建筑信息模型技術(shù)在未來建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

張敏 王樂樂

摘要：建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)從無到有、反復(fù)修改的過程，隨著非線性、超高層及超大跨度建筑等大型復(fù)雜建筑在我國(guó)的相繼發(fā)展，傳統(tǒng)CAD等二維模式下的建筑設(shè)計(jì)手段越來越不能滿足當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的所需，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)過程必將成為歷史。設(shè)計(jì)者貫徹信息模型理念顯得越來越重要。BIM的出現(xiàn)對(duì)未來的建筑設(shè)計(jì)業(yè)來說將會(huì)是一次真正的信息革命。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)手段；建筑信息模型技術(shù)

未來的世界是一個(gè)注重生態(tài)環(huán)保，追求人與人，人與自然整體協(xié)調(diào)發(fā)展的社會(huì)，這就要求未來建筑設(shè)計(jì)要通過各種手段達(dá)到未來社會(huì)所需，然而在我國(guó)，建筑總能耗占到了全社會(huì)能耗的25%左右，在全球來看40%的二氧化碳排放是由于建筑運(yùn)行產(chǎn)生的。

在未來的城市發(fā)展中越來越多的人會(huì)對(duì)城市中傳統(tǒng)的方盒子建筑失去興趣，少量的另類地標(biāo)性建筑會(huì)越來越符合大多數(shù)人的審美傾向。然而另類的地標(biāo)建筑的設(shè)計(jì)工程要付出巨大的代價(jià)，其復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)方盒子建筑，若僅用現(xiàn)在的CAD二維設(shè)計(jì)手段往往無法完成。

以上的這些問題也許在不久的將來都能很輕松地解決。

今天，中國(guó)很多大型建筑設(shè)計(jì)院里都對(duì)一項(xiàng)未來建筑設(shè)計(jì)技術(shù)——建筑信息模型（BIM）感興趣，紛紛組織相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，各設(shè)計(jì)院之間也經(jīng)常舉行研討會(huì)，交流經(jīng)驗(yàn)心得。

建筑信息模型（BIM——Building Informa

tion Modeling）是一種創(chuàng)新的建筑設(shè)計(jì)、施工和管理方法。它以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目等各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是數(shù)字技術(shù)在建筑工程中的直接應(yīng)用，作為協(xié)同工作堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和平臺(tái)。

建筑信息模型是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程的新工具。建筑信息模型（Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM）一詞由Autodesk所創(chuàng)的。它是來形容那些以三維圖形為主、面向?qū)ο?、建筑學(xué)有關(guān)的電腦輔助設(shè)計(jì)。當(dāng)初這個(gè)概念是由Jerry Laiserin把Autodesk、奔特力系統(tǒng)軟件公司、Graphisoft所提供的技術(shù)向公眾推廣。它是建筑過程的數(shù)字展示方式來協(xié)助數(shù)字信息交流及合作。

建筑信息化模型（BIM）可以幫助工程建筑項(xiàng)目提高效率降低風(fēng)險(xiǎn)，避免反復(fù)修正帶來的人力物力的浪費(fèi)，并且可以減少工程對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)、可持續(xù)設(shè)計(jì)。BIM對(duì)未來的建筑設(shè)計(jì)業(yè)來說將會(huì)是一次真正的信息革命。

建筑信息模型涵蓋了幾何學(xué)、空間關(guān)系、地理信息系統(tǒng)、各種建筑組件的性質(zhì)及數(shù)量（例如供應(yīng)商的詳細(xì)信息）。建筑信息模型可以用來展示整個(gè)建筑生命周期，包括了興建過程及營(yíng)運(yùn)過程。提取建筑內(nèi)材料的信息十分方便。建筑內(nèi)各個(gè)部分、各個(gè)系統(tǒng)都可以呈現(xiàn)出來。

一、基于BIM技術(shù)的建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)

眾所周知，只有建筑師才從設(shè)計(jì)初期就開始構(gòu)思建筑設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，擁有可持續(xù)的設(shè)計(jì)觀，才能真正做出可持續(xù)的設(shè)計(jì)，也才能避免建造中、建成運(yùn)營(yíng)中的資源浪費(fèi)。但當(dāng)今建筑的復(fù)雜程度，建筑師對(duì)整個(gè)建構(gòu)過程的主觀判斷或經(jīng)驗(yàn)往往無法把握，就算建筑在設(shè)計(jì)之初就全面地考慮可持續(xù)與形式、功能的完美統(tǒng)一，然而當(dāng)建筑建成后也往往與設(shè)計(jì)之初的構(gòu)想差之甚遠(yuǎn)。于是不得不再加入所謂的節(jié)水、節(jié)能等的技術(shù)設(shè)備去達(dá)到目標(biāo)。這必然就付出了不該有的代價(jià)，造成了不必要的浪費(fèi)。

