建筑信息模型在建筑結構一體化協同設計中的運用

龍興文

（松桃苗族自治縣建筑設計院 貴州松桃 554100）

建筑信息模型在建筑結構一體化協同設計中的運用

龍興文

（松桃苗族自治縣建筑設計院 貴州松桃 554100）

在建筑設計是一項比較復雜的綜合性的工作，必須要各個專業進行緊密的配合才能夠有效的完成，但是傳統的協作方式因為不同的專業是相對獨立的，所以使得設計流程缺乏及時和有效的信息溝通，導致信息傳遞出現不順暢的現象。建筑信息模型作為一種新的理念運用在建筑結構一體化協同設計中，可以對信息溝通不流暢的現象進行有效的避免，引起了建筑行業高度的重視。本文主要闡述了建筑信息模型在建筑結構一體化協同設計中的運用。

BIM；建筑信息模型；設計；一體化

引言

建筑信息模型是數字化信息集成的載體，是貫穿于建筑工程各個階段的，對建筑的設計、施工和運營進行管理。在建筑工程中，運用建筑信息模型，可以加強建筑信息的數據信息的交換和共享，能夠有效的降低項目成本、提高產品質量。在建筑結構一體化協同設計中，運用建筑信息模型理念已經變得越來越重要。

1 建筑信息模型

所謂BIM是指基于先進三維數字設計解決方案所構建的可視化的數字建筑模型（即Building Information Modeling，簡稱BIM），使得整個工程項目在設計、施工和使用等各個階段都能夠有效實現節省能源、節約成本、降低污染和提高效率。簡單來說，建筑信息模型就是通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，就是利用信息將真實的情況利用模型更加科學和準確的模擬出來。這里所說的信息不但包含了三維幾何形狀信息，還包括了價格、重量、進度等大量的非幾何形狀信息。

建設項目信息能夠通過建筑信息模型在規劃、設計、建設和運營維護的整個過程實現充分的共享和無損傳遞，建筑信息模型能夠保證建設項目的所有的參與方在項目的整個周期內能夠在模型中操作信息和信息中操作模型，從而進行協同工作，從根本上對過去依靠文字符號形式表達藍圖進行項目建設和管理的方式進行了改變。美國斯坦福大學整合設施工程中心總結了Bim的技術可以有如下效果：①消除40%預算外變更；②造價估算耗費時間縮短80%；③通過發現和解決沖突，合同價格降低10%；④項目工期縮短7%，及早實現投資回報。

2 BIM的優點與價值

2.1 不同項目參與者之間的出色協作

業主、設計方、承包商、材料供應商、預制件生產商等的協作；IPDIntegrated Project Delivery一體化項目交付：利用模型功能，促成相互協作的決策；更早的將主要的施工管理、制造、供應商以及生產商等專業人士聚集到一處，與設計方和業主一起，一同將工程項目的質量、美觀、驚喜等融入到設計的整個周期中，最終實現最佳組合。

2.2 改善溝通

BIM提供的協作工作平臺，能夠有效的解決建筑參與各方，由于專業水平的參差不齊所帶來的溝通上的不便捷；有些復雜的工藝或工序，很難用二維圖紙表達，也不便于項目參與者理解和交流，而通過三維可視化的模擬可以清楚的呈現和表達建筑細部。

2.3 提高生產效率

改善設計質量，更多的時間運用在建筑設計，包括建筑功能的完善，主題理念的表現，和諧建筑以及綠色建筑的思考，而不是具體二維圖紙怎樣去表現平面、立面、剖面，以及出圖；在整合項目交付中，使用模型檢查應用軟件來檢測系統沖突可以有效的解決施工過程中經常遇到的沖突?，F有成熟的軟件如：Autodesk，Navis Works，Solibri，Bentley Project-Wise Navigator。

2.4 加強質量控制

利用IPD方法，不僅能夠在生產效率上改善項目屬性，更能加強項目的質量控制。如在項目上，墻體以及衛生間的滲水、漏水現象是一大“通病”，對于傳統的建筑做法很難徹底改變現狀，而通過建筑模型可以更好的理解墻體之間的關系，再加之預制件的采用，萬科上海浦東三林的“萬科金色里程”項目中就很好的解決了這一難題。

3 影響BIM在設計階段推廣應用的主要因素

上有業主的需求，下有施工方的技術進步，后有軟硬件的支持，加上設計企業提升自身綜合競爭能力和企業未來發展的需求，BIM在設計階段的應用已經勢在必行。但在實際實施中，BIM的推廣應用還存在很多阻礙因素需要各位主管領導認識清楚：

