BIM在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

姜程　湯小舟

摘 要：自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)不斷發(fā)展，城市化的進(jìn)程越來(lái)越快。在城市化的過(guò)程中，離不開(kāi)城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。因此，現(xiàn)階段建筑行業(yè)隨之成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟發(fā)展加快了建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的腳步。文章首先分析現(xiàn)階段BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的意義，而后探討B(tài)IM在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用存在的缺陷，并基于BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)探討了BIM在建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，最后針對(duì)如何促進(jìn)BIM在建筑設(shè)計(jì)中得到更好的應(yīng)用提出了意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：BIM;建筑施工;建筑設(shè)計(jì)

基金項(xiàng)目：本文系廣東省教育廳教育教學(xué)改革建設(shè)項(xiàng)目“模型的模塊化導(dǎo)入對(duì)空間表達(dá)的重要性教學(xué)研究”（粵教高涵〔2018〕180號(hào)）、北京理工大學(xué)珠海學(xué)院產(chǎn)教融合項(xiàng)目“北理紅谷空間創(chuàng)意設(shè)計(jì)產(chǎn)教融合”（2020003CJRH）研究成果。

隨著我國(guó)建筑工程施工范圍和規(guī)模不斷擴(kuò)大，建筑施工所用到的材料不斷增多、建筑施工工期日益增長(zhǎng)，隨之而來(lái)的資源不足、環(huán)境污染等一系列問(wèn)題也日漸凸顯[1]。建筑行業(yè)從業(yè)者及各位學(xué)者為了在發(fā)展的同時(shí)保護(hù)我國(guó)自然生態(tài)環(huán)境，在建筑行業(yè)中引入了BIM技術(shù)。這一技術(shù)能夠在建筑施工整個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)建筑設(shè)計(jì)、工程材料預(yù)算、建筑工期、后期維護(hù)等多個(gè)方面進(jìn)行控制，從而更加科學(xué)地在建筑施工前期的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)建筑施工過(guò)程進(jìn)行總體規(guī)劃，為人們創(chuàng)設(shè)更加綠色環(huán)保的居住環(huán)境，同時(shí)也節(jié)約了建筑施工成本，減少了資源浪費(fèi)，促進(jìn)了人與自然的和諧共生。

一、在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)的重要意義

（一）BIM技術(shù)應(yīng)用的重要性

在建筑工程施工的整個(gè)環(huán)節(jié)，建筑工程設(shè)計(jì)的科學(xué)與否對(duì)建筑工程的總體質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。鑒于建筑設(shè)計(jì)的重要性，要想確保設(shè)計(jì)質(zhì)量首先就要進(jìn)行建筑工程實(shí)地考察，對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的相關(guān)元素進(jìn)行科學(xué)有效的管理[2]。這就需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員在工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)計(jì)管理流程和先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，從而更好地保障建筑設(shè)計(jì)整體質(zhì)量。在運(yùn)用BIM技術(shù)后，BIM中的數(shù)字模型可以幫助設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)將相關(guān)設(shè)計(jì)元素?cái)?shù)字化，使設(shè)計(jì)更加智能和精確，大大提升設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量和效率。

（二）BIM技術(shù)應(yīng)用的合適性

BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的應(yīng)用可以充分貼合建筑現(xiàn)代化的需求，它作為建筑設(shè)計(jì)與后期施工之間的橋梁，可以給建筑設(shè)計(jì)提供合理、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析與前沿的設(shè)計(jì)理念。BIM 技術(shù)通過(guò)建立數(shù)字化的智能信息管理平臺(tái)，對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)境中涉及的自然環(huán)境因素、建筑用途、建筑材料等一系列內(nèi)容進(jìn)行智能策劃，使其與設(shè)計(jì)圖紙、施工圖紙及后續(xù)施工環(huán)節(jié)構(gòu)成和諧統(tǒng)一的整體，在提升前期設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，也使后期建筑施工管理工作更具優(yōu)勢(shì)。

二、BIM在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用存在的缺陷

首先，目前基于BIM技術(shù)的建筑協(xié)同制度、合作制度在建筑設(shè)計(jì)中主要存在的問(wèn)題是各方人員都只在自己的位置上思考問(wèn)題，更注重自身的經(jīng)濟(jì)利益和自身企業(yè)效益，忽略了設(shè)計(jì)方案對(duì)施工圖紙、施工工程實(shí)際的關(guān)鍵作用，極大地削弱了其他管理人員和設(shè)計(jì)者的協(xié)調(diào)心理，也因此降低了設(shè)計(jì)管理的科學(xué)性。設(shè)計(jì)協(xié)作制度的不完善也嚴(yán)重阻礙了BIM技術(shù)在整個(gè)行業(yè)中的融合速度，對(duì)建筑工程的施工進(jìn)度、質(zhì)量、后期運(yùn)營(yíng)造成了不利影響。

