論建筑設(shè)計行業(yè)中BIM技術(shù)應(yīng)用

宋江濤

（河南省紡織建筑設(shè)計院有限公司　河南鄭州　450000）

論建筑設(shè)計行業(yè)中BIM技術(shù)應(yīng)用

宋江濤

（河南省紡織建筑設(shè)計院有限公司河南鄭州450000）

BIM技術(shù)在建筑設(shè)計階段的應(yīng)用實踐表明，作為智力密集型的建筑設(shè)計行業(yè)，選擇更新更好的BIM技術(shù)工具進(jìn)行建筑設(shè)計創(chuàng)作和成果制作，并不存在技術(shù)的障礙，是可行、可實現(xiàn)的。采用BIM技術(shù)后，設(shè)計成果的深度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)設(shè)計模式，從項目建設(shè)精細(xì)化管理的角度，也是科學(xué)和合理的。

建筑設(shè)計；BIM技術(shù)；應(yīng)用；分析

1　二維設(shè)計模式的利與弊

用2D的方式來表達(dá)3D的建筑物，導(dǎo)致了建筑業(yè)設(shè)計與施工兩個領(lǐng)域的明確分工，帶來了近100多年建筑業(yè)的空前繁榮和發(fā)展。二維圖紙表達(dá)的出現(xiàn)，使得建筑設(shè)計變得更加的高效和規(guī)則，出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的建造法式與設(shè)計風(fēng)格，設(shè)計資源及建造中的經(jīng)驗得以保留，推動了建筑業(yè)的持續(xù)發(fā)展。同時，二維圖紙表達(dá)方式的出現(xiàn)，使得設(shè)計分工與合作成為可能。建筑設(shè)計逐漸細(xì)分為建筑、結(jié)構(gòu)、機電、專項等門類，設(shè)計階段細(xì)分為方案設(shè)計、擴初設(shè)計、施工圖設(shè)計、安裝圖設(shè)計等。通過分工，更多的人可以參與到建筑設(shè)計領(lǐng)域中，通過更多的智慧勞動共同推動著建筑設(shè)計行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

但隨著建設(shè)項目復(fù)雜性的不斷加大（包括規(guī)模的增大以及建筑系統(tǒng)數(shù)量和復(fù)雜性的增加等），以及業(yè)主對縮短工期和控制造價、提高建筑品質(zhì)的要求漸高，使得細(xì)分的建筑設(shè)計行業(yè)對于協(xié)同的效率（時間和質(zhì)量）相應(yīng)地也有了更高的要求。

2000年的《經(jīng)濟學(xué)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(dǎo)致的開支達(dá)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(zhì)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(xié)調(diào)不善的圖紙集導(dǎo)致的現(xiàn)場返工。這些問題恰恰是由于二維設(shè)計分工精細(xì)化而協(xié)同性不足的結(jié)果，建筑設(shè)計行業(yè)迫切需要一種更先進(jìn)的技術(shù)和方法來提高協(xié)同的效率。

2　BIM建筑設(shè)計模式的特點

BIM技術(shù)作為一種更直觀的可視化三維信息模型設(shè)計工具，正是應(yīng)設(shè)計領(lǐng)域?qū)τ谠O(shè)計質(zhì)量和協(xié)同效率更高的要求而出現(xiàn)的。BIM技術(shù)直觀可視，使建筑師可以克服傳統(tǒng)二維圖紙的局限，在表達(dá)空間三維復(fù)雜形態(tài)方面的局限，從而極大地拓展了建筑師對建筑形態(tài)探索的可實施性，也有助于建設(shè)領(lǐng)域各參與方快速理解建設(shè)項目從無到有的設(shè)計過程及成果。BIM讓建筑設(shè)計從二維走向了三維，并走向了數(shù)字化建造，這是建筑設(shè)計方法的一次重大轉(zhuǎn)型。

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

BIM技術(shù)使得設(shè)計修改更容易。只要對項目作出更改，由此產(chǎn)生的所有結(jié)果都會在整個項目中自動協(xié)調(diào)，各個視圖中的平、立、剖面圖也隨之自動修改。BIM技術(shù)提供的自動協(xié)調(diào)更改功能可以消除協(xié)調(diào)錯誤，提高工作整體質(zhì)量，使得設(shè)計團隊創(chuàng)建關(guān)鍵項目交付文件（如可視化文檔和管理機構(gòu)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(shù)有助于在信息的源頭——建筑設(shè)計階段，建立起科學(xué)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(yīng)的集成管理環(huán)境；使在建筑工程中廣泛應(yīng)用信息技術(shù)成為可能；幫助快速處理與建筑工程有關(guān)的各種信息，合理安排工期，控制好生產(chǎn)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(shè)過程中信息量在不同階段的銜接處出現(xiàn)斷點的情況，避免出現(xiàn)信息“回流”的現(xiàn)象。

