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

住房和城鄉建設部印發的《2011－2015 年建筑業信息化發展綱要》指出，“十二五”期間，“基本實現建筑企業信息系統的普及應用，加快建筑信息模型(BIM)、基于網絡的協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化，形成一批信息技術應用達到國際先進水平的建筑企業。”［1］

BIM 是利用數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］

建筑業產生的影響主要體現在以下幾個方面:

· 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

廣聯達信息大廈

1)工程概況

廣聯達信息大廈位于北京市海淀區中關村軟件園二期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，園區道路寬敞，主要道路呈環行狀，道路系統便捷、高效。信息大廈地上部分主要功能為研發辦公，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 的可視化與協同設計

在廣聯達信息大廈項目中，我院負責的是二維圖紙設計任務，基于我院的BIM 發展規劃，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，建筑專業始終保持“同專業人員在同一個模型分區段工作”的工作模式，并且通過協同設計平臺，其他專業也嘗試了“不同專業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。針對項目中各專業復雜的位置信息，機電設計師利用軟件特有的優勢與建筑師在同一項目文件中做機電管道設計，及時發現過程中的問題，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節是出平面圖，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”雙向數據交換，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據，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量，但此數據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(圖12－圖13)。

在廣聯達信息大廈項目中，BIM 設計師參與了地下室及地上部分的各專業BIM 建模及機電管線綜合工作。由于該項目是科研、開發、辦公建筑，所以機電各專業的各種管線繁多，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(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勢，可以發現項目中管道密集區的布置問題。由此可看出，相對傳統的二維設計，BIM 三維可視化設計更能直觀地發現并解決不同專業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，還可實現與異地用戶之間的交互式磋商。設計師之間的三維協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］住房城鄉建設部.2011－2015 年建筑業信息化發展綱要，建質〔2011〕67 號.

［2］姚遠.BIM 協同設計的現狀，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［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 發展戰略和模式探討(二)［J］.土木建筑工程信息技術，2011，3(3):112-117.

［17］李宏業，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.