其次，在前期的建筑施工設(shè)計(jì)中，要收集大量數(shù)據(jù)和資料。當(dāng)前，所需的建筑施工內(nèi)容越來(lái)越多，建筑中不同地點(diǎn)、不同建筑物當(dāng)中業(yè)主的需求也越來(lái)越多樣化，這就對(duì)建筑設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集與分析、施工過(guò)程等操作提出了更高的要求，對(duì)全過(guò)程數(shù)據(jù)信息的合理性和迅速性提出了更大的需求。龐大又冗雜的數(shù)據(jù)收集工作給行業(yè)內(nèi)部一些規(guī)模較小的建筑企業(yè)造成了巨大的困擾。

三、BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

（一）建筑物可視性

在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)人員基于想象使用較簡(jiǎn)單的平面線條客觀建設(shè)和再現(xiàn)相關(guān)的建筑，將建筑信息客觀地放置在平面設(shè)計(jì)圖中。而現(xiàn)階段，隨著人們生活質(zhì)量追求的提高，建筑的外觀和功能越來(lái)越復(fù)雜，建筑設(shè)計(jì)者僅僅依靠想象力，容易產(chǎn)生設(shè)計(jì)上的偏差，很難確定有關(guān)建筑實(shí)際結(jié)構(gòu)材料的信息[3]。為了盡量避免由于建筑重疊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題而產(chǎn)生的設(shè)計(jì)失誤及因此產(chǎn)生的施工難度增加等相關(guān)問(wèn)題，可以通過(guò)BIM 數(shù)字設(shè)計(jì)系統(tǒng)來(lái)全方位展示所要設(shè)計(jì)的建筑的三維立體圖形，使設(shè)計(jì)更加直觀。這樣的展示可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和施工的可視性，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)和實(shí)施的正確性，起到積極推動(dòng)建筑施工預(yù)算向更精準(zhǔn)的方向發(fā)展的作用，逐步實(shí)現(xiàn)成本控制的可能性。

（二）設(shè)計(jì)過(guò)程模擬性

BIM技術(shù)不僅可以立體模擬實(shí)際建筑物，也可以對(duì)施工過(guò)程中那些難以實(shí)現(xiàn)或不知道實(shí)踐效果的操作狀態(tài)進(jìn)行模擬，提供建筑項(xiàng)目所需的客觀的預(yù)測(cè)結(jié)果，使設(shè)計(jì)有充分的根據(jù)。BIM技術(shù)可以使用系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)，以客觀合理的相關(guān)數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，對(duì)建筑進(jìn)行方案模擬或生成初步設(shè)計(jì)方案。

（三）協(xié)調(diào)性與優(yōu)化性

協(xié)調(diào)性在建筑行業(yè)極為重要，在傳統(tǒng)的施工過(guò)程中，往往無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑施工整個(gè)環(huán)節(jié)的統(tǒng)籌安排。使用BIM技術(shù)后，無(wú)論施工企業(yè)、建設(shè)企業(yè)或設(shè)計(jì)企業(yè)都可以通過(guò)BIM模式發(fā)現(xiàn)圖紙中的問(wèn)題，及時(shí)與各有關(guān)人員進(jìn)行協(xié)調(diào)，積極尋找最有效的解決方案，采取合理的補(bǔ)充措施，盡可能提前預(yù)見(jiàn)危險(xiǎn)，減少損失。

此外，一般情況下所有的建筑項(xiàng)目從設(shè)計(jì)流程到后期施工，每個(gè)階段都在不斷優(yōu)化。BIM技術(shù)在建筑過(guò)程中起著非常重要的優(yōu)化作用，BIM建模可以更加有效地完成項(xiàng)目方案、施工圖紙優(yōu)化等，使建設(shè)設(shè)計(jì)中各元素相互配合，避免圖紙出現(xiàn)錯(cuò)誤，使設(shè)計(jì)更加精巧。

四、BIM在建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用分析

（一）建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的成本管理

為了在施工階段保證工程順利按期完成，就必須在設(shè)計(jì)初期做好相應(yīng)的合理預(yù)算，對(duì)建筑施工期間的成本進(jìn)行科學(xué)合理的控制。這在實(shí)際設(shè)計(jì)中具有一定難度，部分不確定因素很容易影響到建筑成本預(yù)算的準(zhǔn)確性。因此，為了更好地保證工程成本控制的效果，施工企業(yè)可以合理運(yùn)用BIM技術(shù)，對(duì)各項(xiàng)施工項(xiàng)目進(jìn)行數(shù)字化成本分析，生成相應(yīng)的成本分析計(jì)劃，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)大塊競(jìng)標(biāo)。之后工作人員在框架圖紙界面中選擇相關(guān)構(gòu)成要素，進(jìn)一步確定工程量來(lái)控制工程成本，提高建設(shè)設(shè)備和工程量結(jié)算的準(zhǔn)確性，也確保物資的采購(gòu)和資本利用的合理性。此外，BIM5D技術(shù)的應(yīng)用可以彌補(bǔ)原始三維設(shè)計(jì)模型的局限性，更加直觀地把握建筑項(xiàng)目的實(shí)際發(fā)展和項(xiàng)目具體情況[4]。最后，通過(guò)模型計(jì)算項(xiàng)目成本，能充分預(yù)見(jiàn)后期施工中存在的問(wèn)題，提升成本控制的靈活性。

