論BIM技術(shù)在未來建筑設(shè)計應(yīng)用中的技術(shù)難題與解決對策

【摘要】BIM技術(shù)對未來建筑設(shè)計的促進(jìn)作用表現(xiàn)在其具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性方面。但BIM技術(shù)對未來建筑設(shè)計的應(yīng)用中存在著應(yīng)用軟件問題、標(biāo)準(zhǔn)問題、應(yīng)用模式問題等，需要通過BIM技術(shù)與各參與方相互合作、實施BIM的不同設(shè)計階段、進(jìn)行協(xié)同設(shè)計、進(jìn)行協(xié)同作業(yè)、推進(jìn)BIM服務(wù)商加以解決。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；建筑設(shè)計；技術(shù)難題；解決對策

一、BIM技術(shù)及其對未來建筑設(shè)計的促進(jìn)作用

BIM技術(shù)（建筑信息模型Building Information Modeling）是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立。BIM技術(shù)在上世紀(jì)90年代起源于國外，其基本思想是在計算機上進(jìn)行建筑設(shè)計時，不再是對線段、弧線、圓等基本圖元進(jìn)行操作，而是對帶有屬性信息的建筑構(gòu)件進(jìn)行操作。BIM技術(shù)的核心是基于該技術(shù)的建筑工程應(yīng)用軟件，典型的基于BIM技術(shù)的建筑工程應(yīng)用軟件有美國Autodesk公司的Revit系列軟件，匈牙利Graphisoft公司的ArchiCAD軟件等。

目前，BIM技術(shù)已經(jīng)在學(xué)術(shù)界、建筑界和軟件開發(fā)商中獲得共識，并在國外建筑行業(yè)進(jìn)行廣泛應(yīng)用。BIM技術(shù)是一個提供協(xié)同設(shè)計、提高設(shè)計效率的得力工具平臺，能有效提高建筑設(shè)計效率和設(shè)計品質(zhì)。[1]BIM技術(shù)對未來建筑設(shè)計的促進(jìn)作用表現(xiàn)在其具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性方面。可視化即“所見所得”的形式，BIM技術(shù)提供了可視化的思路，讓人們將以往的線條式的構(gòu)件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們的面前。BIM的協(xié)調(diào)作用很廣泛，除了解決各專業(yè)間的碰撞問題，它還可以解決例如電梯井布置與其他設(shè)計布置及凈空要求的協(xié)調(diào)，防火分區(qū)與其他設(shè)計布置的協(xié)調(diào)，地下排水布置與其他設(shè)計布置的協(xié)調(diào)等。模擬性并不是只能模擬設(shè)計出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實世界中進(jìn)行操作的事物。優(yōu)化和BIM也不存在實質(zhì)性的必然聯(lián)系，事實上整個設(shè)計、施工、運營的過程就是一個不斷優(yōu)化的過程，但在BIM的基礎(chǔ)上可以做更好的優(yōu)化、更好地做優(yōu)化。可出圖性方面，BIM并不是為了出大家日常多見的建筑設(shè)計院所出的建筑設(shè)計圖紙及一些構(gòu)件加工的圖紙，而是通過對建筑物進(jìn)行了可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化以后，可以幫助業(yè)主出圖紙，如綜合管線圖等。

二、BIM技術(shù)在我國未來建筑設(shè)計應(yīng)用中可能遇到的技術(shù)難題

自Autodesk公司提出BIM概念以來，我國建筑業(yè)積極學(xué)習(xí)并使用該技術(shù)。目前國內(nèi)多數(shù)大型設(shè)計院都在使用或正嘗試使用BIM技術(shù)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計，但中小設(shè)計院使用BIM相對較少。綜合來看，BIM技術(shù)在我國可能遇到的技術(shù)難題有：

1.應(yīng)用軟件問題

發(fā)達(dá)國家基于BIM技術(shù)的軟件已經(jīng)比較成熟，多數(shù)軟件已經(jīng)進(jìn)入我國市場，但僅僅依靠它們是不夠的。一方面，這些軟件目前還不能很好地滿足我國設(shè)計規(guī)范的要求，另一方面，也是最重要的方面，是我國必須形成有自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用軟件，這樣不僅可以制造新的經(jīng)濟增長點，也可以避免受制于人。目前在國家“十一五”支撐計劃中已經(jīng)包含了這樣的應(yīng)用軟件的研究課題，在產(chǎn)業(yè)政策中也需要體現(xiàn)出對發(fā)展基于BIM技術(shù)的重視，以便推動我國企業(yè)發(fā)展這方面的技術(shù)。