3　BIM與建筑設(shè)計的關(guān)系

3.1BIM是建筑設(shè)計的工具

很多人認(rèn)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(shè)行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)質(zhì)量和效率的系統(tǒng)工程。也有的人認(rèn)為BIM是協(xié)同平臺，BIM是管理。

那么，BIM究竟是什么呢？對于建筑設(shè)計整體領(lǐng)域而言，我們認(rèn)為在很長的一段時間內(nèi)，BIM都只是建筑設(shè)計的工具。建筑設(shè)計的核心是將各專業(yè)設(shè)計師的智慧成果予以正確表達(dá)，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(shè)計需要大量的數(shù)字化積累，還涉及知識產(chǎn)權(quán)等諸多問題，在較短時間內(nèi)尚無法實現(xiàn)。在今后的很長一段時間內(nèi)，BIM還是輔助建筑設(shè)計各專業(yè)設(shè)計人員設(shè)計、協(xié)同、傳遞的技術(shù)工具，三維協(xié)同和管理都是BIM新興技術(shù)工具其中的功能。

只有正確理解了BIM作為設(shè)計工具的本質(zhì)，才能更好地發(fā)揮人的主觀能動性，才會更積極地研究與應(yīng)用BIM技術(shù)，使技術(shù)與經(jīng)驗、智慧有機融合，產(chǎn)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(shè)計的工具，但工具性能的改變，也勢必影響行業(yè)環(huán)境以及行業(yè)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(shù)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(shù)字化，將數(shù)字信息進(jìn)行集成，它是一種數(shù)字信息的應(yīng)用，是可以用于設(shè)計、建造、管理的數(shù)字化方法，這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程效率顯著提高、風(fēng)險大幅度降低。因此，BIM數(shù)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(jìn)行了完美的結(jié)合和組合。因此，在一定范圍內(nèi)，建筑信息模型可以模擬實際的建筑工程建設(shè)行為，實現(xiàn)項目建造、運維的預(yù)體驗和管理預(yù)控。

BIM技術(shù)直觀可視化、數(shù)字化、協(xié)同性強的特點，將直接引起建筑設(shè)計行業(yè)發(fā)生橫向、縱向的改變。采用BIM技術(shù)后，建筑設(shè)計行業(yè)將在內(nèi)部發(fā)生橫向改變。這種橫向的改變將增強設(shè)計流程的控制能力。過去，建筑內(nèi)部情況、建設(shè)環(huán)境缺乏設(shè)計和掌控，最多是對規(guī)范條文等文件的落實，缺乏可以量化的軟件，傳統(tǒng)的物理模型和工程圖根據(jù)CAD中的圖形來評估建筑性能，這需要大量的人員干預(yù)和解釋說明，增加了分析時間和成本。現(xiàn)在，BIM的應(yīng)用為技術(shù)和分析質(zhì)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(fēng)、采光等設(shè)計進(jìn)行分析和優(yōu)化，還可以作出即時的分析評判，拓展設(shè)計的思考范圍和深度，使得建筑更加節(jié)能環(huán)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(fù)雜的分析工作。將建筑模型直接與分析軟件相關(guān)聯(lián)，可使建筑師輕松利用工具，從而在設(shè)計流程初期獲得有關(guān)設(shè)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(yè)間的協(xié)調(diào)溝通。對參與建筑設(shè)計的各專業(yè)來說，突破2D限制，進(jìn)行可視化的建筑設(shè)計，實現(xiàn)設(shè)計師之間的理解和即時溝通，對保證設(shè)計意圖和施工質(zhì)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(shè)計師具備更好的合作精神、更全面的專業(yè)素養(yǎng)。

BIM技術(shù)的應(yīng)用將推動建設(shè)設(shè)計行業(yè)在上下游行業(yè)間發(fā)生縱向改變，使得過去設(shè)計、施工割裂的信息傳遞模式改變?yōu)楦泳o密的協(xié)同工作模式成為可能，BIM技術(shù)將不僅僅局限于設(shè)計階段，而是貫穿于項目全生命周期的各個階段：設(shè)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(shè)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(shè)計寬度和深度的擴大，勢必會對建筑設(shè)計從業(yè)人員提出更高的要求，現(xiàn)有建筑設(shè)計人員要適應(yīng)和掌握這一新工具，必須在思維和行為方式上先進(jìn)行改變，只有積極地面對這些改變，才能適應(yīng)日益高品質(zhì)設(shè)計成果的市場需求。

