建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計中的運用

龍興文

（松桃苗族自治縣建筑設(shè)計院 貴州松桃 554100）

建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計中的運用

龍興文

（松桃苗族自治縣建筑設(shè)計院 貴州松桃 554100）

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

BIM；建筑信息模型；設(shè)計；一體化

引言

建筑信息模型是數(shù)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(shè)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(shù)據(jù)信息的交換和共享，能夠有效的降低項目成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計中，運用建筑信息模型理念已經(jīng)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(shù)字設(shè)計解決方案所構(gòu)建的可視化的數(shù)字建筑模型（即Building Information Modeling，簡稱BIM），使得整個工程項目在設(shè)計、施工和使用等各個階段都能夠有效實現(xiàn)節(jié)省能源、節(jié)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(shù)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(xué)和準(zhǔn)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(shè)項目信息能夠通過建筑信息模型在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和運營維護的整個過程實現(xiàn)充分的共享和無損傳遞，建筑信息模型能夠保證建設(shè)項目的所有的參與方在項目的整個周期內(nèi)能夠在模型中操作信息和信息中操作模型，從而進行協(xié)同工作，從根本上對過去依靠文字符號形式表達(dá)藍(lán)圖進行項目建設(shè)和管理的方式進行了改變。美國斯坦福大學(xué)整合設(shè)施工程中心總結(jié)了Bim的技術(shù)可以有如下效果：①消除40%預(yù)算外變更；②造價估算耗費時間縮短80%；③通過發(fā)現(xiàn)和解決沖突，合同價格降低10%；④項目工期縮短7%，及早實現(xiàn)投資回報。

2 BIM的優(yōu)點與價值

2.1 不同項目參與者之間的出色協(xié)作

業(yè)主、設(shè)計方、承包商、材料供應(yīng)商、預(yù)制件生產(chǎn)商等的協(xié)作；IPDIntegrated Project Delivery一體化項目交付：利用模型功能，促成相互協(xié)作的決策；更早的將主要的施工管理、制造、供應(yīng)商以及生產(chǎn)商等專業(yè)人士聚集到一處，與設(shè)計方和業(yè)主一起，一同將工程項目的質(zhì)量、美觀、驚喜等融入到設(shè)計的整個周期中，最終實現(xiàn)最佳組合。

2.2 改善溝通

BIM提供的協(xié)作工作平臺，能夠有效的解決建筑參與各方，由于專業(yè)水平的參差不齊所帶來的溝通上的不便捷；有些復(fù)雜的工藝或工序，很難用二維圖紙表達(dá)，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(xiàn)和表達(dá)建筑細(xì)部。

2.3 提高生產(chǎn)效率

改善設(shè)計質(zhì)量，更多的時間運用在建筑設(shè)計，包括建筑功能的完善，主題理念的表現(xiàn)，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(xiàn)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(yīng)用軟件來檢測系統(tǒng)沖突可以有效的解決施工過程中經(jīng)常遇到的沖突。現(xiàn)有成熟的軟件如：Autodesk，Navis Works，Solibri，Bentley Project-Wise Navigator。

2.4 加強質(zhì)量控制

利用IPD方法，不僅能夠在生產(chǎn)效率上改善項目屬性，更能加強項目的質(zhì)量控制。如在項目上，墻體以及衛(wèi)生間的滲水、漏水現(xiàn)象是一大“通病”，對于傳統(tǒng)的建筑做法很難徹底改變現(xiàn)狀，而通過建筑模型可以更好的理解墻體之間的關(guān)系，再加之預(yù)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B(tài)IM在設(shè)計階段推廣應(yīng)用的主要因素

上有業(yè)主的需求，下有施工方的技術(shù)進步，后有軟硬件的支持，加上設(shè)計企業(yè)提升自身綜合競爭能力和企業(yè)未來發(fā)展的需求，BIM在設(shè)計階段的應(yīng)用已經(jīng)勢在必行。但在實際實施中，BIM的推廣應(yīng)用還存在很多阻礙因素需要各位主管領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)識清楚：

（1）外部變革動力與壓力不夠：業(yè)主需求不多，國家標(biāo)準(zhǔn)不完善等。

（2）企業(yè)發(fā)展成本與風(fēng)險：設(shè)計工具、協(xié)同模式的變更所帶來的軟硬件成本、培訓(xùn)成本、新技術(shù)積累與現(xiàn)有設(shè)計成果的轉(zhuǎn)化成本、變革的風(fēng)險等。

（3）現(xiàn)有業(yè)務(wù)壓力：現(xiàn)有業(yè)務(wù)多、時間緊、壓力大，導(dǎo)致設(shè)計企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)積極、中層領(lǐng)導(dǎo)反對、設(shè)計師沒有學(xué)習(xí)新技術(shù)的時間和精力。

（4）個人變革動力與壓力不夠：3D參數(shù)化設(shè)計對設(shè)計習(xí)慣、協(xié)同設(shè)計模式等的改變，新工具的學(xué)習(xí)時間成本、變革的風(fēng)險，都將影響B(tài)IM的進一步推廣。

