BIM正向設計在建筑設計階段的應用探析

摘 要：時代的發展進步對建筑設計提出了更高的要求，BIM技術在此背景之下應運而生，想要推動建筑智能化的發展，就必須重視學習BIM軟件。文章將研究的視角集中在BIM技術在建筑設計階段的應用方面，同時結合工程實踐進一步梳理BIM技術在實踐當中的運用價值，分析如何脫離模型方式的困境，真正地將BIM技術運用到流程設計方面，發揮其最大的效用。

關鍵詞：BIM；正向設計；建筑項目

引言

城市化的推進，讓人們更加重視綠色節能意識在工程設計當中的運用，不僅能夠優化工程的建設效果，同時也能夠充分體現出節能環保意識在工程實踐當中的價值。隨著技術的不斷發展，BIM技術在工程實踐當中得到了廣泛的運用，能夠通過信息技術的高質量運用來完善建筑設計階段。從技術的角度來看，BIM技術是通過三維模型直接出圖，保證圖紙和模型的一致性，能夠綜合思考多重因素，最大程度地降低錯漏問題，保證建筑設計的質量。所以BIM技術在工程實踐當中的運用具有自身的必要性，對于既有建筑改造同樣意義深遠。

一、BIM正向設計需要解決的技術問題

（一）協同與工作集

結合工程實踐，可以將協同設計分為兩種不同的情況：第一，考慮到設計工作量較大的情況，通常在建筑工程設計中，利用分樓棟或者分區塊的方法，對設計造成影響的不利因素進行排除，通過協同作業強化設計師的內部協同效果。隨著時代的進步，傳統CAD工作模式當中的弊端問題逐漸暴露，例如，平面和總圖人員經過修改之后，并沒有將其告知設計人員，信息溝通不對稱，造成返改情況。對于協同工作集來說，清晰地界定了工作的界面，A工作集和B工作集擁有明確的權限，如果A修改到B的部分，首先是要確定B是否允許修改，全部的修改內容體現在關鍵文件當中，使設計內容變更更加科學合理。第二，各類項目間的配合。建筑工程涉及的內容眾多，需要實現不同專業之間的跨專業協同，如果規模較小，可以將電氣、暖通和給排水進行集中制作。建筑師和設備工程師的協同中，如果涉及專業交叉問題，就需要積極主動進行溝通。軟件在工程實踐當中的運用并非萬能的，有效交流才能夠避免很多的問題，保障各項措施在實踐當中的執行。

（二）出圖的標準化

傳統的工作流程中，企業制定了出圖的標準文件，然后采用人為檢查方式，保證出圖的標準化。但是大多數公司并不能夠對出圖的標準化問題進行嚴格把握，方案在實踐當中的落實，同樣也會出現問題。圖紙移交時很容易造成紕漏以及信息缺失。所以在正向設計過程中，建筑師需要對建筑項目的整個流程進行充分思考，從施工圖到竣工的整體思考，能夠更好地完善整個流程設計。所以在此過程中，圖紙的規范性以及不同階段的交互性是非常重要的。BIM正向設計出圖模式，在實踐當中的運用，能夠對圖紙及以及標準平面、剖面和立面進行大致的預設，最大程度地考慮多方因素，而且在正向設計時，需要考慮到重新出圖的便利性以及反復修改。完成圖紙樣式的預設工作后，如果出現設計變更的情況，完全能夠實現軟件的自行打印及圖紙的自動更新，解決了重復排版和打印的問題，不會造成工作延誤，讓設計師能夠將更多的精力集中在設計優化本身。

（三）單體指標的精確性

CAD選用封閉多段線后，可以在AREA功能上完成數據分析，然后進入Excel手動相加的方法，這也是傳統CAD流程當中的面積確定方法。該方法具有靈活性高的特點，但是人工操作的方式同樣也會影響數據的精度，考慮到面積線和設計原圖修改具有對應性，所以需要再次進行復查，面積的計算也會受不同情況的影響，最終圖紙檢查的準確性也會存在一定的難度。所以出圖的時候很容易造成數據不精準，而且很多的數據遺留問題，同樣也會影響施工圖階段的推進。

