建筑工程設計中的BIM技術探討

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摘要：BIM 是一種可應用于項目全生命周期的管理方式，在發達國家的建設行業已有良好應用，并極大提高了行業生產效率。對于BIM在國內建筑設計領域的應用還不是很成熟，但必將帶來質的飛躍，給設計師帶來了新的思維，新的創作效率。本文根據多年工程實踐，對建筑工程設計中的BIM平臺應用進行分析。

關鍵詞：建筑設計；BIM

前言

BIM（Building Information Modeling）起源于建筑業。如果問問建筑師、建筑系統工程師、建筑專業人士或土木工程師什么是B工M，你會聽到這樣的回答：這是一個在項目實施前以數字化方式探索其關鍵物理和功能特性的綜合過程。他們會指出，BIM有助于更快、更經濟地交付項目，同時可以最大限度減少對環境的影響，為居民提供更好的工作和生活條件。在整個過程中使用協調統一的信息來設計創新項目，更好地可視化和模擬現實世界的外觀、性能和成本，創建更準確的圖紙。雖然我國的BIM應用還處在雛形階段，但是認識并發展BIM，實現行業的信息化轉型己是勢不可擋的趨勢。

一、IM在建筑設計中的場地分析優勢

（一）場地分析

傳統的場地分析存在許多問題，如過多的主觀因素以及數據處理遲緩等等。在建筑設計初始階段，場地分析影響著設計的決策。而BIM的引入，通過與BIM結合的地理信息系統可以對場地和在場地上擬建的建筑物的數據進行處理，通過BIM技術虛擬成型，可迅速得出數據以支持設計，可以幫助新建項目做出最理想的建筑布局、場地規劃等。

（二）方案設計時的BIM應用

BIM作為建筑信息模型，模型本身不光帶有信息，而且可以對信息的改變做出相應的反饋，所以帶來了一種新的設計方式——參數化設計，通過在方案設計中BIM的應用，得到了許多有益的經驗，對比傳統的建筑方案設計模式，BIM的介入可以讓設計更加的多元化，邏輯性也更強，對于復雜的建筑形體以及表皮，有著很好的指導作用，通過參數的改變可以對建筑的形態進行參數化改變，列出不同形態的方案進行性能分析以及設計對比，選擇最優的方案進行深化，可以更好地完成建筑方案設計，而程序將會幫我們處理一些復雜、重復的任務，解放了設計師的時間與勞力，把更多的時間用在選擇方案及深化方案上，從而提高設計質量。

在復雜建筑的設計過程中，經常使用參數化建模軟件進行方案推敲，通過參數控制形體進行方案比對成為了一種趨勢。在參數化設計大師扎哈·哈迪德的設計中，非線性建筑占了絕大多數，通過參數修改建筑形態是她慣有的設計手段。扎哈·哈迪德設計的Verbania新劇院，通過編程生成了參數化影響建筑形態的程序，生成極為多樣的結果（圖1），設計人員通過對結果的比對，修改相應的參數生成需要數目的建筑形態，使最終的建筑形態足夠合理。

（a）參數控制的方案形體研究模型

（b）最終建筑效果 （C）最終建筑效果

圖1 Verbania新劇院形體研究模型與最終建筑效果

（三）建筑性能分析

通過BIM技術，可以對設計方案的照明、安全、布局合理性、聲學、色彩、能耗等進行評估，得出的這些數據可以為投資方用來對設計方案進行評定，是否符合可持續設計的理念。在建筑全生命周期里，方案的重要性不言而喻，通過BIM對方案的評定，對于之后建筑全生命周期的使用、對環境及資源的影響都進行大幅度優化。

通過BIM技術在方案設計初期階段就可以對設計進行建筑性能分析，對建筑形體進行比較，在各個方案中比對選擇建筑性能最優的方案，在設計初期就對建筑全生命周期能耗進行大體的把握。

