建筑設計階段的BIM應用

陳仕琰

摘 要：BIM技術是指運用三維數字技術將建筑工程中的信息進行匯總，建立數字模型，方便管理人員對設計、施工、運營等階段進行管理。BIM技術在設計、施工和運營的整個建筑生命周期內都是非常重要的，合理運用BIM技術能夠在整個建筑生命周期之內能夠達到縮短工程的建設周期，降低投資成本的目的。

關鍵詞：建筑設計階段；BIM；應用

前言

BIM（建筑信息模型）的出現帶來了新的技術思維，并漸漸地改變著設計師的設計習慣。以BIM技術為出發點，結合實際項目研究其在建筑設計中的應用。BIM在設計中的應用，提高了建筑設計的信息集成度，進而提高了建筑的可持續能力。

BIM技術概況

BIM技術也那就是我們通常所說的建筑信息模型或者建筑數字模型。建筑信息模型是指利用計算機信息技術為支撐對建筑的全生命周期，即從建筑設計、施工、運營等整個建筑生命階段對建筑工程進行全方位的管理。隨著我國科技的發展，目前BIM技術在設計、施工和運營管理方面已經逐漸得到了大量的應用。BIM技術的提出來源于上世紀七十年代美國喬治亞理工大學的查克尹士曼博士提出的，查克博士對于BIM技術的定義是將建筑工程管理中涉及的幾何特性、功能方面的要求與構件的技術要求等各種信息模型利用計算機技術進行歸納總結，將各種信息模型綜合到單一的信息模型中，并且為了方便對于建筑工程的管理，這個單一的模型中還包括了關于施工進讀和建造過程等方面的信息。隨著科學技術的不斷發展，BIM技術也斷得到了完善與發展，因此關于對BIM技術的也有了各種不同的定義。關于BIM技術的定義，目前麥克勞-希爾建筑信息公司的定義得到了比較高的認同[1]。麥克勞公司認為BIM技術在建筑方面是創建數字信息模型對于建筑設計、施工及運營進行管理的一個過程，即利用先進的信息數字化技術對于建筑整個過程中涉及的工程信息建立一個數字化的模型，利用這個建立的數字模型可以對建筑的設計、施工進度以及后期的物業管理等方面進行管理。簡單來說就是建立信息化的建筑數字模型，并將數字模型和信息應用到建筑的全生命周期的管理中。這種定義是目前對BIM技術較為完善的定義。

BIM在建筑設計中的應用

在傳統的設計階段，建筑工程管理中存在著CAD圖紙繁雜并且錯誤率高等問題，這些問題在過去運用的CAD階段非常難以就行管理，并且又有設計圖紙需要經常需要修改的特點，設計階段中由于變更頻繁造成了協調溝通過方面的困難，而現在設計階段的建筑工程管理完全可以借助BIM技術解決，因此，BIM技術在建筑設計階段的管理中占據著非常重要的地位，其具體應用如下文所示。

2.1場地分析

在建筑設計初始階段，場地的一些信息往往是影響設計的決策性因素，通常需要通過對場地的分析來對環境現狀、建后交通流量、景觀規劃等各種因素進行評定與分析，也通過對場地的分析來確定建筑物的空間位置，建立建筑物與周圍環境的聯系的過程?？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（Geographic Information System，簡稱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]。

2.2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。

2.3協同設計

協同設計又細分為2D協同設計與3D協同設計，這是設計軟件本身具備的協同功能。第一，2D協同設計。2D協同設計是以AutoCAD外部參照功能為基礎的dwg文件之間的文件級協同，是一種文件定期更新的階段性協同設計模式。例如：將一個建筑設計的軸網、標高、外立面墻與門窗、內墻與門窗布局、核心筒、樓梯與坡道、衛浴家具構件等拆分為多個dwg文件由幾位設計師分別設計，設計過程中根據需要通過外部參照的方式將其鏈接組裝為多個建筑平立面圖，這時如果軸網文件發生變更，所有參照該文件的圖紙都可以自動更新。第二，3D協同設計。3D協同設計在專業內和專業間的模式不同。（1）專業內3D協同設計：是一種數據級的實時協同設計模式。即工作組成員在本地計算機上對同一個3D工程信息模型進行設計，每個人的設計內容都可以及時同步到文件服務器上的項目中心文件中，甚至成員間還可以互相借用屬于對方的某些建筑圖元進行交叉設計，從而實現成員間的實時數據共享。（2）專業間3D協同設計：當每個專業都有了3D工程信息模型文件時，即可通過外部鏈接的方式，在專業模型（或系統）間進行管線綜合設計[3]。這個工作可以在設計過程中的每個關鍵時間點進行，因此專業間3D協同設計和2D協同設計同樣是文件級的階段性協同設計模式。除上述兩種模式外，不同BIM設計軟件間的數據交互也屬于協同設計的范疇。例如在Revit系列、AutoCAD、Navisworks、3dsmax、SketchUp、Rhino、Catia、Ecotect、IES、PKPM等工具間的數據交互，都可以通過專用的導入/導出工具、dwg/dxf/fbx/sat/ifc等中間數據格式進行交互。

2.4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，以發現設計中的不足之處，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，相對于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。

2.5工程量分析

在傳統的設計流程里，需要人工對圖紙進行測量和統計，或者使用專門的造價計算軟件對CAD文件進行重新建模后進行計算統計，前者會消耗大量的人力物力，而手工計算也會帶來誤差導致最后的結果不精確。而后者也需要對圖紙進行重新建模，較為麻煩，而其同樣的問題在于，如果圖紙的信息進行了改變，不能及時地對其做出修改或反映，數據則失去了原有的作用。造成這些弊端的主要原因則是二維設計的制約性，CAD的圖形不含有任何建筑屬性或信息，對于信息的反映也比較遲緩[4]。而BIM的介入則可以解決這些問題，最主要的原因就是BIM模型里含有大量的信息，信息的修改直接可以對模型進行修改，與之關聯的工程量數據也隨之更新。BIM真實地提供了造價管理所需要的工程量信息，減少了人工操作的潛在錯誤，極為容易實現工程量信息與方案的一致。

總結

有了實施BIM的行業大環境和設計企業提升企業核心競爭能力的動力，以及軟硬件廠商成熟的產品技術和BIM服務商的技術支持后盾，相信BIM一定能給廣大的設計師、廣大設計企業帶來更為光明的前景。

參考文獻

[1]苑東亮，薛美玲.基于BIM環境下建設項目設計信息高效傳遞研究[J].商丘師范學院學報，2018，34（06）：62-65.

[2]李萬渠.BIM技術在建筑工程設計中的應用研究[J].江蘇科技信息，2018（13）：42-44.

[3]劉志鵬，王盼樂.BIM設計在建筑工程設計階段管理中的應用研究[J].建材與裝飾，2018（16）：101.

[4]陸雯婷.裝配式建筑在項目設計階段的實際應用[J].住宅與房地產，2018（11）：122+137.

（作者單位：武漢市黃陂區規劃勘測設計院）