（5）技術(shù)不完善：BIM工具的專業(yè)設(shè)計功能還不是很完善，本地化程度依然不足，同時不BIM技術(shù)服務(wù)商的技術(shù)支持能力參差不齊等。

4 建筑信息模型在建筑結(jié)構(gòu)一體化協(xié)同設(shè)計的運用

協(xié)同設(shè)計又細(xì)分為2D協(xié)同設(shè)計與3D協(xié)同設(shè)計，這是設(shè)計軟件本身具備的協(xié)同功能。

4.1 2D協(xié)同設(shè)計

2D協(xié)同設(shè)計是以AutoCAD外部參照功能為基礎(chǔ)的dwg文件之間的文件級協(xié)同，是一種文件定期更新的階段性協(xié)同設(shè)計模式。例如：將一個建筑設(shè)計的軸網(wǎng)、標(biāo)高、外立面墻與門窗、內(nèi)墻與門窗布局、核心筒、樓梯與坡道、衛(wèi)浴家具構(gòu)件等拆分為多個dwg文件由幾位設(shè)計師分別設(shè)計，設(shè)計過程中根據(jù)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(wǎng)文件發(fā)生變更，所有參照該文件的圖紙都可以自動更新。

4.2 3D協(xié)同設(shè)計

3D協(xié)同設(shè)計在專業(yè)內(nèi)和專業(yè)間的模式不同。

（1）專業(yè)內(nèi)3D協(xié)同設(shè)計：是一種數(shù)據(jù)級的實時協(xié)同設(shè)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(shè)計，每個人的設(shè)計內(nèi)容都可以及時同步到文件服務(wù)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(shè)計，從而實現(xiàn)成員間的實時數(shù)據(jù)共享。

（2）專業(yè)間3D協(xié)同設(shè)計：當(dāng)每個專業(yè)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(yè)模型（或系統(tǒng)）間進行管線綜合設(shè)計。這個工作可以在設(shè)計過程中的每個關(guān)鍵時間點進行，因此專業(yè)間3D協(xié)同設(shè)計和2D協(xié)同設(shè)計同樣是文件級的階段性協(xié)同設(shè)計模式。

5 案例分析

某國際馬戲團項目建設(shè)具有較大的復(fù)雜性和重要性，在設(shè)計合同簽定時業(yè)主明確提出：設(shè)計單位必須交付BIM成果模型，標(biāo)準(zhǔn)是要求模型能進行施工指導(dǎo)和定位。承建方在該項目中實現(xiàn)了由方案設(shè)計到施工圖全過程全專業(yè)的BIM技術(shù)應(yīng)用。下面介紹該項目所遇到的挑戰(zhàn)以及它的解決方案。要建立多方位全專業(yè)三維模型，形成完整的建筑信息模型，進行各專業(yè)定性分析與定量計算，利用三維信息模型與相關(guān)分包設(shè)計單位進行技術(shù)配合。方案設(shè)計階段，設(shè)計團隊利用BIM軟件建立起三維模型，從主結(jié)構(gòu)柱、幕墻圈梁到結(jié)構(gòu)、設(shè)備、電氣、場地等模型的構(gòu)建，設(shè)計師不僅直觀的表現(xiàn)了復(fù)雜的建筑空間，還能直接指導(dǎo)施工。

接下來我們一起來看一些細(xì)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(tǒng)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(fù)雜、空間復(fù)雜、功能和性能復(fù)雜的項目來說，如果沒有三維模擬和BIM技術(shù)的出現(xiàn)，實施的困難度簡直要成倍的增加。

接下來是風(fēng)荷載數(shù)值模擬、表演館的照明布置、管線綜合設(shè)計與碰撞檢測、消防設(shè)計。這些項目在傳統(tǒng)設(shè)計方法中都是非常令設(shè)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(shè)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(shù)上的變革，而且是設(shè)計方法和項目控制上的革新，直接提高了設(shè)計的準(zhǔn)確度和預(yù)見性。

6 結(jié)語

BIM將專業(yè)內(nèi)多成員間、多專業(yè)、多系統(tǒng)間原本各自獨立的設(shè)計成果（包括中間結(jié)果與過程），置于統(tǒng)一、直觀的三維協(xié)同設(shè)計環(huán)境中，避免因誤解或溝通不及時造成不必要的設(shè)計錯誤，提高設(shè)計質(zhì)量和效率。BIM技術(shù)為整個建筑行業(yè)提供了一個應(yīng)用平臺，讓業(yè)主、設(shè)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(fā)拓展模型的應(yīng)用。從最初的時尚標(biāo)簽到追逐技術(shù)領(lǐng)先，BIM應(yīng)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(shè)計的基本概念[N].中華建筑報，2008（09）：34～35.

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

TU318

A

1004-7344（2016）21-0294-02

2016-7-8