BIM技術在深化設計中的應用

楚童

1 BIM的概念特點及對BIM認識的誤區

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的英文縮寫。BIM技術是用于一種利用信息化三維模型來輔助工程項目在設計、建造及運維等階段全生命周期管理應用的數字化工具。[1]

BIM技術具有八大特點，分別為：可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性、一體化性、參數化性與信息完備性。[2]

（1）可視化：指工程管理在可視化的三維模型中進行，建筑物在建造完成之前就已經建成了其三維模型，可以看到建筑物建成后的樣子，即“所見即所得”，輔助決策者預先做出相關的應對決策。

（2）協調性：眾所周知，一個建筑物的落地，必須經過各種參與方、專業單位及工種和設備等之間的相互協調與管理來保證工程項目建造過程中的順利實施，期間無不進行著信息的實時傳遞與共享，而BIM技術作為一種新興的信息化、數字化工具，它既包含著建筑物本身的幾何信息，而且還包含著其全生命周期各階段的非幾何信息，無論在哪個階段，其各參與方等之間通過BIM技術可以更加有效地提高信息的實時溝通，避免傳統模式下存在的信息孤島現象，大大提高現場各參與方之間的協調工作效率。

（3）模擬性：即預演分析，可以打一個非常形象的比方：BIM工程師好比導演、BIM模型好比劇本、獲益方好比觀眾，在電影（建筑物）完成之前，導演（BIM工程師）先給觀眾（獲益方，多指業主）預演一遍劇本（BIM模型），然后觀眾會通過其感受和要求對其劇本提出建設性的意見和決策，然后導演根據這些意見和決策對劇本進行優化完善，最終到成品，即電影。

（4）優化性：主要指的是方案的優化，通過BIM技術可以對各種方案進行模擬優化，比如：施工組織設計、施工進度方案以及關鍵施工工藝流程等方案的優化，提高方案的可行性和科學性。

（5）可出圖性：當模型經過優化后，可以基于模型進行平面圖、剖面圖、立面圖及三維視圖等可用于現場指導應用的圖紙。

（6）一體化性：BIM模型承載了建筑物從設計到施工、由施工再到運維等全生命周期的所有關鍵信息與參數，這些數據都是項目信息的一個集合體，隨時可用于實際使用。

（7）參數化性：BIM模型中的所有構件都具有不同的形狀，是由于其圖元所對應的的各個參數信息不同，當模型的構件參數中任意一個數值發生變化，那么整個構件也會隨之變化，導致整個模型也會聯動，期間產生的信息也會實時更新。

（8）信息完備性：BIM模型中所含的信息可以描述一個部位的完整信息，比如：結構柱中所含的名稱、尺寸、材質型號、顏色等參數，它們共同構成了結構柱，代表著其信息的完備性。

2 深化設計應用

（1）管線綜合排布應用。因為傳統模式的二維圖紙設計，各專業設計師都是分專業單獨繪圖設計，在設計的過程中就沒有實現各專業的協同設計，所以設計圖紙必然會存在著各專業之間的碰撞打架現象，導致在現場施工的時候往往會邊干邊優化，這種方式顯然會造成工期的延誤和成本的增加，但是，通過BIM技術進行管線綜合排布，全過程在三維可視化狀態下進行，決策者可以對每個專業的管線對其所對應的的空間位置和標高以及尺寸和材質等信息有一個精準的把握，通過模擬碰撞檢測，可以預先發現各專業之間存在著哪些碰撞點，然后對每個碰撞點一一排查，最終形成優化后的排布方案，用于現場指導施工。

（2）通過BIM技術的模擬性可以對BIM模型進行日光、采光的模擬，從而分析建筑物的綠色建筑日光指標，在這里以revit為例，首先對revit模型中需要進行模擬的空間和房間進行劃分，單獨選出一塊來進行日光參數設置，包含模擬類型、建筑物地址、時間段等參數，設置好后就開始模擬研究，從模型整體上可以分析整個建筑物的日光采光率和朝向，從內部某個房間可以分析該房間的采光、透光率，可以從不同的視角進行觀看，并且可以對該視角進行渲染處理。

（3）能耗模擬應用。通過對BIM模型的能耗參數設置，加上數據分析，可以對于模型中的每個房間進行能耗模擬，比如功能性以及住宅性房間的用水、用電等數據分析，可以模擬其每季度或每年的用電量或者用量高峰統計等，從而對設計方案進行深化和改進，使其更加地貼近功能使用要求。

（4）“BIM+VR”在深化設計中的應用。“BIM+VR”技術在建筑中的應用很多，主要體現在安全管理和裝飾方案展示方面，在安全管理方面，利用“BIM+VR”可以提高現場安全培訓教育，使培訓者通過虛擬體驗來貼近真實地去感受安全教育，使其更有效地去了解安全管理和防范措施。在裝飾方案的展示方面，主要對于不同的裝飾方案可以做出不同的VR效果，讓決策者身臨其境的感受不同方案的風格，使決策者和設計師們在同一個可視化、直觀的環境中進行設計確定，至于效果圖、漫游動畫，都可以根據BIM模型隨意剖切制作。

對比傳統的二維深化設計，BIM深化設計體現出獨特的優勢及創新技術管理思路。主要體現在以下方面：

（1）提高深化設計的效率。基于BIM技術的深化設計打破了傳統模式下的二維工作界面，全程都是在三維可視化的模型中進行深化，相比較而言比傳統模式多了一個維度，從而使得深化設計工作更加高效快捷。

（2）工作思路創新。基于BIM技術的深化設計不僅僅是在工作界面上增加了一個維度，其主要還是體現在工作思路上產生了創新，完全以一種全新的思路來進行深化設計，將傳統模式下存在的深化不全面等問題一一從三維模型中的每一個構件、每一個空間位置中體現出來，讓決策者更加高效地完成深化設計。

（3）準確直觀。基于BIM技術的深化設計，相比較傳統模式而言，增加了一個維度到三維，甚至再增加時間維度（進度）到4D，增加成本到5D，甚至到ND，通過可視化的模擬加優化，將深化設計中的所有問題在三維模型中準確直觀地體現出來，并且優化完善，使深化設計工作更加地高效、更加地貼近實際施工。

[1]中國工程建設標準化協會.建筑信息模型應用統一標準.北京：中國建筑工業出版社，2017：1～10.

[2][新]凱 澤（Kesari Payneni）.BIM的關鍵力量.北京：機械工業出版社，2017：35～38.

[3]中國圖學學會.第六屆“龍圖杯”全國BIM大賽獲獎工程應用文集.北京：中國圖學學會，2017：1～36.