2.標(biāo)準(zhǔn)問題

BIM技術(shù)促使建筑設(shè)計業(yè)發(fā)生翻天覆地的變化，形成一次前所未有的信息革命。[2]目前作為BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，IFC標(biāo)準(zhǔn)在國際上已日趨成熟，在此基礎(chǔ)上，美國提出了NBIMS標(biāo)準(zhǔn)。在美國，由于像Autodesk這樣的大型軟件開發(fā)商提供了成套的軟件，軟件之間可以直接交換數(shù)據(jù)，因而這樣的標(biāo)準(zhǔn)的重要性沒有體現(xiàn)出來。實際上，因為BIM數(shù)據(jù)將應(yīng)用于建筑工程的全生命期，時間跨度大多均為50年以上，從長遠(yuǎn)看，依靠某一個廠商支持的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是不可取的。對于我國，因為沒有像Autodesk這樣的大型軟件開發(fā)商，所以需要鼓勵更多的軟件參與到基于BIM的應(yīng)用軟件開發(fā)中，為此頒布數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可以保證應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)互通。目前，在這方面我國只是引進(jìn)了IFC標(biāo)準(zhǔn)的平臺部分，對國外標(biāo)準(zhǔn)的研究還比較薄弱，結(jié)合我國建筑工程的實際對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拓展的工作更加缺乏。同時，業(yè)界也應(yīng)該意識到，在實際過程中，不僅需要像IFC一樣的技術(shù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，還需要較高層次的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，例如三維建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，才能更好地滿足BIM技術(shù)的應(yīng)用需求。

3.應(yīng)用模式問題

應(yīng)用模式問題可以再劃分為兩個方面：一方面是技術(shù)應(yīng)用模式，現(xiàn)實中容易走向兩個極端，一個極端是，只是小打小鬧地在建筑工程的局部環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM技術(shù)，例如只將其應(yīng)用于進(jìn)行碰撞檢測，這樣做不利于充分地利用BIM技術(shù)帶來的、可以共享三維模型數(shù)據(jù)的好處；另外一個極端是，動輒求大求全，恨不得用一個軟件或少數(shù)幾個軟件解決建筑工程施工階段、甚至全生命期的所有問題。這也沒有必要，因為任何事情都不可能盡善盡美，任何人均不可以包打天下。解決這樣的問題的關(guān)鍵是去實踐，只要能夠滿足實際要求，即可以作為有效的技術(shù)。另一方面是實踐應(yīng)用模式。上述IPD模式即是一個成功的例子。IPD模式把業(yè)主、設(shè)計方、總承包商和分包商集合在一起，通過利用BIM技術(shù)，可以在建筑工程中收到很好的效果。即使在國外，也是通過摸索，最終形成了相應(yīng)的合約模板，才使得IPD的推廣應(yīng)用成為可能。在我國，這樣做能夠收到預(yù)期的效果，還不好說。在我國，即使解決了BIM的技術(shù)問題，為推廣IPD還需要完成很多工作。這主要是因為，我國建筑工程的發(fā)包模式、相關(guān)法規(guī)和政策與國外均不盡相同。當(dāng)然，只要勇于實踐和探索，通過努力，完全有可能創(chuàng)造出適合我國情況、更加有效的應(yīng)用模式。

4.設(shè)計方的障礙

來自設(shè)計方的不利因素主要有三個方面：一是設(shè)計單位使用BIM技術(shù)需投入一定的時間和資金來建立設(shè)計工作新流程，培養(yǎng)具有BIM理念和技術(shù)的設(shè)計人員，同時要加大設(shè)施費投入。二是設(shè)計方對于同一工種之間的協(xié)作設(shè)計基本都可以實現(xiàn)，但在不同工種之間進(jìn)行協(xié)調(diào)存在一定難度。三是建筑師和工程師設(shè)計理念的轉(zhuǎn)變不容易。從2D設(shè)計到3D設(shè)計，從相對獨立的設(shè)計到協(xié)同設(shè)計，實現(xiàn)BIM技術(shù)要求設(shè)計師們完成兩個轉(zhuǎn)變。思維定勢在短時間里改變確非易事。

5.來自BIM技術(shù)支持的障礙

BIM軟件供應(yīng)商由于各種原因不可能對國內(nèi)客戶提供長期并充分的技術(shù)支持，國內(nèi)客戶需求的差異性和建設(shè)項目的單一性導(dǎo)致BIM技術(shù)推廣困難。

三、BIM技術(shù)在建筑設(shè)計應(yīng)用中技術(shù)難題的解決對策

解決以上問題，要從我國現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)背景出發(fā)，著力做好以下工作：

1.使BIM技術(shù)與各參與方相互合作

BIM技術(shù)要與各參與方進(jìn)行相互合作，構(gòu)成BIM技術(shù)系統(tǒng)。各參與方的相互合作會促使BIM技術(shù)在內(nèi)容上更加豐富、功能上不斷完善，通過系統(tǒng)的開放性與交互性不斷提升BIM技術(shù)的運用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域。軟件公司、設(shè)計院、科研院校以及業(yè)主承包商相互溝通，相互了解需求，實現(xiàn)彼此所需要的功能，最終不斷推動BIM技術(shù)的發(fā)展。BIM技術(shù)一開始是指一種設(shè)計理念和工作模式。BIM技術(shù)使用的主力是設(shè)計機構(gòu)，其社會認(rèn)同度和發(fā)展生命力，來自設(shè)計領(lǐng)域的普遍應(yīng)用，并不斷在使用中促進(jìn)其功能完善、技術(shù)更新。

