BIM在設計階段的實踐應用探析

高懿瓊　翟康

[摘 要] 隨著信息化時代的發展，科技帶給人們的益處不僅僅是新鮮感，而是由傳統的生產方式向工業信息化轉變。建筑業是我國的龍頭行業，雖占據我國GDP總量不到百分之七，但是它帶動的重工業產量比比皆是。文章通過對BIM技術在設計階段應用的現狀進行概述，探討了設計階段BIM技術在工程實踐中的應用價值。

[關鍵詞] BIM；設計階段；應用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 19. 068

[中圖分類號] TP308 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）19- 0157- 03

0 引 言

BIM即建筑信息模型，它是以三維數字技術為基礎，集成建筑項目各種相關信息的產品信息模型，是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達[1]。Autodesk Revit為三維建筑信息化模型BIM軟件中較為常用的軟件之一，在發達國家建筑界對BIM技術認知度較強，普及速度也相當快。雖然進入中國市場至今已有十多年，但是開始階段還是在少數發達城市較為應用廣泛，直至2013年開始向我國各大城市輻射普及，各大建筑單位及相關單位相應開始接觸BIM技術，整體形成一種認知框架。賴朝俊[2]分析 BIM 技術的優點及 BIM 技術引進的限制因素。王廣赟等[3]根據歐美的 BIM 案例分析，探討 BIM 實踐中各參與方的收益情況。周毅[4]指出BIM 在工程項目設計中的主要應用障礙。張建新[5]指出現階段 BIM 在我國工程設計行業中的主要應用障礙， BIM 重視程度不足、責任界限不明等。Dr. Boris Ceranica 等[6]基于案例研究，將 BIM 用于可持續設計能夠在項目開發的早期階段選擇更合理、可持續的解決方案。BIM 技術解決了傳統進度管理中存在的二維形象不直觀、網絡計劃復雜、各專業協調困難以及僅憑經驗管理等問題。由此，我國目前基于BIM在設計階段的實施標準、成熟度及本土化還有待完善。

1 各參與方應用BIM的現狀

1.1 設計單位

在國內，有些單位開始使用BIM類軟件做設計，然而只停留在施工圖階段。90%以上的設計師在施工圖設計階段多數部分仍采用了二維的制圖手段。如采用詳圖填充、直線替代、代替一些邊線角線、管線設備等等。某些專業依然還是傳統的二維設計軟件結合BIM軟件在切換工作。目前很多設計院人才及系統認識不足，未達到以信息化模型為主導共享信息來完成工程全專業的設計。只是實現了使用BIM軟件進行施工圖的繪制，然而對于BIM技術未盡其用。

1.2 咨詢單位

大多數施工單位缺乏BIM技術人才，從而產生了BIM咨詢[7]。施工階段的BIM，在土建方面主要是一些復雜節點的交底，例如解決復雜鋼筋節點、建筑造型上的某些節點（大部分以結構為主）、復雜節點支模等問題。對于機電專業，主要是管線綜合的檢測碰撞的問題。我國目前實踐工程中，BIM的咨詢是把二維的圖紙變成三維模型，然后通過三維模型去檢測碰撞，再附加4D進度模擬，施工場地模型化等工作。

1.3 施工單位

目前有些工程項目為了爭創一些施工設計獎項，依國家規定必須使用BIM技術實施，于是在項目初期還是采用傳統的方法實施，在后期使用BIM軟件。所以，通常大部分施工單位在招投標階段會采用BIM技術，或者已著手項目需要BIM技術而自身不具備的情況下，只能找第三方BIM咨詢公司來完成增值服務。

2 各參與方對BIM的認識

2.1 設計單位對BIM的認識

目前我國制定的BIM標準不是很健全，二維出圖的標準是依照二維的建筑制圖標準，三維的制圖標準在很大一部分上是沿用了二維的標準，但是原二維無法明確表達的地方都會加以強調，例如兩種方式下的立面圖，就有很大的區別。如今我國對于BIM應用還沒有給出一個明確的標準。設計單位對于BIM人才的需求較高，一方面是對軟件學習適應能力的要求，另一方面是對專業知識的要求，二者兼備的人才較緊缺。

2.2 咨詢單位對BIM的認識

BIM咨詢服務單位對人才要求不高，只需要會軟件就基本滿足公司的需求。在建筑設計中配合協調的問題或者考慮圖紙是否具備施工條件等方面欠缺嚴謹。施工單位需要什么模型就做怎樣的模型，但是費用由BIM咨詢單位確定。

2.3 施工單位對BIM的認識

大多數施工單位認為圖紙中的錯誤導致返工的無效浪費概率很高，并且施工階段進行管線綜合的碰撞檢測和調節能直觀的表達出三維中的關系。檢測錯漏碰是BIM技術中最直觀且減少損失最明顯的一項應用，并且最有效的舉措就是對工程量的統計。

3 設計階段的BIM

現如今在我國應用BIM處于過渡階段，能達到的BIM技術深度是模型與二維圖紙并生的一種模式，擺脫圖紙的這個階段還需要一段時間。

3.1 建筑

方案開始階段，由建筑專業確定方案，從總圖開始利用地勘所提供的資料（可以根據地勘提供相應格式的地形圖紙或坐標資料等導入Revit中）生成場地地形表面。從而確定相應的總平面圖，接著完善后續工作。再將提前做好對應本項目的族（注釋族及所用門窗標準等）和相應風格的建筑線腳族載入到項目文件中去。從而完成項目的樣板，工作到這個階段已經完成了整個項目的30%～40%的工作量了。如圖1所示。最后，根據人員配備情況和項目工期合理輕松安排工作內容。總體工作量省出至少50%。

