BIM在我國建筑設(shè)計(jì)施工管理一體化中的應(yīng)用與展望

林志野，岳 洋

1.沈陽建筑大學(xué)研究生學(xué)院，遼寧沈陽 110168

2.內(nèi)蒙古東部電力有限公司呼倫貝爾電業(yè)局，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021008

建筑信息建模的實(shí)質(zhì)在于整合，BIM概念的實(shí)現(xiàn)依靠平臺軟件的建立，平臺軟件的架構(gòu)應(yīng)具有以下要點(diǎn)：

1）BIM軟件應(yīng)需要有完備的“接口”，此“接口”可以和市場上已經(jīng)廣泛普及的各類專業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員接到設(shè)計(jì)任務(wù)后，可以利用自身熟知的專業(yè)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行初始設(shè)計(jì)，各階段設(shè)計(jì)完成后直接把結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)入平臺軟件，以便于其他專業(yè)合理的安排工作日程。

2）BIM軟件應(yīng)具有超強(qiáng)的“數(shù)據(jù)整合能力”，各部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)入平臺軟件后，形成平臺軟件本身的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，此系統(tǒng)將建筑設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)，機(jī)電設(shè)計(jì)整合，進(jìn)行后期的“定位處理”，定位處理的結(jié)果是形成了包含各專業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)果的數(shù)據(jù)庫。

3）BIM軟件同時應(yīng)具有一定的“數(shù)據(jù)處理能力”，這也是體現(xiàn)BIM軟件一體化設(shè)計(jì)理念的核心。“定位處理”所形成的設(shè)計(jì)結(jié)果必定包含各類矛盾信息，這些矛盾信息應(yīng)在軟件中給予提示并提出相應(yīng)的解決方案，方案再分化出的各專業(yè)數(shù)據(jù)輸出到專業(yè)設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行校核，以達(dá)到各專業(yè)的專業(yè)性要求和各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)。

復(fù)雜空間建筑的建造過程對設(shè)計(jì)施工管理一體化有較高的要求，BIM很好的適應(yīng)了這一要求 ，也為這一概念的本土化找到了很好的應(yīng)用途徑。

深圳兩館是一個典型的復(fù)雜空間建筑，整個建筑由內(nèi)部主體和表皮鋼結(jié)構(gòu)組成。內(nèi)部主體分為藝術(shù)館和城市規(guī)劃展覽館，內(nèi)部兩個場館的所有豎向荷載都由各自的兩組核心筒承重，核心筒外側(cè)的大懸挑樓板采用了鋼桁架系統(tǒng)，核心筒內(nèi)部的樓板則采用普通的網(wǎng)架系統(tǒng)，整個內(nèi)部主體無多余柱從而營造出了大空間的氛圍。西側(cè)入口處為錐臺形的扭曲鋼結(jié)構(gòu)外皮，其他表皮鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)則為斜面不規(guī)則布置。建筑的空間幾何表達(dá)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)在多荷載多作用下的受力形態(tài)不清晰，并且結(jié)構(gòu)成形效果對建筑影響較大，作為超限建筑其后期設(shè)計(jì)修改和完善的工作量巨大。

