淺談BIM在建筑方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

文/余其亮 南京長安建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司 江蘇南京 210000

淺談BIM在建筑方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

文/余其亮 南京長安建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司 江蘇南京 210000

本文主要介紹了BIM的涵義及特點(diǎn)，并探討了其在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以供參考。

BIM；建筑方案設(shè)計(jì)；應(yīng)用

BIM 即物理特性和功能特性突出的數(shù)字化模型，其是建筑項(xiàng)目全生命周期內(nèi)為決策提供可靠共享信息資源的綜合，BIM利用參數(shù)化設(shè)計(jì)和信息互用性技術(shù)，可以對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)改善，而且在項(xiàng)目信息管理方面的能力得到提升，將BIM應(yīng)用于建筑方案設(shè)計(jì)階段，其可視化、協(xié)調(diào)、模擬、出圖、優(yōu)化等方面的優(yōu)勢，使傳統(tǒng)方案設(shè)計(jì)在效率、質(zhì)量、創(chuàng)意完成度等方面的缺陷得到彌補(bǔ)。

1、BIM 具有的特性

1.1協(xié)調(diào)性特點(diǎn)

建筑行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)就是其協(xié)調(diào)性。但這個(gè)協(xié)調(diào)性卻需要諸多單位如：施工單位、業(yè)主以及設(shè)計(jì)單位良好協(xié)調(diào)配合，如果工程項(xiàng)目實(shí)能得到這樣的結(jié)果，如果施工出現(xiàn)了問題，就需要另兩個(gè)部門立即召開工作協(xié)調(diào)會(huì)議，在會(huì)議中探討出現(xiàn)問題的原因，進(jìn)而探討問題解決的方案，這些方案就是或則采取補(bǔ)救措施，或者進(jìn)行變更。問題的出現(xiàn)大都是因?yàn)槲覀兊南嚓P(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)人員之間在進(jìn)行實(shí)際建筑設(shè)計(jì)時(shí)未能及時(shí)有效溝通，造成專業(yè)碰撞的產(chǎn)生，比如我們在布置暖通管道時(shí)，因?yàn)槭┕さ膱D紙?jiān)谕ǔＧ闆r下是分別進(jìn)行繪制的，但在具體的施工布置管線的過程中，有可能因?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)好的梁等構(gòu)件和我們設(shè)計(jì)的管線布置出現(xiàn)了沖突，造成了施工碰撞，難道我們要解決這些問題，必須在我們發(fā)現(xiàn)之后嗎？以前就是這樣的，但是現(xiàn)在我們借助BIM的技術(shù)，就能輕松解決這些問題了，因?yàn)樵贐IM我們可以建立建筑信息模型，這個(gè)模型對(duì)于觀察建筑物的協(xié)調(diào)碰撞問題就是一目了然，這些具體的詳細(xì)數(shù)據(jù)還能自動(dòng)生成，某設(shè)計(jì)如圖1所示。除此之外，BIM還能夠解決很多關(guān)于協(xié)調(diào)的問題，例如防火區(qū)、電梯井、地下給排水等與其它布置之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。

圖1　管道碰撞檢查

1.2模擬性特點(diǎn)

BIM具有模擬性的特點(diǎn)，這種特點(diǎn)使得其可以模擬任何東西，甚至可以模擬哪些不可操作的東西。我們還能在設(shè)計(jì)階段利用BIM技術(shù)完成實(shí)驗(yàn)?zāi)M項(xiàng)目，比如：緊急疏散、熱能傳導(dǎo)、節(jié)能、日照等；在施工階段以及招投標(biāo)利用BIM技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)4D模擬，即項(xiàng)目發(fā)展時(shí)間和三維模型共同組成4D，即根據(jù)已經(jīng)編寫好的施工組織設(shè)計(jì)來模擬后面的實(shí)際施工，由此得出科學(xué)的施工方案來進(jìn)行實(shí)際施工；同樣能夠我們采用這種技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)SD模擬(即基于3D模型的造價(jià)控制)，并能把成本進(jìn)行有效控制；BIM還能對(duì)建筑物的運(yùn)營階段出現(xiàn)災(zāi)情時(shí)對(duì)消防人員疏散以及地震人員逃生等日常緊急情況處理的現(xiàn)場進(jìn)行模擬。

