BIM技術在民用建筑設計中的應用初探

□文/楊 佳 聶智勇

□聶智勇/天津市建筑設計院。

BIM技術在民用建筑設計中的應用初探

□文/楊 佳 聶智勇

BIM技術的應用在歐美國家日趨成熟，我國要促進BIM技術推廣，不僅有賴于成熟的項目積累，廣泛的人才培養和統一的技術標準，更需要由淺入深的積累經驗。文章以天津市建筑設計院綠色檔案樓建筑設計中BIM技術的應用，探索了BIM在民用建筑設計中的應用優勢。

BIM；民用建筑；設計

1 BIM技術應用現狀

BIM全稱為BuildingInformationModeling，中文名稱為建筑信息模型。如果將CAD技術的應用視為建筑工程設計的第一次變革，那么 BIM的出現將引發整個 AEC（Architecture/Engineering/Construction）領域的第二次革命。BIM的應用在歐美國家日趨成熟，我國BIM應用起步并不晚，但由于建筑管理模式及水平的限制，致使推廣應用艱難。不過，國家的重視及行業發展的需求，將極大促進BIM更深層次的研究和廣泛的推廣應用。《2011—2015年建筑業信息化發展綱要》發展總目標中提到，建筑信息模型（BIM）、協同工作等是建筑行業近年來發展的趨勢和方向。

目前，BIM技術在我國的應用主要集中在項目復雜、造型奇特的建筑中。片面地集中在這類型項目中，不利于BIM技術在一般技術人員和廣大的設計企業中推廣應用。如果能在一般性的民用建筑設計中運用BIM技術，有利于由淺入深地積累經驗，促進新技術的掌握與普及，降低BIM技術學習和應用的門檻，從而為復雜項目積累成功經驗，減少大型項目應用BIM技術的風險。

2 BIM技術在民用建筑設計階段的應用

天津市建筑設計院綠色檔案樓為科研辦公性質建筑。建筑面積4585m2，共6層。

1)仿真模擬分析，比選優化方案。在方案設計階段，建立以BIM模型為核心平臺，集成建筑物的材料特征、物理特征、力學參數、設計屬性的非幾何信息，對建筑物進行日照、能耗、噪聲、風環境、空氣質量、水質、光污染等進行仿真模擬的準確計算、分析與模擬。通過客觀的數據對比來輔助設計師進行方案調整與優化；還可采用BIM分析工具，分析供暖和降溫需求，確定日光照射率并選定能夠降低能耗的主要建筑物設備。結合本地的天氣和電網數據，評估建筑的能耗和碳排放量。

圖1為選取2～6層的開敞辦公室進行光照分析，將REVIT初模直接導入到Ecotect里面進行模擬仿真分析，對方案進行了優化。

2）工程數據源唯一，數據信息動態關聯。采用BIM技術，集成完整的建筑數字信息，建立單一工程數據源。

在BIM模式中，項目的設計內容可以全部放在一個緊密關聯的模型文件中，而這個模型文件相當于一個數字建筑信息數據庫，包含了設計的所有信息。無論是平立剖圖紙、明細表、三維視圖，都是從模型數據動態生成的并且是相互關聯的，一處更新，處處更新，見圖2。

在建筑生命期的不同階段模型信息是一致的，同一信息無需重復輸入。模型對象在不同階段，可以由不同專業的應用者，根據用途進行擴展而無需重新創建，避免了信息不一致的問題。

3）標準化、模塊化。所謂標準化設計，就是將相關的設計規范和出圖要求等集成到BIM項目的模板和族庫當中，而各個專業通過項目模板和族庫的共享，可以輕易實現設計的一致性。

通過此項目形成了項目模板，如：單位圖框、尺寸、標注、字體大小、樣式等。而族的日積月累，每一個項目的完成都將族庫得以豐富。從長遠來看，這種標準化、模塊化將大大提高設計人的工作效率，見圖3和圖4。

4）多專業可視化協同設計。BIM技術能為可視化、協同設計提供底層支撐。首先組建全專業BIM設計團隊，由建筑專業建立中心文件，各專業的設計人采用各自相應軟件以中心文件建立各自的本地文件，在自己建立的專屬工作集內開展設計。利用BIM技術，搭建具備唯一性的建筑、結構、機電等全專業三維建筑數字信息模型，各專業設計成果完全、直接可視化并且各專業間及專業內部設計能夠實時共享三維模型數據，無需過多的人為干預，即可達到設計協同，見圖5。