4　BIM技術(shù)對現(xiàn)有建筑設(shè)計行業(yè)的影響

通過多個項目的BIM技術(shù)應(yīng)用實踐，對比傳統(tǒng)的建筑設(shè)計方法，我們發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)顛覆了基于圖紙和二維空間的設(shè)計思維模式，以創(chuàng)新性的三維建模技術(shù)將設(shè)計方案更加直觀、更加全面地展現(xiàn)出來。僅就目前已有的實踐成果就足以表明，BIM技術(shù)對比傳統(tǒng)二維設(shè)計的優(yōu)勢非常明顯，對現(xiàn)有建筑設(shè)計行業(yè)的影響主要集中在以下幾個方面：

4.1設(shè)計深度顯著加深

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

4.2設(shè)計評價便捷直觀

在BIM模式下，設(shè)計質(zhì)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(jìn)行設(shè)計優(yōu)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(jìn)行碰撞檢測，還可以對建筑和結(jié)構(gòu)、建筑和門窗、建筑和幕墻、建筑和裝飾裝修等全面進(jìn)行碰撞檢測，優(yōu)化設(shè)計成果。

同時，借助一些模擬軟件，在設(shè)計階段，BIM就可以對設(shè)計成果做模擬驗證，如節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等；還可以在設(shè)計階段進(jìn)行4D模擬（三維模型加項目的發(fā)展時間），從而進(jìn)行施工預(yù)控；還可以進(jìn)行5D模擬（基于3D模型的造價控制），從而實現(xiàn)成本控制。通過模擬，能夠更加精確地對設(shè)計成果進(jìn)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(shè)計成果價值放大

建筑設(shè)計的最終目的是建筑設(shè)計智慧成果的傳遞與共享。項目建設(shè)過程中信息的完整、及時傳遞歷來是行業(yè)的工作重點內(nèi)容，整個項目建設(shè)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(xiàn)的過程。

在BIM設(shè)計模式下，各專業(yè)在一個模型上進(jìn)行設(shè)計和分享，能夠更好地提高協(xié)同效率和質(zhì)量，減少專業(yè)間的碰撞和重復(fù)設(shè)計，將使得設(shè)計協(xié)同質(zhì)量大幅度提高、設(shè)計成果價值放大。

我們認(rèn)為，如果BIM技術(shù)在建設(shè)工程領(lǐng)域得到普及，借助計算機統(tǒng)計、運算、存儲、分析的能力，將使得計算機智能化設(shè)計、智能化管理、智能化運維、乃至數(shù)字智慧化城市的實現(xiàn)成為可能。可以試想，不遠(yuǎn)的將來，一旦BIM技術(shù)普及應(yīng)用，建筑領(lǐng)域乃至城市管理都將發(fā)生巨大的變化。屆時，建筑設(shè)計行業(yè)作為建設(shè)工程領(lǐng)域的先行者，作為建設(shè)項目從無形到有形的第一步，BIM模式工作成果的價值將進(jìn)一步放大。

如BIM技術(shù)在建筑設(shè)計領(lǐng)域推廣，建筑設(shè)計行業(yè)將面臨著主動或被動的創(chuàng)新整合。一體化設(shè)計將成為建筑設(shè)計服務(wù)的主流，建筑設(shè)計企業(yè)只要主動推行一體化設(shè)計，或進(jìn)行一體化設(shè)計總控，在設(shè)計階段就為建設(shè)單位提供完整的、可靠的建筑設(shè)計產(chǎn)品，就一定能滿足市場需求，得到積極的評價。

5　結(jié)語

建筑市場已進(jìn)入精細(xì)化階段。經(jīng)過改革開發(fā)以來的持續(xù)建設(shè)，市場對于建筑產(chǎn)品越來越理性。以最為普遍的住宅市場為例，購房者將更關(guān)注產(chǎn)品的設(shè)計品質(zhì)、建造品質(zhì)和運維品質(zhì)，如果在設(shè)計之初就充分考慮到土建與家裝的有機結(jié)合，采用最佳集合尺寸，提前預(yù)留好家裝儲物空間，并充分利用墻垛、玄關(guān)等隱秘部位的倉儲功能、大幅度節(jié)省空間，做出更大得房率，更人性化、更能充分滿足現(xiàn)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(xí)慣的角度去研究住宅，建設(shè)“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(dǎo)致規(guī)劃設(shè)計市場的變化，精細(xì)化設(shè)計不再是口號。采用BIM技術(shù)已是大勢所趨。

但需要客觀考慮的是，在應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計時，本質(zhì)上是將過去分級設(shè)計、分級控制、分散于整個建設(shè)過程的持續(xù)創(chuàng)作與不斷完善的設(shè)計協(xié)同模式，變?yōu)榇蟛糠旨系皆O(shè)計階段一次性完成的模式。這意味著在設(shè)計階段需投入更高強度的設(shè)計資源，人力資源和設(shè)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(shù)下，如何合理劃分工作界面和深度，產(chǎn)生新的工作交付標(biāo)準(zhǔn)，將是整個建設(shè)行業(yè)BIM技術(shù)推廣使用的關(guān)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(shè)計工作。