BIM技術在設計中的應用

劉建彬 王瓊瑛

（新疆建筑科學研究院（有限公司） 烏魯木齊 830054）

1 BIM的概念

BIM的英文全稱是Building Information Modeling，即建造信息模型，它是一項應用于設施全生命周期的3D數字化技術，根據美國國家BIM標準（NBIMS）對BIM的定義，定義由三部分組成：

（1）BIM是一個設施（建設項目）物理和功能特性的數字表達；

（2）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，為該設施從建設到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據的過程；

（3）在項目的不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協同作業。[1]

2 BIM的特點

2.1 可視化

對于建筑的設計、施工來說，CAD制圖以二維為主，無法直觀的指導施工，非常依賴施工人員的經驗水平，降低了工程的施工效率。而通過BIM三維設計的方法，通過實體模型，降低了非專業人員對項目的理解難度；BIM技術改變了往常的技術溝通方式，將項目的設計、施工和運營相關信息都集合于同一個平臺上，使項目相關人員都能夠進行良好的溝通和協作，提高了工作效率。

2.2 協調性

現行的基于CAD的二維設計方式，雖然各專業之間也有協同，但僅僅停留在互提資料層面，溝通不具備實時性、全面性。而BIM模型是對全專業模型進行整合，進行檢查碰撞，發現問題后進行及時修正與協調，使各專業設計師及施工人員在同一工作平臺下進行工作，提高協作效率，從而降低額外支出。

2.3 模擬性

BIM技術通過將三維模型導入naviswork軟件中，將整個施工進度計劃與模型結合，可以更加直觀、精確地反映整個建筑的施工過程。通過施工模擬，優化施工資源及場地布置以達到降低施工成本、提高施工質量、提升工程施工速率的目的。

當使用新工藝的關鍵部位或進入重點施工環節時，可采用模擬分析技術來指導施工，還可以采用5D模擬技術，以信息模型的組件為基礎獲取精確的成本估算數據來實現成本控制。

2.4 優化性

對于工程建設項目來說，設計、施工、管理過程是一個不斷優化的過程，傳統方式在優化過程中會消耗更多的人工、時間、財務成本。BIM在模型建立過程中包含了建筑的各類構件信息，并且可以隨時修改，讓優化的過程更為簡便；BIM及與其配套的各種優化工具提供了對復雜項目進行優化的可能。目前基于BIM的優化可以做下面的工作：

（1）項目方案優化：把項目設計和投資回報分析結合起來，這樣業主對設計方案的選擇就不會主要停留在對形狀的評價上，而更多的可以使得業主知道哪種項目設計方案更有利于自身的需求。

（2）特殊項目的設計優化：例如裙樓、幕墻、屋頂、大空間到處可以看到異型設計，占投資和工作量的比例很大，施工難度比較大和施工問題比較多，對這些內容的設計施工方案進行優化，可以帶來顯著的工期和造價改進。[2]

2.5 出圖性

在CAD時代，CAD圖紙往往會根據不斷調整的設計方案和施工中不符合現狀的情況不斷調整圖紙，造成人工成本增加，設計質量下降，工期的延誤。而BIM出圖是通過對建筑全專業進行碰撞、協調、優化過的，會減少大量的變更和修改。

傳統的工程量計算，消耗大量的人工，還不能避免手工計算帶來的差錯。而BIM可以真實地便捷地幫助造價管理者獲取工程信息，可以快速對各種構件進行統計分析，避免人工失誤，高質量實現工程量信息與設計方案的一致。[3]

3 BIM技術在設計中的應用及存在問題

3.1 BIM技術在設計中的應用

3.1.1 BIM在方案設計階段的應用

在方案設計階段，用CAD繪圖，很難從三維角度對設計方案全面立體的進行考慮，利用BIM技術進行方案設計時，不僅可以將方案的整體相貌呈現出來，還能夠通過參數化設計的概念，把設計方案中構件的真實數據納入BIM模型中，BIM模型憑借能耗分析和建造成本分析的功能，提高其初期方案決策方面的科學性和便捷性。

