BIM 技術(shù)助力提升設(shè)計(jì)質(zhì)量
——可視化設(shè)計(jì)與模型分析

閆文凱 李 雷 哈 歆

(中國建筑科學(xué)研究院 建筑設(shè)計(jì)院，北京 100013)

1 引言

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)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(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應(yīng)用，加快建筑信息模型(BIM)、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用，推動(dòng)信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，促進(jìn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)軟件的產(chǎn)業(yè)化，形成一批信息技術(shù)應(yīng)用達(dá)到國際先進(jìn)水平的建筑企業(yè)。”［1］

BIM 是利用數(shù)字模型對項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營的過程，BIM 提供了一個(gè)改變流程的機(jī)會(huì)，而不僅僅是另外一個(gè)工具，更不僅僅是一個(gè)軟件，而是一個(gè)過程，在這個(gè)過程中建立了一個(gè)包含信息的模型，用來回答項(xiàng)目全生命周期中關(guān)于這個(gè)項(xiàng)目的所有問題。［2］

建筑業(yè)產(chǎn)生的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

· 從二維(以下簡稱2D)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維(以下簡稱3D)設(shè)計(jì);

· 從線條繪圖轉(zhuǎn)向構(gòu)件布置;

· 從單純幾何表現(xiàn)轉(zhuǎn)向全信息模型集成;

· 從各工種單獨(dú)完成項(xiàng)目轉(zhuǎn)向各工種協(xié)同完成項(xiàng)目;

· 從離散的分步設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向基于同一模型的全過程整體設(shè)計(jì);

· 從單一設(shè)計(jì)交付轉(zhuǎn)向建筑全生命周期支持。［3］

2 項(xiàng)目案例

廣聯(lián)達(dá)信息大廈

1)工程概況

廣聯(lián)達(dá)信息大廈位于北京市海淀區(qū)中關(guān)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(guān)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(tuán)苗圃，北至東北旺北路。用地性質(zhì)為教育科研用地。項(xiàng)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(wù)用房、配套用房。立面為紅色陶板與玻璃幕墻搭配設(shè)計(jì)，整體風(fēng)格簡潔明快。

2)基于BIM 的可視化與協(xié)同設(shè)計(jì)

在廣聯(lián)達(dá)信息大廈項(xiàng)目中，我院負(fù)責(zé)的是二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)任務(wù)，基于我院的BIM 發(fā)展規(guī)劃，在初步設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師嘗試用ArchiCAD 介入設(shè)計(jì)，從最初開始的設(shè)想到實(shí)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(gè)模型分區(qū)段工作”的工作模式，并且通過協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，其他專業(yè)也嘗試了“不同專業(yè)人員在同一個(gè)模型基礎(chǔ)上工作”的工作模式，見圖3－圖5。

在廣聯(lián)達(dá)信息大廈項(xiàng)目機(jī)電三維設(shè)計(jì)過程中，MEP 模型的設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)。針對項(xiàng)目中各專業(yè)復(fù)雜的位置信息，機(jī)電設(shè)計(jì)師利用軟件特有的優(yōu)勢與建筑師在同一項(xiàng)目文件中做機(jī)電管道設(shè)計(jì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)過程中的問題，隨時(shí)進(jìn)行溝通(圖6－圖7)。

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

三維設(shè)計(jì)很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)是出平面圖，在此項(xiàng)目中我們嘗試了模型轉(zhuǎn)換二維圖紙的流程，借用三維軟件的功能，可以輕松地進(jìn)行“模型－出圖－模型”雙向數(shù)據(jù)交換，對提高設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)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(yùn)用ArchiCAD 中的Ecodesigner 進(jìn)行能耗分析，為設(shè)計(jì)師提供前期的能耗數(shù)據(jù)，輔助他們的設(shè)計(jì)方案調(diào)整。

圖13 能耗分析結(jié)果

在設(shè)計(jì)各個(gè)階段隨時(shí)可以通過模型做ECO 能耗分析，各專業(yè)完成設(shè)計(jì)后或在設(shè)計(jì)過程中對模型進(jìn)行分析，找到建筑外殼與室內(nèi)結(jié)構(gòu)元素?cái)?shù)量，但此數(shù)據(jù)結(jié)果與模型搭建過程中的習(xí)慣與設(shè)置有關(guān)，分析的結(jié)果與實(shí)際量化分析還存在一定差別。ECO的意義在于:建筑師可隨時(shí)對自己所做的方案在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行能耗分析，使其對作品能耗量有大體的把控，并為進(jìn)一步推敲深化設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)依據(jù)(圖12－圖13)。

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

由于此項(xiàng)目是初次進(jìn)行管線綜合嘗試，所以機(jī)房的布置沒有含在此次設(shè)計(jì)當(dāng)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(shè)計(jì)師通過BIM 三維模型的可視化與碰撞分析的技術(shù)優(yōu)勢，可以發(fā)現(xiàn)項(xiàng)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(shè)計(jì)，BIM 三維可視化設(shè)計(jì)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(jié)

BIM 在全程可視化設(shè)計(jì)中起到了重要作用，同時(shí)建筑耗能分析、碰撞分析等都對建筑設(shè)計(jì)起到設(shè)計(jì)優(yōu)化作用，最后我們整合各個(gè)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(xiàng)目交流，還可實(shí)現(xiàn)與異地用戶之間的交互式磋商。設(shè)計(jì)師之間的三維協(xié)同工作機(jī)制是我們積極倡導(dǎo)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(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，借助BIM 技術(shù)力量，讓我們在新的設(shè)計(jì)領(lǐng)域達(dá)到更高的輝煌。

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

［2］姚遠(yuǎn).BIM 協(xié)同設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，四川建材，2011，第一期37 卷.

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

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

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

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

［7］黃傳浩.BIM 設(shè)計(jì)在鞍山市體育中心游泳中的應(yīng)用［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2010，2(1):47-52.

［8］張學(xué)斌.BIM 技術(shù)在杭州奧體中心主體育場項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2010，2(4):50-54.

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

［10］蘇駿，葉紅華.基于BIM 的設(shè)計(jì)可視化技術(shù)在世博會(huì)德國館中的應(yīng)用［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2009，1(1):87-91.

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

［12］黃亞斌.BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2010，2(4):71-78.

［13］龍輝元.BIM 技術(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討與案例［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2010，2(4):89-93.

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

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

［16］何關(guān)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(shù)，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(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2012，4(4):69-74.

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