2.實施BIM的不同設(shè)計階段

建筑設(shè)計階段實施BIM的最終結(jié)果一定是所（下轉(zhuǎn)第251頁）（上接第236頁）有設(shè)計師將其應(yīng)用到設(shè)計全程。但在目前尚不具備全程應(yīng)用條件的情況下，局部項目、局部專業(yè)、局部過程的應(yīng)用將成為未來過渡期內(nèi)的一種常態(tài)。因此，根據(jù)具體項目設(shè)計需求、BIM團(tuán)隊情況、設(shè)計周期等條件，可以選擇在以下不同的設(shè)計階段中實施BIM。比如：概念設(shè)計階段：在前期概念設(shè)計中使用BIM，在完美表現(xiàn)設(shè)計創(chuàng)意的同時，還可以進(jìn)行各種面積分析、體形系數(shù)分析、商業(yè)地產(chǎn)收益分析、可視度分析、日照軌跡分析等。方案設(shè)計階段：此階段使用BIM，特別是對復(fù)雜造型設(shè)計項目將起到重要的設(shè)計優(yōu)化、方案對比（例如曲面有理化設(shè)計）和方案可行性分析作用。同時建筑性能分析、能耗分析、采光分析、日照分析、疏散分析等都將對建筑設(shè)計起到重要的設(shè)計優(yōu)化作用。施工圖設(shè)計階段：對復(fù)雜造型設(shè)計等用二維設(shè)計手段施工圖無法表達(dá)的項目，BIM則是最佳的解決方案。當(dāng)然在目前BIM人才緊缺、施工圖設(shè)計任務(wù)重、時間緊的情況下，不妨采用BIM+AutoCAD的模式，前提是基于BIM成果用AutoCAD深化設(shè)計，以盡可能保證設(shè)計質(zhì)量。專業(yè)管線綜合：對大型工廠設(shè)計、機場與地鐵等交通樞紐、醫(yī)療體育劇院等公共項目的復(fù)雜專業(yè)管線設(shè)計，BIM是徹底、高效解決這一難題的唯一途徑。可視化設(shè)計：效果圖、動畫、實時漫游、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)等項目展示手段也是BIM應(yīng)用的一部分。

3.進(jìn)行協(xié)同設(shè)計

專業(yè)內(nèi)3D協(xié)同設(shè)計：是一種數(shù)據(jù)級的實時協(xié)同設(shè)計模式。即工作組成員在本地計算機上對同一個3D工程信息模型進(jìn)行設(shè)計，每個人的設(shè)計內(nèi)容都可以及時同步到文件服務(wù)器上的項目中心文件中，甚至成員間還可以互相借用屬于對方的某些建筑圖元進(jìn)行交叉設(shè)計，從而實現(xiàn)成員間的實時數(shù)據(jù)共享。專業(yè)間3D協(xié)同設(shè)計：當(dāng)每個專業(yè)都有了3D工程信息模型文件時，即可通過外部鏈接的方式，在專業(yè)模型（或系統(tǒng)）間進(jìn)行管線綜合設(shè)計。這個工作可以在設(shè)計過程中的每個關(guān)鍵時間點進(jìn)行，因此專業(yè)間3D協(xié)同設(shè)計和2D協(xié)同設(shè)計同樣是文件級的階段性協(xié)同設(shè)計模式。

4.進(jìn)行協(xié)同作業(yè)

協(xié)同作業(yè)是設(shè)計之外的各種設(shè)計文件與辦公文檔管理、人員權(quán)限管理、設(shè)計校審流程、計劃任務(wù)、項目狀態(tài)查詢統(tǒng)計等的與設(shè)計相關(guān)的管理功能，以及設(shè)計方與業(yè)主、施工方、監(jiān)理方、材料供應(yīng)商、運營商等與項目相關(guān)各方，進(jìn)行文件交互、溝通交流等的協(xié)同管理系統(tǒng)。它是提升全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)效率的重要手段。

5.推進(jìn)BIM服務(wù)商

BIM服務(wù)商在項目設(shè)計中扮演著“輔助設(shè)計”、“協(xié)助設(shè)計”、“技術(shù)支持”3種角色。隨著BIM在工程建設(shè)行業(yè)的普及應(yīng)用，BIM服務(wù)將成為繼效果圖設(shè)計服務(wù)、模型制作服務(wù)等之后又一種新型的服務(wù)于建筑設(shè)計，且和建筑設(shè)計配合更加緊密的服務(wù)類型。

參考文獻(xiàn)

[1]肖良麗，等.淺析BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢[J].工程建筑與設(shè)計，2013（1）：74.

[2]王藝瑤.BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].江西建材，2015（5）：32.

作者簡介：宋翔宇（1979—），女，河南新鄉(xiāng)人，鄭州市建筑設(shè)計院工程師，主要從事建筑設(shè)計研究。