BIM在建筑方案設計過程中的應用研究

鐘美昌 王書林

（廣東建筑藝術設計院有限公司江西分公司 江西贛州 341000）

前言

BIM即物理特性和功能特性突出的數字化模型，其是建筑項目全生命周期內為決策提供可靠共享信息資源的綜合，BIM利用參數化設計和信息互用性技術，可以對傳統設計流程實現改善，而且在項目信息管理方面的能力得到提升，將BIM應用于建筑方案設計階段，其可視化、協調、模擬、出圖、優化等方面的優勢，使傳統方案設計在效率、質量、創意完成度等方面的缺陷得到彌補。

1 BIM在建筑方案概念設計階段的應用

以北京西城區某建筑方案設計為例，其建筑面積為4738.7m2，為五層鋼筋混凝土結構，主要用于教學，應用此建筑物的班級為32個，學生1592人，教師150人，要求教師辦公室32間，普通教室40間，多媒體教室10間，樓梯和學生衛生間兩側各一套，電梯和教師專用衛生間右側一套，建筑詳細設計應盡量控制危險點。

此階段BIM的應用主要表現在以下過程中：收集整理設計文件要求設計師通過大量的相關資料閱讀、整理確定正確的設計方向，縮減設計失誤的概率，所以此過程中應用BIM建模軟件創建建筑基地和與其相關的原始規劃建設條件等信息，可以提升設計師資料整理和建立聯系的效率，據資料顯示此步驟應用BIM，建設項目相關資料的利用價值上升近27.3%百分點；分析場地和形體中設計師要應用BIM和GIS等分析軟件對項目所在場地的自然地形和建筑環境進行分析，并在可行性、建造模式等深入分析后確定建筑項目空間及平面布局、體量關系模型等基本框架，快速形成設計概念，利用GIS三維功能展現，可以使建筑設計形體與相關因素的邏輯性更加清晰，避免傳統設計中大量設計軟件應用中設計師間協調障礙，如3ds Max、Google SketchUp[1]。特別是GIS中添加表面有理化功能后，使GIS具備了處理復雜形體的功能，為設計分析提供的數據價值更高，由此可見GIS應用在此過程不僅有利于構建體量模型，而且有利于不同方案的比較協調，使設計的內在邏輯性和關聯程度得到提升，據資料顯示GIS的應用，此階段設計時間通?？s短3～4個百分點；分析概念模型過程中應用GIS主要是對容積率、統計面積等體量關系與設計的匹配程度進行判斷，進而縮減設計方案中問題的概率；體量模型深化過程中應用BIM可對體量模型的基礎建筑構件進行具體設計，使建筑設計方案得到豐富，體現出設計師的建筑風格，所以業主可直接通過深化后的體量模型對建筑設計進行衡量和評價，通過數據分析發現概念設計階段應用BIM，業主對建筑設計的滿意率上升近22%[2]。

2 BIM在建筑方案初步設計過程中的應用

此階段BIM的應用主要表現在功能空間和構建組織設計、材料表達兩個方面，前者是項目任務書中明確要求的環節，BIM中所應用的Revit Architecture相比CAD都能夠在完成平面切割的同時對同水平面所有空間進行展示，但Revit Architecture以智能建筑構件為主要工具，即實現旋轉、漫游等，使空間和構建組織設計效果與設計者的構思更加一致；而后者在設計的過程中直接關系到建筑設計的空間感受和建筑整體的構成邏輯，應用BIM中的Revit軟件可改變傳統設計中設計師通過語言描述表達材料選擇的形式，而是利用建筑構件的屬性設置完成材料選擇，使表達的準確度和規范性提升。通過調查發現，近70%的建筑設計師認為BIM應用在此過程中，建筑方案更能表達自己的設計思路[3]。