圖6表達每層的三維模型和二維圖紙，二者是完全一致的，但對業主來說，三維模型更加直觀，解決了二維圖紙空間表現乏力的現象。

以往的二維圖紙，每個復雜空間的變化都需要單獨繪制一張剖面圖，很難表達全面；而三維剖面剖切的隨意性及可視性，對于設計師、業主及施工方來說都能充分表達和理解建筑的內部空間，見圖7。

設備專業可隨時加載和隱藏土建模型，可采用不同顏色代表不同系統，如消防管道可以用紅色表示，增強模型的可讀性，見圖8。

5）提高設計質量，減少返工。傳統的二維管線綜合是管綜設計人員將各專業平面疊加，結合局部剖面圖來發現錯誤；三維圖可以通過計算機實時檢測管線碰撞，精確度高。

本項目設計過程中，機電專業人員用REVITMEP自帶的碰撞檢測功能自行查錯并實時調整，保證專業內部無碰撞。各專業初步建模完成后，再利用AVISWORKS軟件進行專業間的碰撞檢測，土建專業間、機電專業間、土建專業與機電專業間，依據生成的報告進行優化設計，反復調整檢測后，達到解決所有硬碰撞問題。

6）成果展示，與業主溝通。依據業主的要求，設計師可在不同的階段，根據不同的需求，選擇不同的模型來深度表達，見圖9。

通過以上實踐可見,在一般的民用建筑設計階段BIM技術具有一定優勢，但是給設計人員也帶來了不少的困惑。例如軟件之間的兼容性不夠，族的需求量大，軟件自身的精準度要求和容差的設置，各專業達到目前施工圖出圖標準比較困難等問題。

因此，BIM相關軟件本土化的成熟度、設計人員的操作熟練度、基礎數據模型的豐富度以及對硬件的要求尤為重要。軟硬件的支持成為了關鍵性的問題。

3 民用建筑應用BIM技術的啟示

1）選擇合適的實施模式。在國內現有實施BIM的設計企業中，實施模式大致分為2種類型。一是BIM團隊與設計團隊并行模式，傳統設計團隊的人員和流程基本不做修改，另外成立獨立的BIM團隊進行BIM建模，為設計團隊提供輔助和參考；二是BIM設計集成模式，設計師本人使用BIM軟件進行設計和建模，BIM建模的過程就是設計的過程。

并行模式的優勢是比較容易推廣，風險小，能提高設計質量；缺點是需要額外的人員投入。集成模式的優勢是使BIM的優勢得到充分發揮，同時提高效率和質量；缺點是要求設計師對BIM軟件非常熟悉，對人員素質要求較高。

對于一般民用建筑推廣應用BIM，考慮到項目應用的復雜程度低，技術水平和熟練程度以及項目風險控制等因素，實施初期可以并行模式為主，即成立與傳統設計團隊獨立的BIM團隊。隨著對BIM應用的逐漸熟悉，逐步過渡到以集成模式為主。

2）通過試點積累經驗。由于BIM項目的設計流程、模式與傳統CAD設計流程有較大差別，通常不應該一開始就全面實施BIM，而是應該從試點項目開始，積累經驗，逐步推廣。試點項目可選擇已經做過或基本完成的項目，不會產生延誤工期的風險。項目應涵蓋各主要專業，規模、復雜性要適中，可以讓各個專業的工程師都有機會參與和熟悉BIM設計平臺，同時培養BIM技術應用的帶頭人，以期將來可以發揮以點帶面的作用，為推廣打下基礎。在實施試點項目的過程中，可實際總結BIM技術體現的價值和遇到的困難，制定統一的建模標準、信息管理標準、應用標準，建立單一工程數據源并總結形成規范化、標準化的設計流程和成果輸出，初步建立企業BIM標準及對于推廣BIM設計系統的建議分析等。

3）建立有效的保障機制。按照慣例二維圖紙是我國AEC行業最終交付的設計成果，生產流程的組織與管理均圍繞著二維圖紙的形成來進行。采用BIM技術后，要確定三維設計成果的有效性可實施性，施工審查可操作性以及三維設計成果存檔管理問題都有待于研究解決，需要適宜的標準及保障機制的早日建立。

4 結語

新技術的應用將會帶來新的業務需求、產業聯動、利益分配模式、標準體系、生產組織流程、技術體系、管理體系等，需要行業內的協同。

TU24

C

1008-3197（2012）03-74-03

2012-04-24

楊 佳/女，1979年出生，建筑師，天津市建筑設計院，從事建筑設計工作。

□聶智勇/天津市建筑設計院。