BIM技術在圖書館設計中的運用

裘 鞠 鄭楊潔

吉林建筑大學建筑與規劃學院（130118）

0 前言

BIM技術對工程建設領域應用價值已在全球范圍內得到業界認可，并在工程項目上得以快速發展和應用[1]。文章旨在BIM技術下高效率的圖書館建筑協同設計方法，可以提高圖書館建筑設計的效率與質量，從而避免在二維建筑設計環境下常出現的不同專業及不同設計視圖之間信息不一致和沖突現象，也能給圖書館設計提供參考。

1 項目概況

《基于BIM的三維建模與模擬動畫》是作者參與廣聯達第四屆全國高校BIM畢業設計大賽中獲得優秀獎的作品。該方案通過小組成員之間協同設計，把BIM技術應用到圖書館設計中，充分考慮現代公共圖書館的特點及其服務特征，綜合利用現代科學技術的最新成果，力求設計建設一座高科技、高性能、重品質、重節能的現代化圖書館。

本圖書館位于吉林省長春市二道區，建設基地位于長春市大連路和哈爾濱大街交匯處，一側為主干道。該設計將圖書館內部大廳景觀相互滲透、呼應，從而形成有機整體。室內與室外都采用大樓梯，不僅增加了趣味性，還增添了體量感。總建筑面積約為12224m2，總藏書約為100萬冊，總用地面積約16000m2，主體4層(如圖1所示)。

圖1 圖書館的整體外觀

2 設計理念

橋形空間的引入賦予建筑形體雕塑感，建筑體量形成獨特的體積感、空間識別性，并且使圖書館建筑具有了校園中心空間的控制力。橋的概念演繹：橋上與橋下空間的靈活運用，橋上——閱覽空間結合休息景觀，橋下——綜合大廳賦予了其他功能。橋形空間主要采用橋形的外觀形體，建立起了讀者與讀者溝通交流的聯系，達到了文化知識之間碰撞效果。因此橋形空間不僅是知識的橋梁，也是溝通的橋梁，也為使用者提供了安靜又舒適的閱覽環境。

3 BIM技術的運用

3.1 BIM概念

BIM的內涵是用一個大型數據庫作為存放工程幾何、非幾何數據的唯一知識庫，使得項目工程的規劃、設計、施工、管理、運營等各個階段的相關人員都能從中獲取他們所需要的數據。這些數據是連續、即時、可靠、一致的數據，從工程開始建立之日開始，為工程的整個生命周期提供可依賴的信息共享的知識資源[2]。因此，BIM可以理解為在工程的整個生命周期中，對模型信息的集成和各專業的協同處理。BIM有五大特點：可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性。

3.2 BIM技術軟件應用Revit

通過BIM中的核心建模軟件AutodeskRevit進行圖書館的設計。AutodeskRevit共分為結構、機電、建筑3個軟件。結構包括梁、板、柱和剪力墻系統，主要以RevitStructure為主，在施工前最大程度減少錯誤。機電包括通風、給排水、電氣專業形成的所有管線與設備，主要以RevitMEP為主。在建筑專業意見的基礎上結合水暖電專業修改意見構建工程模型，對受力構件進行布置；對得到的工程結構模型輸入到有限元計算軟件中進行檢測，根據檢測結果對工程模型進行修改和更新；結合水暖電、結構和建筑專業需求，對更新修改后的模型進行深化，完成三維工程圖的繪制。

4 BIM技術在圖書館設計中的體現

4.1 新建圖書館項目

在Revit中，項目是整個建筑物設計的聯合文件。建筑的所有視圖、設計圖都在項目文件中。創建新的項目文件是開始設計的第一步，并選擇各專業對應的樣板。

4.2 圖書館模型創建

在圖書館繪制中各自專業對Revit軟件進行操作，舉例建筑中最常見的門窗插入。門窗插入有一定的技巧：只要在大致位置進行插入，通過修時尺寸標注來精確定位，這歸功于Revit具有尺寸和對象相關聯的特點。在門窗插入時要注意以下幾點：

插入門窗時輸入“SM”，可以自動捕捉到中點；

在插入時，有時門窗開啟的方向并不是我們想要的，只要按空格鍵就可以改變開啟方向。

可以在類型選擇器下對門窗類型進行選擇，如果需要更多的類型，可以在庫中載入。現在也有相應的公司在研發一些族庫，下載族庫大師作為插件。在建模階段，選擇“門窗”，激活“修改門/窗”選項卡，在“圖元”面板下，選擇“圖元屬性”命令，打開“圖元”屬性對話框，可以對門窗標高進行編輯。單擊打開“編輯類型”，打開“類型屬性”對話框，單擊“復制”可以創建新的門窗，修改門窗參數，最后單擊“確定”。載入項目中，在平面視圖的墻體上插入門窗，改變窗的寬度、高度，立面視圖也隨之改變，提高了建模的效率。

4.3 協同工作

在實際的項目建設中，多專業、多參與方的協作工作是一個很難把控的環節，也是影響項目工期、質量及成本的關鍵要素。雖然Revit無法完全實現BIM理論中強調的協同工作的特點，但為此提供了基礎條件。

在一開始小組成員在云平臺上共同探討對設計任務書的認識和理解，為后期協同設計奠定良好基礎。筆者收集了國內知名圖書館的成功案例，初步繪制了草圖，經過與團隊成員和指導教師的溝通，初步確定了較為合理的建筑方案。首先，在建筑核心創造多元化的公共空間和閱覽空間，然后再將不同功能空間通過建筑設計手法隔離。其次，在同一功能空間內建立交流合作系統。最后，利用建筑形體創造出一個區域的門戶空間。

在以往對于水電、暖通和建筑、結構間的各個構件發生沖突時，只能在施工過程中先溝通再進行修改，每個專業圖紙之間的矛盾很多，導致施工過程中變更加大，施工單位協調難度增加。但是在這次建模中對專業在項目實施前進行了碰撞檢測。

在圖書館建模中對結構專業的結構的劃分是最簡單的，因為它的圖元相對較少，而且在其他學科專業細分后還能長時間保持單個文件。當一個結構模型的確需要細分時，細分常常是垂直型的，允許多種荷載能夠從屋頂傳到基礎。

在創建暖通、電氣和給排水的時候，系統的復雜性和為建筑服務所使用的構件的數量意味著建立有效模型的門檻已經降低到能讓更小的項目通過。

在協同過程中最重要的參與人員之間的溝通。BIM技術提供的是一個平臺，把平臺的優勢發揮到最大程度，需要各專業人員共同努力。

5 結語

通過對BIM技術在圖書館設計中的運用，給未來圖書館設計提供更完善的思路，也闡明了BIM技術在未來有更廣闊的發展前景。BIM技術既能滿足圖書館建模的快速方便，也能在后期有更好的優化，解決碰撞問題。文章提到的圖書館設計、BIM技術在圖書館的運用及伴隨整個過程的協同設計為以后BIM技術在項目中的運用提供一些有意義的借鑒。BIM技術將逐步改變以“建模為主”的單一技術應用方式，逐步形成以“協同應用”為導向多維發展模式，成為建筑行業新的動能增長點。