3 BIM在建筑方案深化設計過程中的應用

此階段BIM的應用主要表現詳圖設計和團隊間協作兩個方面，前者又被稱為施工圖設計方案，此步驟的完成是因為Revit軟件在前期創設的剖面圖、平面圖等基本視圖并不能保證施工過程的準確性，所以設計師要結合模型視圖對基本視圖進行詳細的設計，BIM中Revit軟件為滿足詳細設計的需要，提供二維設計和編輯工具，如詳圖構件、遮罩區域、圖元替代等，以此保證詳圖設計的準確性和全面性。而詳圖設計的過程中需要大量的設計師共同完成，使團隊間協同顯得尤為重要，BIM的應用可為設計師提供有效的系統設計平臺，例如在案例這種不可拆分的大中型建筑項目設計中，要求外立面設計師8人、內部空間布局設計師5人、電梯樓梯衛生間設計師4人、場地總圖設計師5人、室內外構件設計等其他專項設計師13人，利用傳統設計方式相同或不同任務的設計師之間的協調都需要建立相應的渠道，復雜且可操作性較低，而利用BIM設計師可獨立完成并更新各自設計任務，通過BIM工作集實現協調；在某可拆分并要求各單元進行獨立設計的建筑群設計中，42名參與建筑師可在分別完成單體設計的同時相互連接彼此的鏈接模型，完成階段性的協調，保證建筑群設計的質量和效率，由此可見BIM的應用使深化設計的效率和溝通都得到強化，對案例項目參與設計的設計師調查問卷信息統計結果如表1所示，可見現階段BIM在建筑設計方案設計中的應用已經被廣泛認可。

4 BIM在建筑方案模型設計過程中的應用

此階段BIM的應用主要表現以下方面：日照分析方面BIM的應用可利用Revit Architecture軟件日照分析功能，從靜止、一天、多天、照明四個角度直觀的判斷自然光對建筑項目及周圍環境設計的影響，如果設計師需要分析的具體數據，可以通過文件將具體的數據導出；工程量分析方面，由于工程量分析直接關系到設計師能否準確的估算各部分材料工程量，進而實現建筑成本的有效控制，所以在建筑方案設計階段具有重要的意義，應用BIM中Revit Architecture軟件的明細表功能，可以使設計模型中的圖原屬性參數得到集中統計，進而對建筑各構件的材料用量實現統計；其他分析主要指環境、概念體塊、造價、結構、施工方法、新材料分析等，這些分析雖然在建筑設計相關規范中沒有明確的規定，但對于提升建筑設計方案具有不可忽視的作用。

表1 案例項目參與設計的設計師調查問卷信息統計結果

5 BIM在建筑方案設計成果表達與實現過程中的應用

在此階段應用BIM的功能主要表現在以下方面：圖紙創建過程中BIM可直接利用數據庫的數據、基本視圖和詳圖等生成圖紙，舍去了傳統設計過程中人工手繪圖紙的步驟，不僅效率明顯提升，而且準確性更有保證；在三維渲染圖創建過程中BIM可直接從各角度生成，并實現了三維渲染圖的直接導出，使三維渲染圖的交流、對比等環節更加便利、限制因素縮減，由此可見建筑設計方案的表達和實現更加充分。

6 結論

通過上述分析可以發現，現階段人們已經認識到建筑方案設計在建筑全生命周期內的重要性，并在BIM推廣應用的過程中，有意識的將兩者相結合，以此提升建筑方案設計的水平，實踐證明BIM應用于建筑方案設計過程，對提升其設計效率、改善設計質量、促進設計創新等各方面都有明顯的效果，應推廣應用。

[1]姜劍峰．BIM技術在建筑方案設計中的應用研究[D]．青島：青島理工大學，2012．

[2]梁波．基于BIM技術的建筑能耗分析在設計初期的應用研究[D]．重慶：重慶大學，2014．

[3]黃亞鵬．基于BIM技術的建筑方案階段被動式節能設計研究[D]．重慶：重慶大學，2014．