BIM 技術助力提升設計質量
——可視化設計與模型分析

閆文凱 李 雷 哈 歆

(中國建筑科學研究院 建筑設計院，北京 100013)

1 引言

住房和城鄉(xiāng)建設部印發(fā)的《2011－2015 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》指出，“十二五”期間，“基本實現(xiàn)建筑企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應用，加快建筑信息模型(BIM)、基于網絡的協(xié)同工作等新技術在工程中的應用，推動信息化標準建設，促進具有自主知識產權軟件的產業(yè)化，形成一批信息技術應用達到國際先進水平的建筑企業(yè)。”［1］

BIM 是利用數(shù)字模型對項目進行設計、施工和運營的過程，BIM 提供了一個改變流程的機會，而不僅僅是另外一個工具，更不僅僅是一個軟件，而是一個過程，在這個過程中建立了一個包含信息的模型，用來回答項目全生命周期中關于這個項目的所有問題。［2］

建筑業(yè)產生的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

· 從二維(以下簡稱2D)設計轉向三維(以下簡稱3D)設計;

· 從線條繪圖轉向構件布置;

· 從單純幾何表現(xiàn)轉向全信息模型集成;

· 從各工種單獨完成項目轉向各工種協(xié)同完成項目;

· 從離散的分步設計轉向基于同一模型的全過程整體設計;

· 從單一設計交付轉向建筑全生命周期支持。［3］

2 項目案例

廣聯(lián)達信息大廈

1)工程概況

廣聯(lián)達信息大廈位于北京市海淀區(qū)中關村軟件園二期J－1 地塊，地塊面積10 042 m2，容積率≤1.85，綠化率≥22%。大廈建筑物地上6 層，地下2層，建筑總高24m。總建筑面積30 111 m2，其中地上18 578 m2，地下11 533 m2。

中關村軟件園二期規(guī)劃地塊四至為:東鄰軟件園一期用地，南至西北旺南路，西至城建集團苗圃，北至東北旺北路。用地性質為教育科研用地。項目周邊道路交通與市政狀況良好，園區(qū)道路寬敞，主要道路呈環(huán)行狀，道路系統(tǒng)便捷、高效。信息大廈地上部分主要功能為研發(fā)辦公，地下部分主要功能為地下車庫及服務用房、配套用房。立面為紅色陶板與玻璃幕墻搭配設計，整體風格簡潔明快。

2)基于BIM 的可視化與協(xié)同設計

在廣聯(lián)達信息大廈項目中，我院負責的是二維圖紙設計任務，基于我院的BIM 發(fā)展規(guī)劃，在初步設計階段，設計師嘗試用ArchiCAD 介入設計，從最初開始的設想到實際操作過程中，建筑專業(yè)始終保持“同專業(yè)人員在同一個模型分區(qū)段工作”的工作模式，并且通過協(xié)同設計平臺，其他專業(yè)也嘗試了“不同專業(yè)人員在同一個模型基礎上工作”的工作模式，見圖3－圖5。

在廣聯(lián)達信息大廈項目機電三維設計過程中，MEP 模型的設計是一個難點。針對項目中各專業(yè)復雜的位置信息，機電設計師利用軟件特有的優(yōu)勢與建筑師在同一項目文件中做機電管道設計，及時發(fā)現(xiàn)過程中的問題，隨時進行溝通(圖6－圖7)。

基于三維設計技術的模型搭建，更全面地展現(xiàn)出設計師的設計意圖，在模型驗證的過程中，將抽象化的理念轉換為具體化的模型，以其特有的直觀性，降低了理解與設計上的偏差。

三維設計很重要的一個環(huán)節(jié)是出平面圖，在此項目中我們嘗試了模型轉換二維圖紙的流程，借用三維軟件的功能，可以輕松地進行“模型－出圖－模型”雙向數(shù)據(jù)交換，對提高設計師的設計圖紙質量是非常有幫助的(圖8－圖11)。

3)基于BIM 模型的分析

此次我們運用ArchiCAD 中的Ecodesigner 進行能耗分析，為設計師提供前期的能耗數(shù)據(jù)，輔助他們的設計方案調整。

圖13 能耗分析結果

在設計各個階段隨時可以通過模型做ECO 能耗分析，各專業(yè)完成設計后或在設計過程中對模型進行分析，找到建筑外殼與室內結構元素數(shù)量，但此數(shù)據(jù)結果與模型搭建過程中的習慣與設置有關，分析的結果與實際量化分析還存在一定差別。ECO的意義在于:建筑師可隨時對自己所做的方案在不同時間節(jié)點上進行能耗分析，使其對作品能耗量有大體的把控，并為進一步推敲深化設計提供設計依據(jù)(圖12－圖13)。

