淺論BIM 技術在設計院中的應用

張 彬 谷春濤 王 浩 蘇永章 王鎮基 劉文博 高 飛

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

1 三維設計概述

Building Information Modeling（建筑信息模型），簡稱BIM,即包含有效信息的三維模型。與傳統二維設計有著內在本質的區別，BIM技術的核心是數據，在整個建筑的設計建設運營中產生的各種有效數據。建筑的各個參與方通過對BIM模型中產生的有效數據進行采集、整合、共享來對項目的過程和資源等進行及時的修正和管理優化。

BIM技術具有可視化、關聯性、協調性和可出圖性4個突出特點。最重要的特征即可視化，BIM模型具有優秀的三維空間穿透展示能力，并且一直貫穿項目的全生命周期。可視化應用使得項目在設計和建設過程中提前反映建筑物的全貌和細節，并且對各個不同主體的參與方快節奏高效率地溝通交流，提前發現方案設計的錯誤和不合理，減少設計變更，節省時間成本，從而實現項目的經濟效益最大化。

建立BIM模型即定義了建筑物內所有構件相互關聯且可識別，改動模型的參數或者對象發生變動時，構件的屬性，如尺寸、位置都會相對應聯動更新，BIM技術的關聯性保證項目信息數據在設計、建設、運營維護各個生命周期內的任何階段都是一致的，并且經過鎖定的構件信息參數不會再改變。同時模型信息可以自動演化延伸，在項目的不同階段模型對象可以簡單地進行修改和深化，不需從新重復建模。

BIM模型的核心是數據，是通過三維設計不斷地添加數據信息搭建模型的過程。

2 BIM技術的當前使用背景

國外對BIM技術的應用研究比較早，在理論和實踐的應用相對比較成熟。國內起步較晚，但得益于很多大型項目的建設落地，很多建設方和設計方都積極地把BIM技術應用在實際項目中。如上海中心大廈，建筑為超高層建筑，各專業協調工作量大，BIM模型有利于推進設計深化，改善參與方的協同方式，分工更加精細化，但也遇到參與方軟件不兼容及建模標準不統一，導致數據流通不暢等問題。

國內經過幾年應用探索，BIM技術的二次開發和本地化等方面有了長足的進步，各個高等院校開設相關的專業培養BIM人才。上海對政府投資性項目必須應用BIM技術并將BIM作為建筑信息智能化和工業化的工作重點。國家層面的住建部《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》也多出涉及BIM技術，相關部門制定標準來支持BIM技術的發展和落地。

3 BIM技術在設計院項目中的應用

3.1 方案設計

不同于傳統CAD的二維設計，BIM技術下的方案設計以三維狀態為基礎，充分利用BIM的可視化技術，優秀的三維空間展示能力，在項目規劃、選址等發揮作用，如civil3d對地形的強大處理能力，infarworks在城市整體規劃、道路橋梁方案設計的快速處理。模型任意剖切對細節表達充分，模型的單層剖切可以為設計師和業主提供更直觀和可視化的三維討論平臺，并在三維局部方案的產品比選時，可以快速判斷出最佳設計方案（如圖1所示）。BIM技術可以直接導入效果圖軟件，并可根據設計師指定的視角渲染出效果，相對效果圖，成品更快，成本低，提高了與業主溝通交流效率，節省了時間成本。

綠色建筑指通過利用合理的技術手段，讓能源資源得到優化配置，起到節約能源的效果。在綠色建筑的項目應用上，傳統方法是依靠設計師主觀經驗，缺乏科學數據。BIM技術可利用日照、采光、通風、人員疏散、能耗等參數設置來模擬分析，提高建筑的性能、質量、安全及合理性，并提供科學的方案設計建議，優化設計方案。

BIM技術給方案設計的新理念和新思路提供一套有別于傳統二維的結構設計流程，以其可視化、參數化、仿真模擬等特點使方案設計在創意完成度、效率、質量等方面的缺陷得到彌補。

圖1 方案設計

3.2 管線綜合

人們對建筑的智能化、舒適性和節能等方面提出更高要求，使得機電管線系統復雜、種類繁多，管線的安裝空間小。在管線布局和碰撞檢測方面，傳統二維圖紙很難解決問題。

BIM技術的管線綜合可在設計階段對設計圖紙進行三維審核，提前發現設計問題，提前避免在施工時浪費過多時間，減少關鍵部位返工及材料損耗。在凈高分析上，BIM技術通過三維展示簡單直接地對方案進行凈高分析，優化調整管線布局，使整個建筑的實際凈高滿足設計要求，同時提高舒適度（如圖2所示）。

BIM技術的優化綜合管線布置，可以有效增加建筑物層間的上部凈高，避免出現管線之間的碰撞。BIM技術可對機電管線進行綜合分析，準確定位預留的洞口，彌補設計缺陷，提高結構施工效率，加快整體工程進度，給業主帶來明顯的經濟效益。

圖2 管線綜合

3.3 增值服務

隨著人們對BIM技術認識的加深及需求的增加，BIM技術衍生出一系列外圍服務，滿足了各參與方更高的需求，打破了設計院原有的業務框架，擴大了更高附加值的業務范圍。如更快捷的工程量統計，BIM技術基于現實的三維建筑仿真模擬，模型本身已包含工程量，只需提取即可。效果圖和視頻宣傳片方面可充分利用三維BIM模型，直觀地在方案設計過程中交流溝通，降低設計院在效果圖的成本支出。在投標階段，適當增加BIM技術的應用和展示，會增加亮點來提高中標率。BIM技術的增值服務范圍較廣，如四維仿真施工模擬、數字化運營管理等。設計院應結合自己的業務特點發展有自己核心競爭力的特色BIM技術解決方案。

4 BIM技術在設計院推廣應用的難點及建議

設計院在項目建設的上游，接觸BIM技術較早，很多大型設計院都設立BIM中心或數字中心，并在實際項目中應用，但至今并沒有形成規模化或者形成生產力。原因有以下幾點:

4.1 對BIM認識不充分，準備不足，期望值過高

設計院的最大業務是設計，不是BIM增值服務。BIM技術衍生服務比較多，每個衍生服務都需要人力、物力、資源的投入，設計院需要根據自身的團隊結構特點協調好適合自己的發展方向，完美實現三維協同設計或者一個模型解決所有問題等。

4.2 確實掌握BIM技術的設計人員

人才培養需要花費資源，降低產值。由于BIM技術的復雜性，二維到三維設計思維的轉變等現實情況，在一定程度上降低了設計人員軟件學習的積極性，使得設計與BIM技術割裂開，不能有效協調。千軍易得，一將難求。一個好的BIM負責人對項目的方案制訂和執行至關重要。

4.3 應用BIM技術是一個長期探索的過程

在項目應用層面，不適宜直接利用BIM技術上馬大項目，這會使得團隊遇到很多困難，打擊團隊積極性。BIM軟件由于是從國外引進的，本地化程度不高，而且軟件種類多，數據不能流暢打通，這些現實問題都需要時間緩慢解決。

5 結語

在發達國家，使用BIM技術已經普及，國內對BIM技術的認識也逐漸加深，項目應用試點多，且在大型、超大型項目多有應用，在項目建設的招標、設計、施工、運行維護等各環節都實現了突破。利用BIM技術對設計者來說既是機遇也是挑戰，可以帶來全新的設計流程和工作協同分配機制。BIM技術衍生出的一系列增值服務都值得深入研究探索，從而提高核心競爭力。