論建筑設計行業中BIM技術應用

宋江濤

（河南省紡織建筑設計院有限公司　河南鄭州　450000）

論建筑設計行業中BIM技術應用

宋江濤

（河南省紡織建筑設計院有限公司河南鄭州450000）

BIM技術在建筑設計階段的應用實踐表明，作為智力密集型的建筑設計行業，選擇更新更好的BIM技術工具進行建筑設計創作和成果制作，并不存在技術的障礙，是可行、可實現的。采用BIM技術后，設計成果的深度將遠遠超過傳統設計模式，從項目建設精細化管理的角度，也是科學和合理的。

建筑設計；BIM技術；應用；分析

1　二維設計模式的利與弊

用2D的方式來表達3D的建筑物，導致了建筑業設計與施工兩個領域的明確分工，帶來了近100多年建筑業的空前繁榮和發展。二維圖紙表達的出現，使得建筑設計變得更加的高效和規則，出現了標準的建造法式與設計風格，設計資源及建造中的經驗得以保留，推動了建筑業的持續發展。同時，二維圖紙表達方式的出現，使得設計分工與合作成為可能。建筑設計逐漸細分為建筑、結構、機電、專項等門類，設計階段細分為方案設計、擴初設計、施工圖設計、安裝圖設計等。通過分工，更多的人可以參與到建筑設計領域中，通過更多的智慧勞動共同推動著建筑設計行業的發展和進步。

但隨著建設項目復雜性的不斷加大（包括規模的增大以及建筑系統數量和復雜性的增加等），以及業主對縮短工期和控制造價、提高建筑品質的要求漸高，使得細分的建筑設計行業對于協同的效率（時間和質量）相應地也有了更高的要求。

2000年的《經濟學家》報告指出，美國一年的施工開支為6500億美元，其中，低效、錯誤和延期導致的開支達到2000億美元，幾乎有近1/3的開支被浪費掉。I TConstruction Best Practice指出，在英國，每年糾正由低質詳圖和錯誤指令造成的施工瑕疵的開支估計為10億英鎊（約16.6億美元）。這種浪費和低效很大程度上緣于協調不善的圖紙集導致的現場返工。這些問題恰恰是由于二維設計分工精細化而協同性不足的結果，建筑設計行業迫切需要一種更先進的技術和方法來提高協同的效率。

2　BIM建筑設計模式的特點

BIM技術作為一種更直觀的可視化三維信息模型設計工具，正是應設計領域對于設計質量和協同效率更高的要求而出現的。BIM技術直觀可視，使建筑師可以克服傳統二維圖紙的局限，在表達空間三維復雜形態方面的局限，從而極大地拓展了建筑師對建筑形態探索的可實施性，也有助于建設領域各參與方快速理解建設項目從無到有的設計過程及成果。BIM讓建筑設計從二維走向了三維，并走向了數字化建造，這是建筑設計方法的一次重大轉型。

BIM技術使建筑、結構、給排水、空調、電氣等各個專業能夠基于同一個模型進行工作，從而使真正意義上的三維集成協同設計成為可能。在二維圖紙時代，各個專業間的綜合協同是一個繁瑣費時的工作，做得不好會經常引起施工中的反復變更。而BIM技術將整個設計整合到一個共享的建筑信息模型中，結構與設備、設備與設備間的沖突會直觀地顯現出來，工程師們可在三維模型中隨意查看，并且能準確查看到可能存在問題的地方，并及時調整自己的設計，從而極大地避免了施工中的浪費。

BIM技術使得設計修改更容易。只要對項目作出更改，由此產生的所有結果都會在整個項目中自動協調，各個視圖中的平、立、剖面圖也隨之自動修改。BIM技術提供的自動協調更改功能可以消除協調錯誤，提高工作整體質量，使得設計團隊創建關鍵項目交付文件（如可視化文檔和管理機構審批文檔）更加省時省力，避免了平、立、剖面不一致等錯誤。

BIM技術有助于在信息的源頭——建筑設計階段，建立起科學的、能夠支持建筑工程全生命周期的建筑信息模型以及相應的集成管理環境；使在建筑工程中廣泛應用信息技術成為可能；幫助快速處理與建筑工程有關的各種信息，合理安排工期，控制好生產成本；記錄在整個建筑工程周期中隨著時間不斷增長的信息量；減少建設過程中信息量在不同階段的銜接處出現斷點的情況，避免出現信息“回流”的現象。

