編輯。

本地服務(wù)器可以保存中心文件，不同的設(shè)計人員可以通過局域網(wǎng)，實時更新中心文件，其對硬件設(shè)施有一定的要求；或者利用云端服務(wù)器進行保存，不同的設(shè)計人員通過互聯(lián)網(wǎng)完成中心文件的實時更新，其對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和數(shù)據(jù)安全有比較高的要求。工作集協(xié)同設(shè)計在大型結(jié)構(gòu)模型協(xié)同設(shè)計時的應(yīng)用速度較慢，并且在同專業(yè)或者單體內(nèi)部之間的協(xié)同設(shè)計的適用性較強。

3.4.2 鏈接協(xié)同設(shè)計

模型設(shè)計中，設(shè)計人員獨立進行部分設(shè)計，對于需要系統(tǒng)設(shè)計的部分，可以將其他部分模型的文件通過鏈接的方式接入到本模型文件中作為外部參照，這種協(xié)同設(shè)計方式就是鏈接協(xié)同。通過鏈接協(xié)同，設(shè)計人員可以將本模型與其他模型結(jié)合在一起，完成設(shè)計提資，但是設(shè)計人員沒有編輯操作其他設(shè)計人員模型的權(quán)限。相較于工作集協(xié)同模式，鏈接協(xié)同設(shè)計的實時性相對較弱。鏈接協(xié)同設(shè)計一般在大型結(jié)構(gòu)模型協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用具有速度快的優(yōu)勢，并且適用于不同專業(yè)、不同單體之間的協(xié)同設(shè)計。

3.5 準確計算結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)

設(shè)計人員在對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，往往涉及大量的數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)分析，BIM技術(shù)能將各種相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)進行串聯(lián)，并主動提醒設(shè)計者哪些設(shè)計的數(shù)據(jù)存在異常，幫助建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者找到設(shè)計中存在的問題。為了提升設(shè)計的質(zhì)量，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員可以利用BIM技術(shù)對數(shù)據(jù)進行宏觀聯(lián)動更新，避免在人為修改設(shè)計內(nèi)容過程中造成修改誤差，更大程度上保證工程設(shè)計的內(nèi)容和設(shè)計要求一致。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員可以通過建立BIM5D關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，準確快速計算工程量，提升施工預算的精度與效率，將BIM 應(yīng)用在算量中。對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，為保障設(shè)計成果的最終質(zhì)量，設(shè)計人員可以采用BIM技術(shù)對要計算的數(shù)據(jù)進行變量控制，對各種不同的數(shù)據(jù)按照設(shè)計要求進行梳理，以增強結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。以預制結(jié)構(gòu)為例，為了避免設(shè)計結(jié)果和后期施工過程中發(fā)生建筑結(jié)構(gòu)變形和結(jié)構(gòu)裂痕，應(yīng)對預制材料各方面的物理數(shù)據(jù)進行科學計算，預測形變量的范圍，從而滿足各種設(shè)計要求。

3.6 碰撞檢測

在BIM 建筑設(shè)計管理中，各專業(yè)搭建好模型之后，運用軟件技術(shù)對模型中各構(gòu)件、設(shè)置之間存在的位置碰撞沖突進行自動檢測的過程就是碰撞檢測。在建筑設(shè)計專業(yè)，碰撞檢測的主要內(nèi)容是對結(jié)構(gòu)設(shè)計是否同建筑專業(yè)方案存在沖突、是否與機電專業(yè)設(shè)施設(shè)備位置、管線排布凈高等方面的要求相一致。Revit環(huán)境下，則需要通過碰撞檢測軟件，進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件、專業(yè)設(shè)置等各個方面的碰撞檢測。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的碰撞檢測包括了設(shè)計與專業(yè)方案沖突檢測、設(shè)計與機電設(shè)施設(shè)備位置沖突檢測、設(shè)計與管網(wǎng)排布合理性沖突檢測等。在Revit 中，通過將Revit 中的結(jié)構(gòu)模型、機電模型等導入到Navisworks 軟件中，可以先設(shè)置完成各類碰撞檢測的判斷條件，然后進行各類主體模型的自由選擇碰撞檢測。檢測完成即生成碰撞檢測報告。

通過將設(shè)計模型與建筑、機電等不同專業(yè)模型進行碰撞檢測，能夠及時發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計中各專業(yè)設(shè)計的沖突，并出具相應(yīng)的碰撞檢測報告。設(shè)計人員根據(jù)檢測報告糾正沖突，優(yōu)化調(diào)整BIM 模型，最終達到各專業(yè)之間的零碰撞，以避免在后期實際施工中各專業(yè)發(fā)生沖突，造成重新返工，拖慢施工進度，降低施工效率，增加施工成本。

4 結(jié)束語

總之，將BIM 技術(shù)運用于建筑工程設(shè)計管理中，不僅有利于提高建筑工程質(zhì)量，還有利于保證建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。BIM技術(shù)具有許多優(yōu)勢，如協(xié)同性、模擬性以及三維圖像的立體展現(xiàn)等。在建筑設(shè)計管理中充分運用BIM技術(shù)，有利于解決工程設(shè)計不透明的問題。因此，設(shè)計人員需要積極探索BIM技術(shù)在建筑產(chǎn)品設(shè)計管理中的運用對策，進而全面提高建筑工程項目質(zhì)量。