BIM技術在建筑設計中的應用

董 麗 司 斌

（鄭州工商學院，河南 鄭州 451400）

0 引言

隨著科技技術的不斷進步，計算機技術的發展也給人們的生活帶來了巨大的變化，在建設項目中的規劃、設計、施工至運營維護等階段均有大量使用計算機輔助設計。但是，傳統的基于平面AutoCAD 設計技術只涉及建筑全生命周期某個階段的、某個專業的領域應用，以人為主進行信息的共享與交換，同時需要多方軟件的輔助與協同，不能滿足我國建筑業的發展趨勢——低能耗、低污染、可持續發展。 在這樣的背景下，BIM 技術逐漸被引入我國，不僅實現了設計師在虛擬空間內對設計過程進行檢查，更實現了由各專業單打獨斗的設計模式轉化為各專業協同設計模式，給設計項目的協同設計指出一條新的路徑。同時，隨著BIM 技術工具軟件不斷的完善，模型信息會越來越全面，能夠更好的服務于建筑項目的規劃、設計、施工至運營維護等各個周期，更加便捷、高效的共享相關信息數據，提升工程建設行業各個環節的質量和效率，加快實現我國向綠色建筑以及可持續建筑發展的目標。

1 BIM 技術的概述

BIM （Building Information Modeling）就是我們所說的建筑信息模型，是在建筑（或工程項目）從策劃、設計、施工、運營直到拆除的全生命周期內生產和管理工程數據的過程。它是單一的、數字化的信息模型，主要以三維數字技術為基礎，結合數字化技術和計算機技術，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，所有專業的設計信息都會被添加到這一個模型里，給各個專業設計人員提供了協同設計的平臺。

BIM 不僅是一個軟件，它更是一個全產業鏈的概念。在建筑設計階段，BIM的應用主要是“3D 參數化設計”，是提升項目設計質量和效率的一個重要技術保障。3D 參數化設計是使用各種工程參數進行建筑模型的創建、驅動，并利用三維模型分析與模擬建筑性能的一種全新的設計方法，不同于傳統的三維效果圖與動畫僅是可視化的設計方法。它突破了傳統CAD 的設計方法，是全新的、專業化的三維設計工具、能夠實時進行三維可視、可以做到一處修改處處更新等等。因此，BIM 技術也被人們稱為設計產業的第二次革命。

2 BIM 技術在建筑設計階段應用的價值

2.1 BIM 通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息

通過建筑構件的材料、重量、價格、進度和施工等等幾何形狀信息集成建筑工程項目各種相關信息的工程數據，BIM 能夠為設計師、建筑師、開發商等各環節人員提供可視的三維立體實物圖形，讓整個建設過程的溝通、討論與決策更加順利。同時，BIM 可以模擬出真實的建造場景與過程，提前制定相關的解決措施，降低一些不必要的損失。

2.2 利用3D 實現對復雜2D 構件的簡化

BIM 利用可視化的三維設計，對于各種構件采用標準化的插入，在設計階段只需將二維圖形導出來，進行簡單的補充處理，不僅可以完成構件的平、立和剖面圖的設計，還可健全相關信息的預留和預設，避免錯漏問題的出現，提高設計圖紙的質量[1]。

2.3 提供可視化的三維模型

通過BIM 技術可以將二維構件轉化為三維的可視化模型，借助軟件的渲染以及動漫畫等功能，可以形象、直觀地呈現出設計師的創意以及其他相關信息。對于非專業人士來說，他們也能夠方便、清晰、全面的理解整個建筑物的設計意圖，為其制定合理高效的決策提供良好的協調工作[2]。

2.4 BIM 具有良好的協調性

現在的建筑項目變的越來越復雜，不再像以前的建筑結構那么簡單、任務單一、功能性要求不高，各專業項目信息出現碰撞、沖突等不兼容現象的概率也隨之增大。BIM 信息模型可以為各專業的溝通交流提供一個有力的平臺，讓各工作成員間和專業間都在同一個工作環境中進行設計，從而實現設計深化和修改的聯動更新，緩解因溝通不及時所帶來一系列問題，有助于設計質量和效率的提高。 2.5 BIM 能夠實現建筑工程不同部門進行有效的協同工作

工程項目各參與部門之間信息共享和數據、檔案的交流都可借助于BIM 高效地進行。通過這種信息化的溝通和協調工作，可以實現工程的洽談和商定，實現工程質量、安全、成本、進度等的動態化管理與實時性監控。

3 BIM 技術在建筑設計中的應用分析

3.1 實施BIM 的不同設計階段

在建筑設計階段，所有設計師將BIM 應用到設計全過程，將是實施的最終結果。鑒于目前全程應用條件尚有不足之處，在未來過渡期內，局部項目、局部專業、局部過程的應用將成為一種常態。因此，可以依據項目設計需求、設計周期、BIM 團隊的建設情等情況的不同，選擇在以下各設計階段中實施BIM[3]。

（1）概念設計階段：在該階段實施BIM，不僅能夠完美展現設計者的創意，還能對各種面積、體形系數、可視度、日照軌跡等進行分析。

（2）方案設計階段：對于造型復雜的設計項目，在方案設計階段使用BIM，對方案、設計的對比、優化以及可行性分析都將發揮重要的作用。同時對建筑設計的建筑性能分析、日照分析、疏散分析等方面起到優化設計的作用。