基于BIM技術(shù)的建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)之初的場(chǎng)地設(shè)計(jì)時(shí)擴(kuò)大了設(shè)計(jì)者整合各種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的能力。在建筑單體設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)師可以針對(duì)每一個(gè)特定部分建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量得失進(jìn)行全面的分析，通過BIM模擬建筑物的朝向及開窗設(shè)置進(jìn)而分析房間的采光、通風(fēng)等真實(shí)效果。建筑師還可以更準(zhǔn)確地整合多種不同形式的空間、材料及各種系統(tǒng)，使其更好地去滿足使用者生理及心理的健康需求。通過BIM技術(shù)可以最大程度地達(dá)到真正意義上的可持續(xù)性建筑的標(biāo)準(zhǔn)。

二、工程信息直觀化，建造過程可視化

傳統(tǒng)CAD技術(shù)都以二維方式呈現(xiàn)，其表達(dá)的信息要通過專業(yè)人員去讀懂并分析，若在復(fù)雜工程項(xiàng)目中其二維方式表達(dá)的信息超越了專業(yè)人員的讀圖能力及經(jīng)驗(yàn)上的主觀判斷力，就不得不依靠三維軟件去輔助表達(dá)工程項(xiàng)目的相關(guān)信息，而且CAD二維制圖工作會(huì)導(dǎo)致建筑生命周期的隔斷不連續(xù)，當(dāng)新的構(gòu)思方案出現(xiàn)時(shí)，往往就需要廢棄之前的工作從頭開始，而BIM技術(shù)著使得任何信息都可以直觀地出現(xiàn)在模型中，這些信息（形體、日照、流線、節(jié)能、水電暖及結(jié)構(gòu)等專業(yè)信息）都是相互關(guān)聯(lián)的，一處修改，處處都會(huì)跟著修改。

建筑設(shè)計(jì)的后期BIM技術(shù)可進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)出圖，專業(yè)間碰撞檢查，相關(guān)規(guī)范檢查，項(xiàng)目工程量統(tǒng)計(jì)，施工模擬，標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件生產(chǎn)及造價(jià)分析等工作。通過BIM的應(yīng)用，建筑設(shè)計(jì)過程的效率提高了，成本降低了，流程也變得更加簡(jiǎn)單有趣。各專業(yè)人員、投資方以及施工人員之間的協(xié)調(diào)交流也變得更加容易，從而提高了我們的服務(wù)水準(zhǔn)，更易獲得業(yè)主及使用者的認(rèn)可。

三、方案與建成效果一致，所有項(xiàng)目都有其用武之地

2010上海世博園中的一半場(chǎng)館都是應(yīng)用BIM技術(shù)建成的，尤其像演藝中心這種復(fù)雜的項(xiàng)目，是BIM技術(shù)使其得以進(jìn)展順利，施工中的曲線控制與設(shè)計(jì)模型幾乎一致。再如正在建設(shè)的上海中心，很多局部重點(diǎn)部位，如地下室機(jī)房及設(shè)備層等關(guān)鍵部分用二維進(jìn)行設(shè)計(jì)是根本無法做出的，最終還是通過BIM系統(tǒng)才得以解決。BIM在其中搭建了一個(gè)良好的溝通平臺(tái)。

BIM是一次設(shè)計(jì)理念和方法的革命，不同類型的建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目都有其用武之地。如在住宅類項(xiàng)目中，BIM通過單元模塊的建立來解決大量的重復(fù)工作。對(duì)大型、復(fù)雜的項(xiàng)目，BIM更能體現(xiàn)出它的優(yōu)越性，完全可以緩解原始CAD在設(shè)計(jì)表達(dá)和設(shè)計(jì)協(xié)同上的諸多問題。從而在前期方案推敲、專業(yè)協(xié)調(diào)、設(shè)計(jì)直觀可視、設(shè)計(jì)質(zhì)量保障、控制造價(jià)等方面都可大顯身手。

四、數(shù)字化的項(xiàng)目管理及工業(yè)化建造模式

傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理模式是將所有信息以文件的形式歸類整理，而BIM的模式是將設(shè)計(jì)歸為數(shù)字化的數(shù)據(jù)庫(kù)而不是單獨(dú)的文件，這樣不僅可以快速地檢索、查詢、刪除、替換和更新，而且可以提供適用于各個(gè)建構(gòu)階段的模型。也就是說BIM可以像汽車、飛機(jī)制造那樣，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造。如福斯特事務(wù)所在倫敦市政廳項(xiàng)目中，從精確的數(shù)字化信息模型中提取出帶有x、y、z坐標(biāo)的500多種窗戶，廠家即可把每個(gè)窗子的空間點(diǎn)定位及其他數(shù)據(jù)輸入數(shù)字機(jī)床，這樣即可生產(chǎn)出與模型中一致的窗子，節(jié)省了時(shí)間，避免了反復(fù)制造帶來的浪費(fèi)，同時(shí)也提高了精度和質(zhì)量。

五、結(jié)語

BIM為建筑業(yè)帶來好處顯而易見，但BIM技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用還要經(jīng)歷一個(gè)過程，有很多問題需要解決，如BIM技術(shù)的應(yīng)用軟件的開發(fā)，完善的BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，同時(shí)還要通過大量項(xiàng)目的實(shí)踐，才能形成符合中國(guó)國(guó)情的BIM應(yīng)用模式，也只有這樣BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)才能在我國(guó)未來的建筑業(yè)中充分體現(xiàn)。

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