（四）可視化設計

可視化設計是BIM在建筑設計中的另一個重要應用，其體現在兩個方面：①過程中時時觀察設計中的不足之處，及時修改。②設計展示階段為投資方做更全面、更生動、更加有互動性的展示靜態效果圖更有說服力。

在建筑方案設計階段，通過BIM技術，在整個設計階段都在建筑效果可視化下進行的設計，對于建筑外形以及空間效果方面都可以進行時時觀察，對于方案設計中的缺陷都可以及時的發現。

（五）協同設計

目前我們所說的協同設計，很大程度上是指基于網絡的一種設計溝通交流手段，以及設計流程的組織管理形式.包括：通過CAD文件之問的外部參照，使得工種之間的數據得到可視化共享；通過網絡消息、視頻會議等手段，使設計團隊成員之間可以跨越部門、地域其至國界進行成果交流、開展方案評審或討論設計變發、更；通過建立網絡資源庫，使設計者能夠獲得統一的設計標準；通過網絡管理軟件的輔助，使項目組成員以特定角色登錄，可以保證成果的實時性及唯一性，并實現正確的設計流程管理；針對設計行業的特殊性，其至開發出了基于CAD平臺的協同工作軟件等等。

通過BIM的介入，設計師終于有了一個高效而便捷的平臺進行協同設計，通過BIM，可以讓分布在不同地方的不同專一業的人員通過網絡的連接來完成設計工作。.

通過網絡進行協同設計的不同維度的兩種應用，一種是局域網的內部協作模式，另一種則是有許多不同地方的設計參與方能使用的廣域網協作模式（圖2），在不同情況下選擇不同的模式.通過Revit Archi-tecture（Autodesk公司出的一系列專為建筑信息模型構建的軟件）進行網絡協作的功能叫工作集，通過網絡建立服務器，通過工作集功能可以達到協同設計的目的。啟用工作共享時，Revit Architecture會為項目創建中心模型。中心模型類似于項目數據庫.它存儲對項目所做的所有修改，并存儲所有當前工作集和圖元所有權信息.在創建中心模型后，建議在中心模型的本地副本中執行所有工作。所有用戶都需要在本地網絡或硬盤驅動器上保存中心模型的一個副本.所有修改都可以發布到中心模型中，所有用戶都可以隨時從中心模型載入其他用戶所做的修改。

（a）局域網內部協作模式 （b）廣域網（WAN）協作模式

圖2 通過網絡進行協同設計的兩種模式

（六）碰撞檢測

碰撞檢測是BIM在現有階段價值體現的一個重要方面。在傳統的設計流程面前，管線綜合的處理方式是設計企業由建筑或者機電專業的設計人員牽頭，將所有的圖紙打印到硫酸紙上，將各個專業的圖紙疊放在一起進行，通過專業人士對于圖紙的觀察，進行管線綜合，而由于二維圖紙信息不完全，以及人工操作的誤差，在施工中會發現許多未察覺到的碰撞，只能再反過頭來對圖紙進行修改，延誤了工期，也浪費了業主的投資。而BIM技術的介入為碰撞檢查開拓了新的道路。

二、BIM的案例應用

（一）項目概況

本項目主題為“讓生活走進自然”（From the earth，for the Earth），旨在倡導人與自然和諧相處、綠色生態低碳的發展理念，由不同弧度的曲而片墻組成，形態內斂而沉靜（圖3）。由于BIM技術的使用，在設計階段就對設計進行了建筑可持續性的優化，將其打造成綠色生態低碳建筑，符合主題理念。

（a）鳥瞰圖 （b）人視圖

圖3 項目效果

（二）建筑信息模型的建立

建筑信息模型的建立是其應用的前提，通過對項目的BIM構建，了解到BIM介入到設計中可以提高信息的集成程度，而且較為符合設計師的設計習慣，在信息的使用上較傳統設計模式更為自然，設計中輸入的信息可以直接提取用于建筑