建筑工程設計中的BIM技術探討

北方—漢沙楊建筑工程設計有限公司（深圳分公司） 廣東深圳 518054

摘要：BIM 是一種可應用于項目全生命周期的管理方式，在發(fā)達國家的建設行業(yè)已有良好應用，并極大提高了行業(yè)生產(chǎn)效率。對于BIM在國內(nèi)建筑設計領域的應用還不是很成熟，但必將帶來質的飛躍，給設計師帶來了新的思維，新的創(chuàng)作效率。本文根據(jù)多年工程實踐，對建筑工程設計中的BIM平臺應用進行分析。

關鍵詞：建筑設計；BIM

前言

BIM（Building Information Modeling）起源于建筑業(yè)。如果問問建筑師、建筑系統(tǒng)工程師、建筑專業(yè)人士或土木工程師什么是B工M，你會聽到這樣的回答：這是一個在項目實施前以數(shù)字化方式探索其關鍵物理和功能特性的綜合過程。他們會指出，BIM有助于更快、更經(jīng)濟地交付項目，同時可以最大限度減少對環(huán)境的影響，為居民提供更好的工作和生活條件。在整個過程中使用協(xié)調統(tǒng)一的信息來設計創(chuàng)新項目，更好地可視化和模擬現(xiàn)實世界的外觀、性能和成本，創(chuàng)建更準確的圖紙。雖然我國的BIM應用還處在雛形階段，但是認識并發(fā)展BIM，實現(xiàn)行業(yè)的信息化轉型己是勢不可擋的趨勢。

一、IM在建筑設計中的場地分析優(yōu)勢

（一）場地分析

傳統(tǒng)的場地分析存在許多問題，如過多的主觀因素以及數(shù)據(jù)處理遲緩等等。在建筑設計初始階段，場地分析影響著設計的決策。而BIM的引入，通過與BIM結合的地理信息系統(tǒng)可以對場地和在場地上擬建的建筑物的數(shù)據(jù)進行處理，通過BIM技術虛擬成型，可迅速得出數(shù)據(jù)以支持設計，可以幫助新建項目做出最理想的建筑布局、場地規(guī)劃等。

（二）方案設計時的BIM應用

BIM作為建筑信息模型，模型本身不光帶有信息，而且可以對信息的改變做出相應的反饋，所以帶來了一種新的設計方式——參數(shù)化設計，通過在方案設計中BIM的應用，得到了許多有益的經(jīng)驗，對比傳統(tǒng)的建筑方案設計模式，BIM的介入可以讓設計更加的多元化，邏輯性也更強，對于復雜的建筑形體以及表皮，有著很好的指導作用，通過參數(shù)的改變可以對建筑的形態(tài)進行參數(shù)化改變，列出不同形態(tài)的方案進行性能分析以及設計對比，選擇最優(yōu)的方案進行深化，可以更好地完成建筑方案設計，而程序將會幫我們處理一些復雜、重復的任務，解放了設計師的時間與勞力，把更多的時間用在選擇方案及深化方案上，從而提高設計質量。

在復雜建筑的設計過程中，經(jīng)常使用參數(shù)化建模軟件進行方案推敲，通過參數(shù)控制形體進行方案比對成為了一種趨勢。在參數(shù)化設計大師扎哈·哈迪德的設計中，非線性建筑占了絕大多數(shù)，通過參數(shù)修改建筑形態(tài)是她慣有的設計手段。扎哈·哈迪德設計的Verbania新劇院，通過編程生成了參數(shù)化影響建筑形態(tài)的程序，生成極為多樣的結果（圖1），設計人員通過對結果的比對，修改相應的參數(shù)生成需要數(shù)目的建筑形態(tài)，使最終的建筑形態(tài)足夠合理。

（a）參數(shù)控制的方案形體研究模型

（b）最終建筑效果 （C）最終建筑效果

圖1 Verbania新劇院形體研究模型與最終建筑效果

（三）建筑性能分析

通過BIM技術，可以對設計方案的照明、安全、布局合理性、聲學、色彩、能耗等進行評估，得出的這些數(shù)據(jù)可以為投資方用來對設計方案進行評定，是否符合可持續(xù)設計的理念。在建筑全生命周期里，方案的重要性不言而喻，通過BIM對方案的評定，對于之后建筑全生命周期的使用、對環(huán)境及資源的影響都進行大幅度優(yōu)化。

通過BIM技術在方案設計初期階段就可以對設計進行建筑性能分析，對建筑形體進行比較，在各個方案中比對選擇建筑性能最優(yōu)的方案，在設計初期就對建筑全生命周期能耗進行大體的把握。