二、方案前期設計中正向應用BIM的方法

在對建筑工程項目進行規劃和設計時，容積率是需要重點考量的內容，而所謂的損失可銷售容積率，即是土地開發的浪費和消耗部分，基于此，需要高度重視容積率的控制，這也是規劃設計的總體要求。從工程實踐的角度來看，影響容積率的因素多種多樣，包括間距要求、產品定位等。傳統的設計方案當中多數使用CAD軟件，有序地進行單個圖形的排列，按照標準要求展開總體圖形的模擬與繪制，BIM設計在其中，只是作為輔助工具，主要依靠日照軟件眾智等，所以總體來看，規劃初期階段BIM設計只是作為輔助，方便后續方案的優化設計，對周邊環境模型進行精準表達，明確周邊路網關系、高程關系等。在此過程涉及兩個問題，分別是項目規劃分析、確定項目坐標。最終獲得的CAD地形圖資料，沒有xyz的具體坐標。在運用的過程中，可以通過紅線一角點作為原點完成建模，但是這種后期建模的方式同樣也會影響最終的精度。如果不能夠確定世界坐標系以及正確的南北方向，那么模型的構建同樣也會存在很多的問題，甚至會造成信息的錯誤傳遞，而且很容易忽略高程信息，但是高程是總圖要素不可避免的一個問題。正向BIM在實踐當中的運用能夠達到規避以上問題的效果，不僅能夠在初期對地理坐標位置進行精準確定調整，也能夠準確理解REVIT核心概念，分離世界坐標和項目坐標。作為項目基點中原型圖標，BasePoint指的是構建模擬圖型或圖紙中的坐標原點，使用紅線角點的方式或者是單個圖型中作為基線的角點。通過對坐標基準點的觀察，即普通模型建立時的基準點，項目紅線中的任一角點都可以作為選擇點，一旦選取確定后，多軟件的協同過程的開展就需要以此作為項目的原點。BIM正向設計在實踐當中的運用，能夠提高建模的高效性，通過綜合信息的分析，使得工作成果的最大化。

三、方案深化階段的BIM設計應用

BIM正向設計能夠為規劃階段提供更多的指導，對于后期階段來說也是如此，BIM設計和施工圖兩者之間的相互配合，能夠對其中的各種細節進行有效的把控，同時也能夠為全三維模型帶來更多的支持，提高模型構建的精準性。傳統的設計方法在運用過程當中很容易出現信息不對稱的情況，尤其是在工作協同開展的時候，某個地方的設計架構發生變化，而并未同步到平面及墻上，因此傳統設計的實際應用，僅限于具有橫平豎直特點的墻體，如果在曲面幕墻以及斜面方面運用，就會暴露出很多的問題，而BIM正向設計在實踐當中的運用，則能夠有效化解這些情況。相較于傳統的技術方法而言，BIM正向設計能夠提高圖紙更新的速度，保證圖紙更新的便捷性。前文對BIM技術進行了分析，該項技術在實踐當中的應用能夠有效優化傳統設計的缺陷。說明三維立體的建模可以提高墻身和平立面的變化水平，不僅節省了大量的人力物力資源，同樣也保證了數據的精準性。對于傳統設計流程來說，想要完成這一工作，需要不同的人力手動配合，而現在只需要一個軟件就可以一次到位。因此，項目后期深化設計的方案，通過準確的建模即可以實現墻的節點和外立面的分色圖同步轉換，達到流程精準控制的效果。

從施工對接的角度來看，BIM正向設計同樣也能夠強化對接的過程，尤其是在復核梁板柱和建筑平面圖對應性方面，受到涉及時間問題的影響，往往會壓縮建筑和結構拍圖流程。然后在設計的過程中需要將不同的圖紙放在一塊，但是這一情況是無法實現的。如果能夠將BIM正向設計引入其中，通過BIM模型的實時更新，能夠對設計初級階段進行有效的調整，保證不同專業圖紙設計的對應，在施工的過程也會盡可能地減少重復施工現象，從而來有效降低項目成本。

對于施工使用到的材料的管理和選型這兩個方面而言，BIM正向設計的優勢也非常明顯。首先，REVIT內的材料庫支持自行創建，直接以識別材料的貼圖，形成分組編號，將有效信息尺寸、信息顏色等相關數據進行標注。表達材料分縫時，能夠實現線稿CAD和貼圖之間的有效對應。相較于傳統模式而言，該種方法在實踐當中的運用，能夠提高施工圖紙和施工現場的有效對應，而且傳統的方式更加強調與不斷地溝通，但是任何人都無法避免主觀性的問題，任何一個材料的位置變化都會影響最終的效果。所以將BIM正向設計流程運用到方案設計階段，不僅能夠提高工作流程的準確性和對應性，而且也可以充分發揮出電腦軟件在數據處理當中的能動作用，降低人的主觀判斷對數據結果產生的影響，最大程度地發揮出計算的優勢。