在廣聯(lián)達信息大廈項目中，BIM 設計師參與了地下室及地上部分的各專業(yè)BIM 建模及機電管線綜合工作。由于該項目是科研、開發(fā)、辦公建筑，所以機電各專業(yè)的各種管線繁多，對設計師來說，MEP 建模及后期的管線綜合、碰撞檢測是一項挑戰(zhàn)(圖14－圖16)。

由于此項目是初次進行管線綜合嘗試，所以機房的布置沒有含在此次設計當中。在公共空間中管線眾多，尤其是六層走廊部分。在模型的建立過程中，設計師通過BIM 三維模型的可視化與碰撞分析的技術優(yōu)勢，可以發(fā)現(xiàn)項目中管道密集區(qū)的布置問題。由此可看出，相對傳統(tǒng)的二維設計，BIM 三維可視化設計更能直觀地發(fā)現(xiàn)并解決不同專業(yè)間的沖突與碰撞問題(圖17)。

3 總結

BIM 在全程可視化設計中起到了重要作用，同時建筑耗能分析、碰撞分析等都對建筑設計起到設計優(yōu)化作用，最后我們整合各個模型，制作出虛擬瀏覽模型BIMX，可提供專業(yè)的追蹤模型來游覽，通過模型利于更好的項目交流，還可實現(xiàn)與異地用戶之間的交互式磋商。設計師之間的三維協(xié)同工作機制是我們積極倡導的，希望在不久的將來，能夠做出更優(yōu)秀的作品，積累豐富的BIM 項目實施經驗，借助BIM 技術力量，讓我們在新的設計領域達到更高的輝煌。

［1］住房城鄉(xiāng)建設部.2011－2015 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要，建質〔2011〕67 號.

［2］姚遠.BIM 協(xié)同設計的現(xiàn)狀，四川建材，2011，第一期37 卷.

［3］過俊.運用BIM 技術打造綠色、親民、節(jié)能型建筑［J］.土木建筑工程信息技術，2010，2(2):63-67.

［4］李驍.綠色BIM 在國內建筑全生命周期應用前景分析［J］.土木建筑工程信息技術，2012，4(2):52-57.

［5］翟超，賀靈童.BIM 技術助力工程項目精細化管理［J］.土木建筑工程信息技術，2011(3):74-80.

［6］馬洪娟，姚守儼，戈祥林，林忠和.BIM 技術在南寧規(guī)劃展示館項目施工中應用體會［J］.土木建筑工程信息技術，2010，2(2):63-67.

［7］黃傳浩.BIM 設計在鞍山市體育中心游泳中的應用［J］.土木建筑工程信息技術，2010，2(1):47-52.

［8］張學斌.BIM 技術在杭州奧體中心主體育場項目設計中的應用［J］.土木建筑工程信息技術，2010，2(4):50-54.

［9］李犁，鄧雪原.基于BIM 技術的建筑信息平臺的構建［J］.土木建筑工程信息技術，2012，4(2):25-29.

［10］蘇駿，葉紅華.基于BIM 的設計可視化技術在世博會德國館中的應用［J］.土木建筑工程信息技術，2009，1(1):87-91.

［11］高永剛，李光金.基于BIM 可視化技術在杭州東站中的應用［J］.土木建筑工程信息技術，2010，2(4):55-58.

［12］黃亞斌.BIM 技術在設計中的應用實現(xiàn)［J］.土木建筑工程信息技術，2010，2(4):71-78.

［13］龍輝元.BIM 技術應用于結構設計的探討與案例［J］.土木建筑工程信息技術，2010，2(4):89-93.

［14］馬洪娟，姚守儼.BIM 技術在廣西體育中心網球館項目施工中的應用探討［J］.土木建筑工程信息技術，2011，3(3):40-44.

［15］何波.BIM 建筑性能分析應用價值探討［J］.土木建筑工程信息技術，2011，3(3):63-71.

［16］何關培.我國BIM 發(fā)展戰(zhàn)略和模式探討(二)［J］.土木建筑工程信息技術，2011，3(3):112-117.

［17］李宏業(yè)，楊燕村.BIM 在海棠灣紅樹林七星度假酒店項目建筑結構設計中的應用［J］.土木建筑工程信息技術，2012，4(4):69-74.

［18］張緒松，劉曉波，謝宜.BIM 技術在三亞新海干部療養(yǎng)基地設計中的應用(連載二)［J］.土木建筑工程信息技術，2013，5(1):75-84.