淺析BIM在建筑方案設計階段的應用要點

摘 要：傳統的建筑方案設計階段的工作模式是以天正CAD為核心的多專業相結合的2D工作模式，隨著工程項目的空間規模、外在形態和功能要求愈來愈趨于復雜化、巨大化，這種傳統的工作模式已經不能很好的適應目前建筑方案設計的整體要求。文章就方案設計過程中的概念設計階段、初步設計階段、深化設計階段、模型分析等幾個方面分別論述相對于傳統2D設計模式的BIM技術3D設計模式的區別，探討BIM在建筑方案設計階段業的主要應用要點，為建筑師在方案設計階段更廣泛熟練應用BIM技術提供重要參考價值。

關鍵詞：BIM；建筑設計；應用；要點

建筑方案設計工作最初的意圖就是在項目施工前，合理規劃施工中的人力、物力、財力以及時間，謀求提升項目質量。而傳統的以天正CAD為核心的多專業相結合的2D設計模式已不能滿足愈加趨于復雜的工程項目要求。這樣的背景下，建筑信息模型（BIM）作為一種全新的前沿技術，愈加廣泛地被國內外業界與學術界關注。與傳統的2D設計模式不同，BIM對建筑工程項目的平面設計參數三維模型化，并對各參與方的有關信息進行有效地綜合整合，構建出各專業協同設計的平臺，使設計成果的價值與可行性得到巨大的提升。

1 BIM概念定義

目前相對較完整的定義是美國國家BIM標準（NBIMS）的定義：“BIM是設施物理和功能特性的數字表達；BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，為該設施從概念到拆除的全壽命周期中的所有決策提供可靠依據的過程；在項目不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映各自職責的協同工作”[1]。

2 BIM在建筑方案設計階段的應用要點

就建筑方案設計而言，一般要經過概念設計、初步設計、設計深化、模型分析等幾個階段，本節就如上幾個流程分別論述BIM應用要點。

2.1 概念設計階段。在前期的概念設計階段，場地的各種信息往往是影響設計的決策性因素。場地的分析主要包括地形與周邊環境這兩個方面，并在此基礎上考慮如何利用以及改造環境以合理地處理建筑與場地的關系?？墒莻鹘y的場地分析有著許多的弊端，例如主觀因素過重，大量數據處理遲緩，定量分析不足等，但是BIM的引入給了場地分析新的可能，通過與BIM結合的地理信息系統（GIS），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[2]。這一階段，建筑師可利用BIM建模軟件創建與原始規劃條件相符的基地及周邊環境模型。借助該模型，建筑師可直觀地進行對場地信息的分析、整理、推敲，并結合任務書中對建筑的各方面要求進行深入分析，以確定建筑布局、體量、方位、結構以及與場地的關系等基本要素。隨后利用BIM相關軟創建其體量模型，并進行多方案比較分析，并結合相關建筑指標以及BIM對日照、風環境等模擬分析，推敲建筑形體的內在聯系以及建筑與場地的關系，得出最優概念方案。

2.2 初步設計階段。概念設計達成共識之后，將會進入初步設計階段，這一過程的主要任務是按要求進行平面流線、功能布局及結構的詳細設計。相對于傳統的天正CAD運用點、線等幾何元素作為組織平面布局所使用的基本元素，BIM相關軟件Revit中使用的則是智能的建筑構件。同時，建筑師可借助BIM的3D模擬功能漫游于建筑空間內部，直觀的立體感受便于建筑師推敲調整項目的空間組織、流線布置，評價其空間與外環境的關系。另一方面，Revit軟件中，可以通過對墻體等構件的屬性設置進行詳細的材料選擇，并可在不同的視圖中調節詳細成都以調整建筑材料的顯示模式，這是傳統CAD繪圖所不能達到的[3]。同時，以3D的形式直觀地呈現出來，便于建筑師推敲調整。從而，確保建筑師意圖得到比較全面的表達。

2.3 深化設計階段。初步設計完成基本的流線、功能及形態設計后，就將進入方案深化階段，及詳圖設計，也就是所謂的施工圖繪制。Revit軟件中的詳圖視圖功能可以實現詳圖與模型視圖的圖元雙向關聯，從而確保圖紙修改過程中的精確性與高質量。Revit軟件提供的詳圖設計工具和詳圖編輯工具（如圖4）是二維的設計工具，其操作的基礎是從三維模型中提取的基本二維圖紙。由于模型中提取的基本二維圖紙在很多方面不能滿足現行的施工圖標準，因此需要運用詳圖設計工具和詳圖編輯工具對其進行進一步完善、深化，最終獲得符合施工圖出圖標準的二維圖紙[3]。另一方面，深化設計階段需要建筑師與給排水、結構、設備、暖通等專業工程師協同配合。就目前而言，協同設計多是指基于CAD文件之間的外部參照，使各專業之間的數據得到可視化共享，并通過現場、語音、文字等溝通方式交流成果，討論設計修改細節，是一種雙向的線性模式，具有一定的延滯性，不能保證項目圖紙的變更實時地在各專業之間共享。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業的人員通過網絡的連接來完成設計工作[4]，所有用戶都可以實時從中心模型共享這些修改，極大的提高了各專業的協調性。（如圖1）。

2.4 模型分析。CAD繪制的圖紙永遠無法進行智能化的分析和模擬。而運用BIM技術創建的虛擬建筑模型中包含著豐富的非圖形數據信息，提取模型中的數據，導入分析模擬軟件中，即可進行結構分析、熱工性能分析、管道沖突檢驗、防火安全檢驗，以及能量分析、規范檢驗、工程量分析等[5]。從而在方案設計階段就可以在各個方案中對比選擇建筑性能最優方案，對建筑全生命周期能耗、工程量、施工方式進行全方位把控，減少了人工操作潛在的錯誤，極為容易實現工程量信息與方案的一致。

3 結語

BIM技術的應用大力推動了建筑信息技術發展，它的存在正改變著傳統的2D建筑方案設計流程，同時提升建筑設計領域的集約化程度、信息關聯程度，從而大幅度提高設計質量。BIM技術的應用不但會縮短項目工期，這將大幅提升工程建設項目的效益。從目前的發展速度來看，雖然BIM技術取代傳統技術還需要一定時間，但不會太長。不難預測，在不遠的未來，BIM技術將在工程建設領域掀起新的一輪技術革命，推進建筑設計行業的可持續發展。

參考文獻

[1] 何清華，錢麗麗，段運峰，李永奎.BIM在國內外應用的現狀及障礙研究[J].工程管理學報，2012，01：12-16.

[2] 王潤生，王文略.淺析BIM在建筑設計中的應用[J].青島理工大學學報，2014，01：43-48.

[3] 翟建宇.BIM在建筑方案設計過程中的應用研究[D].天津大學，2014.

[4] 格雷文里·F·斯塔斯基.馬戈特·麥克唐納.協作之舞：只需三步[J].建筑創作，2012（10）：117-128.

[5] 趙昂.BIM技術在計算機輔助建筑設計中的應用初探[D].重慶大學，2006.

作者簡介：葉青（1990.01- ），男，廣州大學建筑與城市規劃學院，研究方向：建筑設計及其理論。