1.3優(yōu)化性特點(diǎn)

在實(shí)際中我們需要不斷的優(yōu)化三個(gè)過程，如：建筑設(shè)計(jì)、建筑施工和投入運(yùn)營，而如果我們采用BIM技術(shù)可以得到更加優(yōu)化的效果。這個(gè)優(yōu)化和復(fù)雜程度、信息的準(zhǔn)確度以及時(shí)間的準(zhǔn)確性息息相關(guān)，其中優(yōu)化合理的保障就是信息的準(zhǔn)確性，而BIM建立的模型是可以給建筑物提供建筑物實(shí)際的幾何、物理、規(guī)則、結(jié)構(gòu)變化等信息。而如果這些信息量太大，我們的設(shè)計(jì)人員還必須借一些外界條件才能完成，比如：相關(guān)設(shè)備和科技的手段，對(duì)于給復(fù)雜建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，BIM技術(shù)以及其周邊技術(shù)起到了關(guān)鍵性的作用。具體來說，體現(xiàn)在兩個(gè)方面：項(xiàng)目方案的優(yōu)化和特殊項(xiàng)目設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

1.4具有可出圖性特點(diǎn)

BIM不光是一個(gè)簡單的能提供建筑圖紙和構(gòu)件圖紙等軟件，最主要的是它出來的圖紙能都通過建筑的可視化展示，模擬以及優(yōu)化后為還能夠?yàn)闃I(yè)主提供更多更重要的圖紙。例如：通過BIM當(dāng)中的碰撞檢查可以得到整個(gè)屋子綜合管線的安裝圖同時(shí)還能夠找到錯(cuò)誤的地方并進(jìn)行改正，通過綜合結(jié)構(gòu)的留洞能夠知道需要預(yù)埋的管道，這些圖紙可以讓業(yè)主對(duì)于裝修更具有合理性，考慮更為周全。

2、BIM 在建筑方案設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用要點(diǎn)

就建筑方案設(shè)計(jì)而言，一般要經(jīng)過概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)深化、模型分析等幾個(gè)階段，本節(jié)就如上幾個(gè)流程分別論述BIM應(yīng)用要點(diǎn)。

2.1概念設(shè)計(jì)階段

在前期的概念設(shè)計(jì)階段，場地的各種信息往往是影響設(shè)計(jì)的決策性因素。場地的分析主要包括地形與周邊環(huán)境這兩個(gè)方面，并在此基礎(chǔ)上考慮如何利用以及改造環(huán)境以合理地處理建筑與場地的關(guān)系。可是傳統(tǒng)的場地分析有著許多的弊端，例如主觀因素過重，大量數(shù)據(jù)處理遲緩，定量分析不足等，但是BIM的引入給了場地分析新的可能，通過與BIM結(jié)合的地理信息系統(tǒng)（GIS），可以對(duì)場地和在場地上擬建的建筑物的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過BIM 技術(shù)虛擬成型，可迅速得出數(shù)據(jù)以支持設(shè)計(jì)，可以幫助新建項(xiàng)目做出最理想的建筑布局、場地規(guī)劃等[2]。這一階段，建筑師可利用BIM建模軟件創(chuàng)建與原始規(guī)劃條件相符的基地及周邊環(huán)境模型。借助該模型，建筑師可直觀地進(jìn)行對(duì)場地信息的分析、整理、推敲，并結(jié)合任務(wù)書中對(duì)建筑的各方面要求進(jìn)行深入分析，以確定建筑布局、體量、方位、結(jié)構(gòu)以及與場地的關(guān)系等基本要素。隨后利用BIM相關(guān)軟創(chuàng)建其體量模型，并進(jìn)行多方案比較分析，并結(jié)合相關(guān)建筑指標(biāo)以及BIM 對(duì)日照、風(fēng)環(huán)境等模擬分析，推敲建筑形體的內(nèi)在聯(lián)系以及建筑與場地的關(guān)系，得出最優(yōu)概念方案。