（3）施工圖設計階段：BIM 能夠有效解決二維設計方法無法清晰表達復雜造型設計等的情況。考慮到當前人才緊缺、施工圖設計時間緊、任務重，不妨在采用BIM 成果的前提下借用CAD 進行深化設計，以提高設計質量、效率[4]。

（4）專業管線綜合：公共項目如機場與地鐵、醫療、體育等的專業管線綜合設計往往十分復雜，說在該階段實施BIM，是解決這個難題的重要途徑。

（5）可視化設計：BIM 技術可以將項目的效果圖、動畫、實時漫游、虛擬現實系統等部分更加完美的展示出來。

3.2 項目類型和介入點

3.2.1 住宅或者常規的商業建筑項目

項目類型：此類項目造型相對較規則，可以參考利用以往成熟的項目設計圖紙等資源；由于用常規三維BIM 設計工具即可完設計，可以選擇此類較簡單的項目用來組建或者鍛煉BIM 團隊。介入點：此類項目可以從建筑專業的擴初或施工圖階段即開始介入，先從BIM 的基本設計功能、施工圖設計流程等的學習、掌握開始，再“步步為營”，逐漸向其他的復雜項目、多專業、多階段乃至設計全程進行拓展。

3.2.2 體育場、劇院、文藝中心等造型復雜的建筑項目

項目類型：此類項目的造型往往較為復雜，可以參考利用的設計圖紙等資源幾乎沒有，利用傳統CAD 繪制的平、立、剖面圖等無法充分的表達其設計意圖，雖然借助現有的3ds max 等軟件能夠一次性的表達出設計創意，但當方案出現變更時，會引起一系列的后續問題，如設計的變更量增大、已有的模型或設計內容需要重新進行設計，導致工作效率的急劇下降。除此之外，此類項目的專業管線綜合設計十分復雜，實施BIM 可以充分發揮出來BIM 的設計價值。

介入點：此類項目較為復雜，為了提高設計的效率，建議在概念設計或方案設計階段即開始BIM 的介入，在完成異型設計或設計優化時，可以使用高級的三維BIM 設計工具或基于Revit Architecture 等BIM 設計工具進行程序編寫、工具插件定制、管線綜合設計等。

3.3.3 工廠、醫療等建筑項目

項目類型：此類項目造型雖然一般較規則，但專業機電設備和管線系統卻十分復雜。

介入點：此類項目可以在施工圖設計階段介入BIM，對于總承包項目來說，可以更好的體現BIM 的設計價值。

以上僅是針對生活中常見的項目類型進行一些簡要說明，每個項目的設計師或者業主關注的內容不同，也會導致項目中實施BIM 的內容不同、介入點不一。 3.3 BIM 實施模式

目前，BIM 在設計企業的實施模式主要有以下3 種：

（1）BIM 外包服務：在特定階段將一些BIM 的設計業務交給有能力的BIM服務商讓其獨立完成設計，后期本企業在其成果上進行深化設計。

（2）BIM 項目合作設計：在此模式中，項目設計主要是由設計師完成的，BIM服務商更多的是在設計師需要時提供一些技術培訓、設計難題技術支持或者參與局部的協助設計等。

（3）自建BIM 團隊：設計企業成立專門的BIM 設計團隊，服務于企業內所有需要BIM 的項目。

4 BIM 中的協同設計與協同作業

4.1 協同設計X8t 中國BIM 門戶 - ChinaBIM.com

4.1.1 2D協同設計

該設計是以CAD 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。

4.1.2 3D協同設計

（1）專業內3D協同設計：是一種數據級的實時協同設計模式。也就是說，工作組每個人在工程信息模型上的設計內容都可以及時同步到服務器上的項目中心文件中，實現實時數據共享的目標。

（2）專業間3D協同設計：是一種文件級的階段性協同設計模式。各專業完成各自工程信息模型文件設計時，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。

4.2 協同作業

協同作業是指設計之外的各種設計文件與設計相關的管理部門或項目相關各方，進行文件交互與溝通交流等的協同管理系統。它是提升各環節工作效率的重要手段。

5 BIM 技術推廣的注意事項

5.1 建立模型深度標準

各專業之間模型共享時只有基于同一建模深度創建模型，才能打通數據共享障礙，避免信息不對稱等情況的頻繁出現。注意根據項目階段的不同、目的不同等來確定采用的深度等級，最終建模精度依據不同等級中所包含的模型精度來確定[5]。

5.2 統一BIM 建模標準

在建筑設計過程中，預先定義和統一模型標準及名稱，確保模型集成后能統一歸位、規范管理，以最大限度減少因模型整合產生的問題。

6 結束語

隨著我國城市建設的快速發展，越來越多的人已經注意到BIM技術對于計算機輔助建筑設計的發展起到重要的推動作用。BIM技術的應用可以突破傳統CAD設計的局限，提高整個建筑設計過程的質量、效率等，推動建筑行業快速、穩定、可持續性的發展。但是，目前BIM技術可應用的領域尚沒有得到完全開發，希望BIM技術在未來的推廣、使用上取得巨大的進步。