BIM設計在建筑工程設計階段管理中的應用

趙恩波

摘 要：BIM（building information modeling）即建筑信息模型，是以多種有關建筑工程的屬性為平臺，以多種軟件和數字化應用為基礎建立的建筑模型。在現代建筑工程里BIM 技術應用越來越多，傳統設計已經無法與日趨復雜的建筑工程項目需求相匹配，BIM在設計管理工作中較傳統設計具有種種優勢，使建筑設計管理工作具有可視化、高效化，從而更好地適應社會對建筑設計管理的發展性需求。BIM 模型的使用能模擬和體現從設計、施工、竣工到運維的全過程。模擬分析包括建筑性能分析、聲光熱分析、能耗分析、環境分析、舒適度分析、疏散、自然通風及空調通風。BIM 對目標可控，在施工中不僅是經濟的可控，還包括物料的可控和時間的可控（ 4D 包括了施工安排，5D 包括了現金流） 等多方面，這樣可以節省總體工期，控制投資，在設計、施工、安裝的銜接方面做得更好。

關鍵詞：建筑信息模型；設計；優化

BIM（building information modeling）即建筑信息模型，是以多種有關建筑工程的屬性為平臺，以多種軟件和數字化應用為基礎建立的建筑模型。在現代建筑工程里BIM 技術應用越來越多，傳統設計已經無法與日趨復雜的建筑工程項目需求相匹配，BIM在設計管理工作中較傳統設計具有種種優勢，使建筑設計管理工作具有可視化、高效化，從而更好地適應社會對建筑設計管理的發展性需求。BIM 模型的使用能模擬和體現從設計、施工、竣工到運維的全過程。模擬分析包括建筑性能分析、聲光熱分析、能耗分析、環境分析、舒適度分析、疏散、自然通風及空調通風。BIM 對目標可控，在施工中不僅是經濟的可控，還包括物料的可控和時間的可控（ 4D 包括了施工安排，5D 包括了現金流） 等多方面，這樣可以節省總體工期，控制投資，在設計、施工、安裝的銜接方面做得更好。

1 建筑工程設計階段管理的目標主要有

1.1設計優化。包括設計文件（圖紙）的質量審核與提升、環境和流線模擬、性能化分析、技術經濟指標論證、多個設計單位集成協調管理以及與政府部門的行政審批協同管理等。

1.2投資控制。諸多項目實踐證明，設計階段的投資控制是整個項目實施期控制的關鍵，設計階段的投資控制包括方案比選、限額設計、價值工程、新材料應用、輔助招標等。

1.3施工可行性分析運維提升。包括虛擬設計施工VDC、重點設計區域和部位論證（例如深基坑圍護方案安全性評價）、建筑信息備案、節能、節水、自然通風優化提升。

1.4輔助報批。設計文件需在項目開工前報審，是政府部門審查的重點，通過設計管理可實現合規性審查及相關指標復核以提高效率并降低風險。

2 基于BIM設計與傳統設計的比較分析

2.1 可視化和可模擬性

可視化是告別傳統設計的空間想象，不再采用線條式的概念。基于BIM設計可以讓實物圖形直接展示在人們面前，傳統設計中不可能體現的細小連接件和實體設備尺寸可以以模型的形式反映出來，隨時可以切換視角完成切面效果圖大大增強了互動性和反饋性，使設計、建造、運營全過程中都在可視化的空間狀態下進行。因此可以模擬還未施工完成的內容，論證建筑設計指標，使設計周期大大縮減。例如：節能模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等等。而傳統設計對此功能性指標的表現能力則往往不夠直接，另需通過聯動與反饋等其他配套的方法進行協調和處理。

在設計中可進行4D和5D模擬（三維模型加項目發展時間），根據施工組織設計模擬實際施工，較傳統設計可以全面整合設計信息，大大避免和減少建筑安全和質量問題發生，從而確定合理的施工方案以達到精確控制招投標價格和施工階段時間經濟成本內容。運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式，如地震人員逃生模擬及消防疏散模擬等。