3.2 結構

建筑方案確定后，再交給結構專業，結構按其確定的結構排布方案使用BIM軟件建立模型（此處建立模型是指按目前主流BIM中的一款常用軟件Revit完成各專業工作），再導入我國常用結構計算軟件進行計算分析。綜合來看，使用Revit能更好更快的建立出結構模型，因為Revit可以劃分好區域降板，同時較結構計算類軟件分析建模速度要快得多。計算完成后可以將其降板區域進行類型降板，然而目前我國大多數實際工程中很少考慮降板這一因素。使用國內軟件進行計算分析之后可以通過相應的軟件接口轉入Revit中進行鋼筋節點的繪制，以及相應各個不宜施工位置模型的大樣繪制。同時加以二維圖紙標注，實現二維三維相結合。從而建立準確的結構模型，為后續工作打下堅實的基礎。

結構模型完成之后，建筑鏈接結構三維精準的結構模型進行建筑設計和出圖，在此過程中可以更改結構的截面顯示狀態，來生成不同比例下的結構構件顯示圖例。這樣，會使采用原有的二維設計方法的工作量減少大約60%左右。

3.3 水暖電

在機電專業中，BIM技術的應用可以更好地解決各專業管線間和綜合管線與建筑、結構間的碰撞問題。如圖2所示，可以前后或者分別鏈接建筑或結構模型，進行MEP各專業的模型建立（同時相應的生成二維圖紙），其中機電各專業可根據體量大小建立各專業模型。這部分鏈接相應的各專業模型，在三維中使用定向到每一層的模型中進行碰撞檢測，按照規定的避讓原則進行調整，從而達到模型中的管線綜合硬碰撞問題降到最低直至為零的效果。

4 利用BIM在設計階段的價值

4.1 可視化

利用BIM設計工具，直接上手模型結合相應的圖紙，可以很直觀地從每個節點、每個階段發現問題，直接與甲方迅速溝通得到解決方案，這樣的結果對雙方的工作會節省很多的資源，從而達到BIM可視化的效果。

4.2 可交付性

在設計時按照作為能指導施工使用的BIM模型標準去設計施工圖，那么在交付成果時將圖紙和模型一并交付于甲方或施工單位。開發商在向各級領導展示成果的時候可以直接將BIM模型加以處理，如VR或AR 等處理可得到直觀的展示效果。對于施工單位，一方面可以在節點施工處理的時候按照圖紙標注和對照給予BIM模型節點大樣提示來指導施工；另一方面在做匯報的時候，可以基于模型的基礎上加以效果處理，做現場漫游，施工進度展示等。這些都是基于設計師模擬建造出來BIM模型上的功能。因此，便于各參與方及時溝通，并在工作上節省了很大的資源。

4.3 可協調性

在項目的實施過程中，設計單位、施工單位及業主之間需要互相配合，做好溝通和協調。而BIM技術通過對不同專業的碰撞問題進行協調，同時生成相應的數據，就可以很好的解決各個參與方之間的溝通協調[8]。如解決電梯井布置與其他設計布置及凈空要求之間的協調，地下排水布置與其他設計布置之間的協調等。

4.4 可優化性

建筑信息化模型的全過程就是一個不斷完善、不斷優化的過程。但是重要的是在開始階段把握好建筑的方向，項目的設計和投資回報作為一個參照點進行不斷優化，在保證甲方利益的前提下，同樣也要滿足建筑的本質和施工的邊界。

4.5 可出圖性

在設計階段，各專業之間可以實時監視最新建筑模型，相應的調節鏈接底圖的顯示方式，實時進行出圖，與各專業實現統一模型出圖。同樣在原設計方式中的預留洞圖更加準確和直觀。

5 結 語

為了梳理BIM在設計階段各參與方的應用秩序，需要明確分工，界定好責權利的關系，同時在設計階段應用好BIM技術，可以提升設計質量、減少設計成本、增加設計單價，讓各參與方對BIM技術的應用更有信心。因此，應用BIM技術可以建立更為科學合理的建筑信息模型，有效地提升了建筑結構設計的準確性和合理性，從而保證了建筑工程施工的安全性和可靠性，提升了建筑工程施工的效率。

主要參考文獻

[1]印明.市政工程設計中BIM技術的發展前景[J].城市道橋與防洪，2012（7）：347-349.

[2]賴朝俊. 對建筑物信息模型化（BIM）在建筑設計上運用之探討[D].北京：清華大學，2006.

[3]王廣赟，張洋，姜陣劍，等. 建設項目施工前各階段 BIM 應用方受益情況研究[J].山東建筑大學學報，2009，24（5）：438-442，459.

[4]周毅，李曦，陳永祥.工程設計中應用建筑信息模型的主要障礙與對策[J].建筑經濟，2012（11）：101-104.

[5]張建新.建筑信息模型在我國工程設計行業中應用障礙研究[J].工程管理學報，2010（4）：387-392.

[6]Ceranic B， Latham D， Dean A. Sustainable Design and Building Information Modelling： Case Study of Energy Plus House， Hieron's Wood， Derbyshire UK[J]. Energy Procedia，2015，83：434-443.

[7]許炳，朱海龍.我國建筑業BIM應用現狀及影響機理研究[J].建筑經濟，2015（3）：10-14.

[8]劉俊娥，高思，郭章林.BIM技術在裝配式建筑中的應用探究[J].價值工程，2017（23）：161-163.