（1）外部變革動力與壓力不夠：業主需求不多，國家標準不完善等。

（2）企業發展成本與風險：設計工具、協同模式的變更所帶來的軟硬件成本、培訓成本、新技術積累與現有設計成果的轉化成本、變革的風險等。

（3）現有業務壓力：現有業務多、時間緊、壓力大，導致設計企業高層領導積極、中層領導反對、設計師沒有學習新技術的時間和精力。

（4）個人變革動力與壓力不夠：3D參數化設計對設計習慣、協同設計模式等的改變，新工具的學習時間成本、變革的風險，都將影響BIM的進一步推廣。

（5）技術不完善：BIM工具的專業設計功能還不是很完善，本地化程度依然不足，同時不BIM技術服務商的技術支持能力參差不齊等。

4 建筑信息模型在建筑結構一體化協同設計的運用

協同設計又細分為2D協同設計與3D協同設計，這是設計軟件本身具備的協同功能。

4.1 2D協同設計

2D協同設計是以AutoCAD外部參照功能為基礎的dwg文件之間的文件級協同，是一種文件定期更新的階段性協同設計模式。例如：將一個建筑設計的軸網、標高、外立面墻與門窗、內墻與門窗布局、核心筒、樓梯與坡道、衛浴家具構件等拆分為多個dwg文件由幾位設計師分別設計，設計過程中根據需要通過外部參照的方式將其鏈接組裝為多個建筑平立面圖，這時如果軸網文件發生變更，所有參照該文件的圖紙都可以自動更新。

4.2 3D協同設計

3D協同設計在專業內和專業間的模式不同。

（1）專業內3D協同設計：是一種數據級的實時協同設計模式。即工作組成員在本地計算機上對同一個3D工程信息模型進行設計，每個人的設計內容都可以及時同步到文件服務器上的項目中心文件中，甚至成員間還可以互相借用屬于對方的某些建筑圖元進行交叉設計，從而實現成員間的實時數據共享。

（2）專業間3D協同設計：當每個專業都有了3D工程信息模型文件時，即可通過外部鏈接的方式，在專業模型（或系統）間進行管線綜合設計。這個工作可以在設計過程中的每個關鍵時間點進行，因此專業間3D協同設計和2D協同設計同樣是文件級的階段性協同設計模式。

5 案例分析

某國際馬戲團項目建設具有較大的復雜性和重要性，在設計合同簽定時業主明確提出：設計單位必須交付BIM成果模型，標準是要求模型能進行施工指導和定位。承建方在該項目中實現了由方案設計到施工圖全過程全專業的BIM技術應用。下面介紹該項目所遇到的挑戰以及它的解決方案。要建立多方位全專業三維模型，形成完整的建筑信息模型，進行各專業定性分析與定量計算，利用三維信息模型與相關分包設計單位進行技術配合。方案設計階段，設計團隊利用BIM軟件建立起三維模型，從主結構柱、幕墻圈梁到結構、設備、電氣、場地等模型的構建，設計師不僅直觀的表現了復雜的建筑空間，還能直接指導施工。

接下來我們一起來看一些細部難點：第一個是主表演館外幕墻：幕墻的龍骨、整體模型、曲面曲率分析、幕墻面板信息的統計。然后來看第二個難點：主表演館前廳的弧形隔墻，它有非常多的限制條件，因為它是前廳和觀眾廳的隔墻，在一層平面上需要保證售票、存衣、零售空間的寬度，二層的曲線需要滿足觀眾走廊的有效通行高度。對于這些形體復雜、空間復雜、功能和性能復雜的項目來說，如果沒有三維模擬和BIM技術的出現，實施的困難度簡直要成倍的增加。

接下來是風荷載數值模擬、表演館的照明布置、管線綜合設計與碰撞檢測、消防設計。這些項目在傳統設計方法中都是非常令設計師和建造商頭疼的，但BIM有信息共享和實景模擬的強大功能，大大方便了設計師的工作，同時減少了建造過程中的修改浪費的人力物力和施工時間。BIM所帶來的不僅是技術上的變革，而且是設計方法和項目控制上的革新，直接提高了設計的準確度和預見性。

6 結語

BIM將專業內多成員間、多專業、多系統間原本各自獨立的設計成果（包括中間結果與過程），置于統一、直觀的三維協同設計環境中，避免因誤解或溝通不及時造成不必要的設計錯誤，提高設計質量和效率。BIM技術為整個建筑行業提供了一個應用平臺，讓業主、設計方、施工方、運營方、城市管理方能夠在同一平臺上獲取信息展開工作，并且能夠通過二次開發拓展模型的應用。從最初的時尚標簽到追逐技術領先，BIM應用即將走過炫耀的年代，返璞歸真的蛻變后，留給我們的是它強勁的革命性和簡單的實用性。

[1]傅 筱.建筑信息模型設計的基本概念[N].中華建筑報，2008（09）：34～35.

[2]劉照球，李云貴，呂西林，張漢義.基于BIM建筑結構設計模型集成框架應用開發[J].同濟大學學報（自然科學版），2010（07）：87～88.

[3]劉婧，葉青，余恬，黃文欽.建筑信息模型的研究與應用[J].水力發電，2013（04）：16～17.

TU318

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1004-7344（2016）21-0294-02

2016-7-8