2.2 協調性與綜合碰撞檢查

協調性是施工單位、業主和設計單位在項目實施過程中遇到的最主要最尖銳的問題。傳統設計中在審圖階段往往需要經驗豐富的各個專業人員通過細致耐心的查找，發現容易交叉的節點，然后對細部進行剖面、立面等多次描述才可解決施工碰撞問題；而在基于BIM設計時，碰撞問題可以直接反映在總圖模型上，甚至不用找，一眼就能看出。更有利于施工交底，提高施工質量，精確控制建筑工程量和投資，避免返工。BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業的碰撞問題進行協調，生成協調數據，可以解決例如：電梯井布置與其他設計布置協調，防火分區與其他設計布置協調，排水坡度布置與其他設計布置協調等等。

2.3 工程量統計

在使用BIM設計之前的傳統設計中，由于CAD等軟件無法存儲可以讓計算機自動計算工程項目構件的必要屬性信息，所以需要依靠人工根據圖紙或者CAD文件進行測量和統計，或者使用專門的造價計算軟件根據圖紙或者CAD文件重新進行建模后由計算機自動進行統計。這不僅需要消耗大量的人工，而且比較容易出現手工計算帶來的差錯，甚至容易產生功效滯后，得到的工程量統計數據也往往失效了。而BIM是一個富含工程信息的數據庫，可以真實地提供造價管理需要的工程量信息，可以直接快速對各種屬性信息進行統計分析，大大減少了繁瑣的人工操作和潛在錯誤。

3 BIM在建筑設計管理中應用的要點

3.1在建筑工程方案設計時期：業主、設計單位和施工單位應該以BIM為平臺，構建 BIM的方案與模型，通過論證、優化和變更建立起 BIM的指標、性能、布局和功能等分析體系，通過BIM的交互體驗做到對方案設計的有效溝通，為建筑工程施工階段做好充分準備。

3.2在建筑工程施工圖設計階段，BIM模型深化的核心工作是建筑、結構、給排水、電氣、暖通等專業的協同，包括管線綜合分析、碰撞檢查、重點區域凈空分析、結構預留洞校核、ELV（弱電）專項分析等。以此不斷優化并最終形成 BIM深化總體設計模型。

3.3在建筑工程施工階段，設計管理一方面要做好建筑工程設計變更的管理，在總體設計深化模型和相關分析成果的基礎上，進一步審查和優化重點區域的施工圖，避免返工和浪費。另一方面，要做好建筑工程施工方案優化管理，應該基于 BIM的數字化建造與虛擬施工可自動完成建筑物構件的預制，并且可與三維掃描技術結合應用進行模擬施工，有助于快速準確判斷設計的可實施性：（1）施工前期需要根據設計圖紙（模型）進行二次深化，包括確定深化的范圍、部位、涉及的工種（單位）等，制定明確的二次深化設計方案和計劃，經相關單位審核確認后方可施工。（2）要加強施工過程的多維管控，通過減少誤差和疏忽、促進項目協調來大幅削減項目時間和成本，提升項目范圍溝通效率，提高工地安全性，實現變更最小化。通過與三維激光掃描技術、4D模擬”形式可將現場情況與設計模型比對，可實現動態管控并及時糾偏。（3）要做好運維數據備案管理，從整體模型中按個性化需求進行提取，可再造建設單位運維計劃和流程，實現空間和資產管理背景數據創建、查詢、指派、統計和分攤的可視化、精細化管理。

4 結語

設計管理是建筑工程中完成時間成本和投資成本并促進項目實現經濟效益和社會效益的關鍵。利用BIM進行設計管理是建筑工程行業發展的必然趨勢，有利于建筑設計管理工作打破傳統設計的信息壁壘限制，在實現建筑設計上下游工作系統、協調的同時，提高管理效率和質量。另外，北美和歐洲大部分建筑設計公司已經幾乎全部全過程采用 BIM 設計，在國內也有越來越多的設計企業采用各種方式進行 BIM 設計，已經有部分建筑施工企業和大型房地產公司開始使用 BIM 技術進行全過程項目建設，這是發展的趨勢。

參考文獻

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