3　BIM與建筑設計的關系

3.1BIM是建筑設計的工具

很多人認為BIM不是一個軟件，它是一個概念（或理念），是一個可以提升工程建設行業全產業鏈各個環節質量和效率的系統工程。也有的人認為BIM是協同平臺，BIM是管理。

那么，BIM究竟是什么呢？對于建筑設計整體領域而言，我們認為在很長的一段時間內，BIM都只是建筑設計的工具。建筑設計的核心是將各專業設計師的智慧成果予以正確表達，這一思想過程是任何軟件都無法取代的。智慧建造與智能設計需要大量的數字化積累，還涉及知識產權等諸多問題，在較短時間內尚無法實現。在今后的很長一段時間內，BIM還是輔助建筑設計各專業設計人員設計、協同、傳遞的技術工具，三維協同和管理都是BIM新興技術工具其中的功能。

只有正確理解了BIM作為設計工具的本質，才能更好地發揮人的主觀能動性，才會更積極地研究與應用BIM技術，使技術與經驗、智慧有機融合，產生更大的價值。

3.2工具手段改變思維和行為

雖然BIM僅僅是建筑設計的工具，但工具性能的改變，也勢必影響行業環境以及行業的思維方式和流程行為。BIM與CAD不盡相同。雖同為工具，但CAD的重點在于解決單個技術人員的具體工作需求，BIM的重點在于信息的模型化共享。BIM的價值并不是簡單地將二維圖紙三維模型化、數字化，將數字信息進行集成，它是一種數字信息的應用，是可以用于設計、建造、管理的數字化方法，這種方法支持建筑工程的集成管理環境，可以使建筑工程效率顯著提高、風險大幅度降低。因此，BIM數字模型既包括建筑物的信息模型，又包括建筑工程管理行為的模型，將兩者進行了完美的結合和組合。因此，在一定范圍內，建筑信息模型可以模擬實際的建筑工程建設行為，實現項目建造、運維的預體驗和管理預控。

BIM技術直觀可視化、數字化、協同性強的特點，將直接引起建筑設計行業發生橫向、縱向的改變。采用BIM技術后，建筑設計行業將在內部發生橫向改變。這種橫向的改變將增強設計流程的控制能力。過去，建筑內部情況、建設環境缺乏設計和掌控，最多是對規范條文等文件的落實，缺乏可以量化的軟件，傳統的物理模型和工程圖根據CAD中的圖形來評估建筑性能，這需要大量的人員干預和解釋說明，增加了分析時間和成本。現在，BIM的應用為技術和分析質量上提供了有力的保障。利用BIM平臺中的各種軟件，可對建筑的通風、采光等設計進行分析和優化，還可以作出即時的分析評判，拓展設計的思考范圍和深度，使得建筑更加節能環保。此外，BIM還可與眾多商用分析工具集成，極大地簡化日常繁重、復雜的分析工作。將建筑模型直接與分析軟件相關聯，可使建筑師輕松利用工具，從而在設計流程初期獲得有關設計備選方案的即時反饋信息。這種橫向改變也將增強各專業間的協調溝通。對參與建筑設計的各專業來說，突破2D限制，進行可視化的建筑設計，實現設計師之間的理解和即時溝通，對保證設計意圖和施工質量都有重要的意義。橫向工作方式和流程的改變，將促使建筑設計師具備更好的合作精神、更全面的專業素養。

BIM技術的應用將推動建設設計行業在上下游行業間發生縱向改變，使得過去設計、施工割裂的信息傳遞模式改變為更加緊密的協同工作模式成為可能，BIM技術將不僅僅局限于設計階段，而是貫穿于項目全生命周期的各個階段：設計、施工和運營管理階段。縱向工作方式和流程的改變，將促使建筑設計師考慮得更加全面，不僅要考慮項目建什么，還必須更好地兼顧項目建造、項目運營和使用的全生命周期需求。隨著建筑設計寬度和深度的擴大，勢必會對建筑設計從業人員提出更高的要求，現有建筑設計人員要適應和掌握這一新工具，必須在思維和行為方式上先進行改變，只有積極地面對這些改變，才能適應日益高品質設計成果的市場需求。

4　BIM技術對現有建筑設計行業的影響

通過多個項目的BIM技術應用實踐，對比傳統的建筑設計方法，我們發現，BIM技術顛覆了基于圖紙和二維空間的設計思維模式，以創新性的三維建模技術將設計方案更加直觀、更加全面地展現出來。僅就目前已有的實踐成果就足以表明，BIM技術對比傳統二維設計的優勢非常明顯，對現有建筑設計行業的影響主要集中在以下幾個方面：