2.2初步設(shè)計(jì)階段

概念設(shè)計(jì)達(dá)成共識(shí)之后，將會(huì)進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段，這一過程的主要任務(wù)是按要求進(jìn)行平面流線、功能布局及結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。相對(duì)于傳統(tǒng)的天正CAD運(yùn)用點(diǎn)、線等幾何元素作為組織平面布局所使用的基本元素，BIM 相關(guān)軟件Revit中使用的則是智能的建筑構(gòu)件。同時(shí)，建筑師可借助BIM的3D模擬功能漫游于建筑空間內(nèi)部，直觀的立體感受便于建筑師推敲調(diào)整項(xiàng)目的空間組織、流線布置，評(píng)價(jià)其空間與外環(huán)境的關(guān)系。另一方面，Revit軟件中，可以通過對(duì)墻體等構(gòu)件的屬性設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)的材料選擇，并可在不同的視圖中調(diào)節(jié)詳細(xì)成都以調(diào)整建筑材料的顯示模式，這是傳統(tǒng)CAD繪圖所不能達(dá)到的[3]。同時(shí)，以3D的形式直觀地呈現(xiàn)出來，便于建筑師推敲調(diào)整。從而，確保建筑師意圖得到比較全面的表達(dá)。

2.3深化設(shè)計(jì)階段

初步設(shè)計(jì)完成基本的流線、功能及形態(tài)設(shè)計(jì)后，就將進(jìn)入方案深化階段，及詳圖設(shè)計(jì)，也就是所謂的施工圖繪制。Revit軟件中的詳圖視圖功能可以實(shí)現(xiàn)詳圖與模型視圖的圖元雙向關(guān)聯(lián)，從而確保圖紙修改過程中的精確性與高質(zhì)量。Revit軟件提供的詳圖設(shè)計(jì)工具和詳圖編輯工具是二維的設(shè)計(jì)工具，其操作的基礎(chǔ)是從三維模型中提取的基本二維圖紙。由于模型中提取的基本二維圖紙?jiān)诤芏喾矫娌荒軡M足現(xiàn)行的施工圖標(biāo)準(zhǔn)，因此需要運(yùn)用詳圖設(shè)計(jì)工具和詳圖編輯工具對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步完善、深化，最終獲得符合施工圖出圖標(biāo)準(zhǔn)的二維圖紙[3]。另一方面，深化設(shè)計(jì)階段需要建筑師與給排水、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、暖通等專業(yè)工程師協(xié)同配合。就目前而言，協(xié)同設(shè)計(jì)多是指基于CAD文件之間的外部參照，使各專業(yè)之間的數(shù)據(jù)得到可視化共享，并通過現(xiàn)場、語音、文字等溝通方式交流成果，討論設(shè)計(jì)修改細(xì)節(jié)，是一種雙向的線性模式，具有一定的延滯性，不能保證項(xiàng)目圖紙的變更實(shí)時(shí)地在各專業(yè)之間共享。通過BIM的介入，設(shè)計(jì)師終于有了一個(gè)高效而便捷的平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，通過BIM，可以讓分布在不同地方的不同專業(yè)的人員通過網(wǎng)絡(luò)的連接來完成設(shè)計(jì)工作，所有用戶都可以實(shí)時(shí)從中心模型共享這些修改，極大的提高了各專業(yè)的協(xié)調(diào)性。（如圖2）

圖2　BIM 協(xié)同設(shè)計(jì)過程

結(jié)語：

綜上所述，BIM技術(shù)的應(yīng)用不但會(huì)縮短項(xiàng)目工期，這將大幅提升工程建設(shè)項(xiàng)目的效益。從目前的發(fā)展速度來看，雖然BIM技術(shù)取代傳統(tǒng)技術(shù)還需要一定時(shí)間，但不會(huì)太長。不難預(yù)測，在不遠(yuǎn)的未來，BIM技術(shù)將在工程建設(shè)領(lǐng)域掀起新的一輪技術(shù)革命，推進(jìn)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]姜?jiǎng)Ψ?BIM技術(shù)在建筑方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].青島：青島理工大學(xué)，2012．

[2]梁波．基于BIM技術(shù)的建筑能耗分析在設(shè)計(jì)初期的應(yīng)用研究[D]．重慶：重慶大學(xué)，2014．