（四）可視化設計

可視化設計是BIM在建筑設計中的另一個重要應用，其體現(xiàn)在兩個方面：①過程中時時觀察設計中的不足之處，及時修改。②設計展示階段為投資方做更全面、更生動、更加有互動性的展示靜態(tài)效果圖更有說服力。

在建筑方案設計階段，通過BIM技術，在整個設計階段都在建筑效果可視化下進行的設計，對于建筑外形以及空間效果方面都可以進行時時觀察，對于方案設計中的缺陷都可以及時的發(fā)現(xiàn)。

（五）協(xié)同設計

目前我們所說的協(xié)同設計，很大程度上是指基于網(wǎng)絡的一種設計溝通交流手段，以及設計流程的組織管理形式.包括：通過CAD文件之問的外部參照，使得工種之間的數(shù)據(jù)得到可視化共享；通過網(wǎng)絡消息、視頻會議等手段，使設計團隊成員之間可以跨越部門、地域其至國界進行成果交流、開展方案評審或討論設計變發(fā)、更；通過建立網(wǎng)絡資源庫，使設計者能夠獲得統(tǒng)一的設計標準；通過網(wǎng)絡管理軟件的輔助，使項目組成員以特定角色登錄，可以保證成果的實時性及唯一性，并實現(xiàn)正確的設計流程管理；針對設計行業(yè)的特殊性，其至開發(fā)出了基于CAD平臺的協(xié)同工作軟件等等。

通過BIM的介入，設計師終于有了一個高效而便捷的平臺進行協(xié)同設計，通過BIM，可以讓分布在不同地方的不同專一業(yè)的人員通過網(wǎng)絡的連接來完成設計工作。.

通過網(wǎng)絡進行協(xié)同設計的不同維度的兩種應用，一種是局域網(wǎng)的內(nèi)部協(xié)作模式，另一種則是有許多不同地方的設計參與方能使用的廣域網(wǎng)協(xié)作模式（圖2），在不同情況下選擇不同的模式.通過Revit Archi-tecture（Autodesk公司出的一系列專為建筑信息模型構建的軟件）進行網(wǎng)絡協(xié)作的功能叫工作集，通過網(wǎng)絡建立服務器，通過工作集功能可以達到協(xié)同設計的目的。啟用工作共享時，Revit Architecture會為項目創(chuàng)建中心模型。中心模型類似于項目數(shù)據(jù)庫.它存儲對項目所做的所有修改，并存儲所有當前工作集和圖元所有權信息.在創(chuàng)建中心模型后，建議在中心模型的本地副本中執(zhí)行所有工作。所有用戶都需要在本地網(wǎng)絡或硬盤驅動器上保存中心模型的一個副本.所有修改都可以發(fā)布到中心模型中，所有用戶都可以隨時從中心模型載入其他用戶所做的修改。

（a）局域網(wǎng)內(nèi)部協(xié)作模式 （b）廣域網(wǎng)（WAN）協(xié)作模式

圖2 通過網(wǎng)絡進行協(xié)同設計的兩種模式

（六）碰撞檢測

碰撞檢測是BIM在現(xiàn)有階段價值體現(xiàn)的一個重要方面。在傳統(tǒng)的設計流程面前，管線綜合的處理方式是設計企業(yè)由建筑或者機電專業(yè)的設計人員牽頭，將所有的圖紙打印到硫酸紙上，將各個專業(yè)的圖紙疊放在一起進行，通過專業(yè)人士對于圖紙的觀察，進行管線綜合，而由于二維圖紙信息不完全，以及人工操作的誤差，在施工中會發(fā)現(xiàn)許多未察覺到的碰撞，只能再反過頭來對圖紙進行修改，延誤了工期，也浪費了業(yè)主的投資。而BIM技術的介入為碰撞檢查開拓了新的道路。

二、BIM的案例應用

（一）項目概況

本項目主題為“讓生活走進自然”（From the earth，for the Earth），旨在倡導人與自然和諧相處、綠色生態(tài)低碳的發(fā)展理念，由不同弧度的曲而片墻組成，形態(tài)內(nèi)斂而沉靜（圖3）。由于BIM技術的使用，在設計階段就對設計進行了建筑可持續(xù)性的優(yōu)化，將其打造成綠色生態(tài)低碳建筑，符合主題理念。

（a）鳥瞰圖 （b）人視圖

圖3 項目效果

（二）建筑信息模型的建立

建筑信息模型的建立是其應用的前提，通過對項目的BIM構建，了解到BIM介入到設計中可以提高信息的集成程度，而且較為符合設計師的設計習慣，在信息的使用上較傳統(tǒng)設計模式更為自然，設計中輸入的信息可以直接提取用于建筑