4.1設計深度顯著加深

傳統的二維設計表達形式下，設計空間模型構建在設計師頭腦中構成，設計成果通過圖紙、文字說明、圖集、常規做法組合來表達傳遞，圖紙內容只是其中一個組成部分，屬于有限表達，設計成果的閱讀、驗收，常常依賴后續參與人員的知識體系和對設計師思維的理解。在BIM設計模式下，即得即見，要求設計師完全、詳細描述設計思維和成果，模型幾乎是設計的全部，這種方式雖然大大減少了后期設計成果應用的技術門檻，卻加大了設計師的設計和制作設計成果的工作量，設計深度顯著加深。

4.2設計評價便捷直觀

在BIM模式下，設計質量直觀可視，借助軟件碰撞檢測功能、模擬分析功能，能夠更直觀地進行設計優化和評估。以常用的碰撞檢測功能為例，其不僅可以對機電管線進行碰撞檢測，還可以對建筑和結構、建筑和門窗、建筑和幕墻、建筑和裝飾裝修等全面進行碰撞檢測，優化設計成果。

同時，借助一些模擬軟件，在設計階段，BIM就可以對設計成果做模擬驗證，如節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等；還可以在設計階段進行4D模擬（三維模型加項目的發展時間），從而進行施工預控；還可以進行5D模擬（基于3D模型的造價控制），從而實現成本控制。通過模擬，能夠更加精確地對設計成果進行分析、評價，確保降耗、提高使用舒適度，提高項目控制能力。

4.3設計成果價值放大

建筑設計的最終目的是建筑設計智慧成果的傳遞與共享。項目建設過程中信息的完整、及時傳遞歷來是行業的工作重點內容，整個項目建設過程就是一個從無到有，從無形到有形，從無形信息到有形實現的過程。

在BIM設計模式下，各專業在一個模型上進行設計和分享，能夠更好地提高協同效率和質量，減少專業間的碰撞和重復設計，將使得設計協同質量大幅度提高、設計成果價值放大。

我們認為，如果BIM技術在建設工程領域得到普及，借助計算機統計、運算、存儲、分析的能力，將使得計算機智能化設計、智能化管理、智能化運維、乃至數字智慧化城市的實現成為可能。可以試想，不遠的將來，一旦BIM技術普及應用，建筑領域乃至城市管理都將發生巨大的變化。屆時，建筑設計行業作為建設工程領域的先行者，作為建設項目從無形到有形的第一步，BIM模式工作成果的價值將進一步放大。

如BIM技術在建筑設計領域推廣，建筑設計行業將面臨著主動或被動的創新整合。一體化設計將成為建筑設計服務的主流，建筑設計企業只要主動推行一體化設計，或進行一體化設計總控，在設計階段就為建設單位提供完整的、可靠的建筑設計產品，就一定能滿足市場需求，得到積極的評價。

5　結語

建筑市場已進入精細化階段。經過改革開發以來的持續建設，市場對于建筑產品越來越理性。以最為普遍的住宅市場為例，購房者將更關注產品的設計品質、建造品質和運維品質，如果在設計之初就充分考慮到土建與家裝的有機結合，采用最佳集合尺寸，提前預留好家裝儲物空間，并充分利用墻垛、玄關等隱秘部位的倉儲功能、大幅度節省空間，做出更大得房率，更人性化、更能充分滿足現代人對住宅新追求的戶型，必將更有競爭力。未來，一定會有越來越多的房企主動從居住者行為習慣的角度去研究住宅，建設“住起來更舒適的房子”而非“看起來好看的房子”。整個建筑市場趨勢的改變，將直接導致規劃設計市場的變化，精細化設計不再是口號。采用BIM技術已是大勢所趨。

但需要客觀考慮的是，在應用BIM技術進行建筑設計時，本質上是將過去分級設計、分級控制、分散于整個建設過程的持續創作與不斷完善的設計協同模式，變為大部分集合到設計階段一次性完成的模式。這意味著在設計階段需投入更高強度的設計資源，人力資源和設計時間都將增加。這種工作模式的改變，是否為市場所接受，或者在BIM技術下，如何合理劃分工作界面和深度，產生新的工作交付標準，將是整個建設行業BIM技術推廣使用的關鍵所在。

TU201.4

A

1673-0038（2015）38-0009-02

2015-8-20

宋江濤（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事建筑設計工作。