四、應用實例

（一）工程概況

蜀山某項目總建設用地面積47 233.00m2，地上建筑面積119 495.10m2，包括住宅建筑，辦公建筑，商業建筑等。地下室建筑面積39 223.20m2，其中建筑密度商務地塊lt;40%，城鎮住宅地塊，居住建筑1/100m2。集中綠地不小于0.5m2/人，寬度不小于8m。

（二）方案階段分析

在對建筑設計的過程中，最根本的內容是方案階段的有效分析，利用BIM的正向設計，設計者在實際的方案階段可以實現數據的整合來設計更加完善的方案。對建筑的分配和場地利用方案進行反復演練，將各個環節的節能效果和性能特點進行有效對比分析，比如能耗、日照、風力、聲源、采光等一系列的分析。以原有方案為基礎，結合地形、氣候和日照等條件開展動態的模擬與分析，并根據模擬分析結果制定合理的改善措施。這時的BIM模型稱之為粗模，不是完整的3D模型。

（三）施工圖階段協同設計

傳統的平面建筑設計中沒有多專業協同設計的功能，而施工圖階段的協同設計彌補了此項缺陷，有效利用BIM的正向設計，可以實現專業內部的縱向和橫向設計與溝通，模擬出全面的建筑設計結構，具有審圖快、識別精確的特點，可以有效解決專業間的矛盾。利用施工圖協同設計的方法來對管線排布進行完善，對于建筑凈高方面有明顯的降低效果，而對于設計失誤和專業間的相互影響產生的變更量也得到有效控制，基本在1%～3%范圍，成本控制得到有效提升。可以通過BIM云平臺進行各類專來模型的提取，并利用智能化軟件來分析和檢查是否有沖突存在，將分析的結果導出軟件，同樣，各專業設計者通過BIM云平臺共享結果研討解決沖突的辦法，最終更新后得到新的模型。與此同時對模型進行各專業的再次分解，各個部門均可通過此平臺進行查看，更新和重新的模型、圖紙等相關有用的資料和數據。

（四）管線綜合設計與模擬

項目采用了架空設計，完成管線安裝，但同樣也讓建筑層高變得更加局促。為了保證空間的舒適度。機電安裝的過程當中，可以將BIM正向設計技術引入其中，結合不同專業完成管線的綜合優化布置。這種方法在實踐當中的運用，不僅能夠對管線排布進行優化，同時也能夠最大限度地降低管線拆改碰撞問題，通過內裝飾專業之間的有效配合，對吊頂高度進行嚴格控制，構建虛擬驗收文件。

（五）機電末端點位設計與模擬

機電系統的末端點位對整體的裝修效果以及居住的舒適性都有著非常明顯的影響。為了優化機電末端點位設計文章針對BIM正向設計技術進行了分析，完成了精準定位，并且通過可視化技術對其進行真實呈現，以此來方便參與主體的查看和評估。

（六）深化階段的合規檢查

通過二維和三維的結合設計來實現深化階段的設計，對傳統的平面設計的不足進行了有效彌補，利用BIM模型的信息平臺，對經濟指標、建筑能耗、人流疏散等內容進行合規性的檢查，使得綜合性的協調和完善達到預期效果。從而對模型和圖紙設計間的數據進行有效鏈接和施工圖紙的有效調整提供保障。各類工程中容易出現的問題為：建筑類的是圖紙缺項及圖紙與實際構件不符；消防類的是降板處的空間欠缺、構件過剩；電氣類的是圖紙內容不明，電氣和建筑不相吻合、電氣構件設置不當、電氣使用與建筑需求不匹配、結構布置不合理、結構不能滿足建筑空間使用需求等。

結語

綜上所述，科技的發展進步對建筑設計提出了更高的要求，BIM正向設計方法在實踐當中的運用，讓傳統施工深化圖設計方式得以優化，同時也能夠實現綜合性的深化設計，讓設計人員能夠更加專注于建筑設計，在綜合性呈現的基礎之上，通過可視化技術來強化過程的整體管控，提高工程設計的協調性及保證建筑工程的品質。虛擬驗收技術在實踐當中的運用能夠給人以更加優越的體驗，同時也能夠充分思考其中的各種細節問題。BIM正向設計方法能夠保證數據模型的準確性，在工程實踐當中值得廣泛應用。

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作者簡介：石虎（1987-），男，漢族，安徽亳州人，本科，工程師，研究方向：建筑工程。