設(shè)計(jì)方應(yīng)用了DP（Digital Project）這個三維數(shù)字化建模的BIM軟件來實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)施工管理一體化，此軟件采用網(wǎng)絡(luò)桌面化操作，服務(wù)器設(shè)在法國巴黎，這樣既有效的保護(hù)了知識產(chǎn)權(quán)也更加有效的利用了大型計(jì)算機(jī)對信息的處理運(yùn)算能力，付費(fèi)的靈活性降低了購買軟件的資金壓力，人機(jī)交互性的提高使得軟件的運(yùn)用更加人性化。在整個設(shè)計(jì)過程中，建筑設(shè)計(jì)師首先是采用DP對這個建筑進(jìn)行復(fù)雜的幾何建模，幾何建模采用多模塊化建模，各部分的建模人員在不同地點(diǎn)用不同的專業(yè)軟件建立模型，然后將模型在DP上實(shí)現(xiàn)整合，從而有效的提高設(shè)計(jì)效率。之后結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師將DP輸出的模型植入到SAP、MIDAS、ABAQUS等結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分、各類荷載的施加、對比校核計(jì)算結(jié)果等工作。結(jié)構(gòu)模型確定后通過“接口”返回DP。在DP的幫助下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師還要充分考慮結(jié)構(gòu)的建造過程，對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分，并結(jié)合其他影響反復(fù)考量并確定結(jié)構(gòu)的成形過程。界定幾何形狀、結(jié)構(gòu)形態(tài)后，DP會可以生成比較規(guī)范的材料表、平面表達(dá)的圖紙、結(jié)構(gòu)的安裝順序等信息，形成模板圖和施工圖，為預(yù)算做好了相應(yīng)的準(zhǔn)備。最后可以把相應(yīng)的信息傳輸?shù)巾?xiàng)目管理系統(tǒng)中，從而形成較好的項(xiàng)目管理架構(gòu)。設(shè)計(jì)人員還可以利用DP豐富的節(jié)點(diǎn)庫資源進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，輸出的3D節(jié)點(diǎn)模型可以輕松的輸入到數(shù)控機(jī)床模型系統(tǒng)來對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加工，DP的強(qiáng)大之處還在于它的優(yōu)化分析，其中包括結(jié)構(gòu)形式、節(jié)點(diǎn)選擇建議、用鋼量優(yōu)化等等，這種優(yōu)化不僅可以很好的控制造價，也符合低碳環(huán)保的發(fā)展趨勢。

BIM的“一體化”理念為我國建筑業(yè)信息化發(fā)展帶來了一個良好的發(fā)展機(jī)遇。BIM軟件提倡的多界面設(shè)計(jì)可以提高設(shè)計(jì)效率，它的交互式設(shè)計(jì)可以有效降低由于設(shè)計(jì)修改造成的資源浪費(fèi)。通過平臺軟件的應(yīng)用有效的整合國際范圍內(nèi)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)資源，提供了溝通的平臺，為國內(nèi)設(shè)計(jì)水平提升、人才培養(yǎng)建立了良好的路徑。對于超限、超規(guī)范、受力形態(tài)不清晰的結(jié)構(gòu)，可以極大的提高設(shè)計(jì)人員的主觀能動性，從而有利于設(shè)計(jì)過程中問題的解決。搭載施工時變力學(xué)分析功能的BIM平臺軟件可以充分的考慮結(jié)構(gòu)成形過程對成形后結(jié)構(gòu)的影響，對設(shè)計(jì)施工一體化的發(fā)展起到極大促進(jìn)作用。通過設(shè)計(jì)施工一體化降低了施工過程中的不確定性，更加有利于項(xiàng)目管理。與數(shù)控技術(shù)的對接、全信息化的管理、模塊化的設(shè)計(jì)方式很好的適應(yīng)未來建筑建造過程工廠化的發(fā)展趨勢。

設(shè)計(jì)施工管理一體化的本土應(yīng)用有其獨(dú)特優(yōu)勢的同時又存在諸多問題有待解決。首先，由于國內(nèi)建筑類軟件開發(fā)水平的限制，BIM軟件在國內(nèi)的應(yīng)用更多的依賴進(jìn)口，軟件使用費(fèi)用較高，成本回收期長，導(dǎo)致BIM軟件的使用單位往往需要對人才培養(yǎng)以及技術(shù)風(fēng)險、資金風(fēng)險承擔(dān)更多的壓力。其次，BIM軟件對我國規(guī)范的適應(yīng)還有待時日。再次，我國的招標(biāo)制度決定了BIM軟件的本土化使用要同項(xiàng)目管理制度很好的結(jié)合。新概念的引進(jìn)與推廣，為國內(nèi)平臺軟件開發(fā)商提升開發(fā)能力創(chuàng)造了極好的機(jī)遇，作為平臺軟件，BIM軟件的完善和應(yīng)用也為各專業(yè)軟件的開發(fā)和創(chuàng)新提供了更廣闊的市場。設(shè)計(jì)施工管理一體化對設(shè)計(jì)單位提出更高的要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)對施工與管理具備更多的認(rèn)知才能適應(yīng)一體化需求。另外BIM所倡導(dǎo)的三維建模技術(shù)不僅可以清晰的表達(dá)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，也為三維圖紙?jiān)谖覈耐茝V奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

BIM概念的應(yīng)用提升了各專業(yè)的交互性，提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)可靠性，極好的適應(yīng)我國未來建筑市場的發(fā)展要求，在我國必將有著廣闊的市場前景。