（二）建筑方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

方案設(shè)計(jì)是保證建筑施工順利進(jìn)行的前提和基礎(chǔ)條件，對(duì)建筑項(xiàng)目的質(zhì)量和工程進(jìn)度發(fā)揮非常重要和關(guān)鍵的指導(dǎo)作用。在初期的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行建筑項(xiàng)目相關(guān)的建模工作，最初的方案形成后，許多建筑模型設(shè)計(jì)的部分就可以逐步實(shí)現(xiàn)了。后續(xù)的過(guò)程就是觀察建筑的平面、立面、斷面等元素，并根據(jù)不同自然環(huán)境、業(yè)主需求等對(duì)具體參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與整體優(yōu)化。在這一過(guò)程中，設(shè)計(jì)師要利用BIM的三維模擬技術(shù)，將建筑圖紙以立體化的方式呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙與建筑實(shí)體之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在圖紙審核人員面前更直觀地體現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)構(gòu)思，使項(xiàng)目管理人員與建筑設(shè)計(jì)者之間的溝通更加方便，從而通過(guò)有效的溝通，逐步實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的落地。對(duì)模型要進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新、三維空間建模，就要充分發(fā)揮BIM技術(shù)的作用，加強(qiáng)與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的溝通，增強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)的可行性，將圖片設(shè)計(jì)積極推進(jìn)到輔助設(shè)計(jì)階段。通過(guò)BIM技術(shù)應(yīng)用，也可以為建筑企業(yè)提供更多可比較的方案，使決策者更好地掌握這些方案的可操作性、風(fēng)險(xiǎn)控制等因素，而這也對(duì)最終設(shè)計(jì)方案的確定起著重要作用。

五、如何促進(jìn)BIM在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）邀請(qǐng)利益相關(guān)者參與BIM技術(shù)應(yīng)用

整個(gè)建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)的層次與人員較多，包括建筑企業(yè)、建筑物業(yè)主、建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)部門(mén)、設(shè)計(jì)審查部門(mén)及專業(yè)的BIM 模擬部門(mén)[5]。因此，要想使BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中最大化地發(fā)揮作用，就需要在建筑設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)，讓所有利益相關(guān)者都參與其中，進(jìn)一步了解和掌握BIM 技術(shù)，進(jìn)而擴(kuò)大BIM技術(shù)應(yīng)用的范圍，凸顯其優(yōu)勢(shì)。

（二）善于與其他單位優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，可以利用其他單位的現(xiàn)有資源，在相互合作的過(guò)程中共同提升。BIM屬于新技術(shù)，所以在項(xiàng)目執(zhí)行初期面臨著很多問(wèn)題。我國(guó)很多公司都在投資BIM技術(shù)并進(jìn)行應(yīng)用研發(fā)，這其中就包括建筑學(xué)會(huì)的一系列研究人員和各個(gè)大學(xué)的研究人員。因此，BIM技術(shù)市場(chǎng)宣傳要充分利用其他企業(yè)現(xiàn)有的資源，充分利用其他研發(fā)機(jī)構(gòu)公司現(xiàn)有的技術(shù)，共同提高國(guó)內(nèi)BIM的研發(fā)和應(yīng)用水平。

總而言之，加強(qiáng)BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，其最終目的是讓居民體驗(yàn)更加良好的居住環(huán)境。BIM技術(shù)本身更精準(zhǔn)、更高效的數(shù)據(jù)分析和合理優(yōu)化方式在建筑設(shè)計(jì)中也能幫助建筑企業(yè)減少施工經(jīng)費(fèi)。因此，要在住宅建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格管理，從各方面不斷發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，也要運(yùn)用各種方法促進(jìn)BIM在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，通過(guò)BIM技術(shù)增加住宅建筑設(shè)計(jì)的可行性，促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)到落地實(shí)施過(guò)程的流暢性，使BIM 技術(shù)應(yīng)用成為促進(jìn)中國(guó)建筑企業(yè)發(fā)展的有效措施。

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[4]楊幫和.BIM技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].百科論壇，2020（8）：1968-1969.

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作者簡(jiǎn)介：

姜程，博士，北京理工大學(xué)珠海學(xué)院設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院講師。研究方向：景觀設(shè)計(jì)與理論研究、商業(yè)空間設(shè)計(jì)。

湯小舟，碩士，北京理工大學(xué)珠海學(xué)院設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院講師。研究方向：景觀設(shè)計(jì)與理論研究、商業(yè)空間設(shè)計(jì)。