3.1.2 BIM在擴初設計階段的應用

傳統繪圖模式，很難考慮到各專業間的協同問題，容易造成疏漏或者錯誤，造成了額外工作和費用。而建立BIM模型，通過BIM技術的碰撞檢查功能可以將設計中各自專業及各專業間的碰撞全部反饋給設計人員，同時自動生成碰撞檢查結果報表，讓各專業設計師及時有效的溝通與協調，提前減少不必要的碰撞問題，減少設計變更，提高了實際的工作效率，降低額外成本。

3.1.3 BIM在施工圖設計階段的應用

現在的設計師大量的時間都耗在畫施工圖階段，而對于BIM來說，先建立好初步模型，就可以細化和完善建筑、結構、機電等專業模型設計，幕墻、景觀等也可同步設計。在設計成型后，進行碰撞檢查、管線綜合，優化設計成果。模型中的各種平面、立面、剖面圖紙和明細表即可通過BIM輕松且準確的獲取；在BIM建模過程中是可以進行參數化計算與編輯的，當模型的一處發生變化或者修改時，其余相關圖紙及工程量也會依據聯動關系重新生成。

3.2 BIM技術在設計中存在的問題

雖然BIM技術有很多優點，如對項目的建筑設計、施工管理和運營維護都具有極強的輔助作用。但是BIM技術在設計方面的應用與理想仍存差距，包括：數據傳遞對信息技術的需求、流程再造帶來的產業重組、標準規范的不斷完善、地區發展不均衡等。這些挑戰使得BIM技術在應用當中遇到一定的阻力和困難。

對于設計方來說，更希望BIM技術應用于正向設計，但是，對于現在國內的大多設計方，采用的是翻模，這完全違背了BIM的初衷；對于BIM來說，直接在三維環境中進行設計，利用三維模型和其中的信息，自動生成所需要的文件，這才是BIM技術真正的優勢。

對于正向設計應用來說，主要存在以下幾個問題，使得正向設計難以應用。

（1）重新學習軟件需要投入大量的時間，但是設計師的生產任務較重，導致設計師的建模水平受限、模型質量不高。

（2）三維出圖需要更大的精細度，也需要付出更多的時間來完成出圖工作。

（3）現在的BIM設計中更多的只能使用原生軟件，使得工作效率下降，讓人們更傾向于使用CAD繪圖。

（4）在BIM設計過程中，各專業之間的合作主要是通過工作集或者鏈接的方式進行工作設計，與CAD繪圖的方式與過程不相同，使得大多數設計師并不能適應BIM的協同規則而降低工作效率。

（5）對于BIM模型來說，它是由各式各樣的族構成，雖然軟件向我們提供了常規族庫，但并不能滿足我們在項目中所需，所以必須要耗費大量的時間來新建適合項目的族庫，因此造成工作效率的下降。

（6）施工圖審查仍是采用二維圖紙審核，讓設計方的使用積極性下降。

（7）對于BIM模型建立來說，會存在一個“過度建模”的問題，究竟怎樣的精細度和深度能夠滿足所需，這需要制定一個標準來進行約束。否則不僅增加設計師的工作量，也會降低軟件的運行速度。

4 結束語

使用BIM，不僅僅只是熟練地使用BIM軟件，而要深入理解它的理念。作為現在使用BIM的我們，需要長久的堅持和面對挑戰的勇氣。

BIM它實現了從二維設計到三維設計的跨越，對于設計行業來說的確是終將所至的一個趨勢，雖然它的發展迅速，在實踐方面也初見成效，但它在發展過程中一定要考慮與大環境的融合。融入國內建筑行業的大環境，結合現有行業制圖做法，循序漸進地推廣BIM應用，相信最終的結果一定是我們所希望看到的。