基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)流程研究

文/蔡玉華，中國(guó)人民大學(xué)

建筑工程的設(shè)計(jì)是協(xié)同設(shè)計(jì)，在多個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)師的共同作用下來(lái)完成建筑工程的專業(yè)設(shè)計(jì)，以往整個(gè)建筑工程設(shè)計(jì)通常采取二維空間的平面模式，各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)師緊緊圍繞二維圖紙展開(kāi)建筑施工圖的設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代信息技術(shù)的日益發(fā)展的今天，三維技術(shù)也逐漸開(kāi)始被應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，有效促進(jìn)了建筑設(shè)計(jì)思維的轉(zhuǎn)變，有效的增強(qiáng)了建筑設(shè)計(jì)各部門之間的溝通協(xié)調(diào)，三維空間的優(yōu)點(diǎn)也為施工圖紙的設(shè)計(jì)、修改提供了重要參考支持，在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中有效節(jié)省了各類消耗?；诖?，文章就基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)流程打造問(wèn)題進(jìn)行探究。

1 建筑信息模型基本概述

建筑信息模型是指在信息科技發(fā)展下，借助三維設(shè)計(jì)和一系列工程軟件所打造的一種可視化數(shù)字建筑模型，從而為建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工管理、開(kāi)發(fā)商運(yùn)行等各環(huán)節(jié)人員的操作提供重要平臺(tái)支持，引導(dǎo)他們借助三維模型來(lái)對(duì)建筑項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理。

在經(jīng)濟(jì)全球化的影響下，BIM技術(shù)開(kāi)始被我國(guó)建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)所認(rèn)識(shí)，各個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和地產(chǎn)公司紛紛打造了BIM技術(shù)小組，其中涵蓋國(guó)內(nèi)外多個(gè)先進(jìn)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)等，就整個(gè)建筑項(xiàng)目的策劃、設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、施工、租賃、銷售、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、改造升級(jí)等進(jìn)行了優(yōu)化。BI M技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域中的應(yīng)用逐漸改變了項(xiàng)目參與各方的協(xié)作方式，提升了整個(gè)建筑企業(yè)的工作效率。

在建筑信息模型中，協(xié)同是整個(gè)建筑信息模型打造的核心，協(xié)同和技術(shù)是建筑信息模型實(shí)施的重要關(guān)鍵，二者彼此依賴。在建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過(guò)程中各部門人員互相協(xié)作能夠?qū)⒉煌瑢I(yè)的建筑信息模型進(jìn)行鏈接，提升建筑設(shè)計(jì)成果的利用率。在建筑信息模型的作用下會(huì)改變當(dāng)前協(xié)同設(shè)計(jì)線型工作模式，打造一種涵蓋建筑設(shè)計(jì)、施工、管理、運(yùn)營(yíng)等多方面的建筑設(shè)計(jì)工作模式。

2 基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)對(duì)象和理論基礎(chǔ)

2.1 研究對(duì)象

基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)所研究的范圍涵蓋建筑初步設(shè)計(jì)、建筑專業(yè)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及MEP專業(yè)的施工圖設(shè)計(jì)。在新時(shí)代的影響下，建筑設(shè)計(jì)經(jīng)歷了一個(gè)全行業(yè)的變革——建筑信息化。在變革的過(guò)程中，多個(gè)地區(qū)制定了建筑信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同工作方式逐漸被人們?nèi)魏魏徒邮?。文章所研究的建筑信息模型多元協(xié)同設(shè)計(jì)包含建筑結(jié)構(gòu)、M EP等多個(gè)專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)流程。

2.2 理論基礎(chǔ)

基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)發(fā)明或者創(chuàng)造，而是綜合協(xié)同學(xué)、社會(huì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、管理學(xué)等知識(shí)共同組成。協(xié)同設(shè)計(jì)和一般意義上的合作設(shè)計(jì)不同，而是在信息化社會(huì)中以人們協(xié)同工作方式為基本背景，以計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的，能夠滿足人們需求和勞動(dòng)方式的特點(diǎn)?；诮ㄖ畔⒛Ｐ偷慕ㄖ鄬I(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)理論充分考慮了可持續(xù)發(fā)展的思想，能夠幫助建筑施工和設(shè)計(jì)人員站在新的角度和立場(chǎng)上來(lái)審視建筑、結(jié)構(gòu)和MEP等專業(yè)的關(guān)系。

2.3 研究意義

建筑行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，建筑行業(yè)發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步存在密切關(guān)聯(lián)。當(dāng)前，我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展快速，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。在信息化的今天，怎樣利用建筑信息技術(shù)來(lái)更好的促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展是每一個(gè)建筑行業(yè)工作者需要思考和解決的問(wèn)題。在以往的建筑施工往往采取的是單線設(shè)計(jì)模式，建筑施工工作量較大。而在建筑信息模型的作用下則是能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)化施工，打破各個(gè)專業(yè)之間的施工阻礙。

3 基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)流程

基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)流程將建筑、結(jié)構(gòu)、MEP工程、開(kāi)發(fā)商、最終用戶所提供的信息集成在一個(gè)虛擬的三維模型上，從而為建筑工程的施工設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)管理等提供重要參考支持。

圖一：基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)流程圖

基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)流程具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，制定用于指導(dǎo)該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)規(guī)劃，確定項(xiàng)目整體計(jì)劃，要求各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)師能夠明確各階段的具體工作任務(wù)。其次，在任務(wù)范圍內(nèi)核查各個(gè)階段的施工設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少因?yàn)槭┕げ幻鞔_而引發(fā)的一系列問(wèn)題。最后，明確各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)師的工作權(quán)限，在施工過(guò)程中避免對(duì)某一個(gè)項(xiàng)目重復(fù)設(shè)計(jì)，提升工程設(shè)計(jì)成效?；诮ㄖ畔⒛Ｐ偷慕ㄖ鄬I(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)流程情況如圖一所示。

3.1 打造初步建筑信息模型

打造初步建筑信息模型的時(shí)候需要考慮體量關(guān)系，通過(guò)提升模型的精確度來(lái)滿足系建筑項(xiàng)目的基本功能要求，之后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)將工程項(xiàng)目BIM模型信息共享給專業(yè)的設(shè)計(jì)師。

3.2 建筑信息模型平臺(tái)的選擇

建筑信息模型協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用需要根據(jù)建筑項(xiàng)目施工不同階段來(lái)有選擇的進(jìn)行，在應(yīng)用多類軟件的情況下根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的需求來(lái)選擇適合的軟件平臺(tái)。在建筑信息模型平臺(tái)的選擇上不僅要考慮實(shí)際工程的設(shè)計(jì)需求、設(shè)計(jì)人員工作素養(yǎng)，而且還需要注重軟件供應(yīng)商的支持力度和后續(xù)培訓(xùn)指導(dǎo)，增強(qiáng)各個(gè)軟件之間的信息共享和交互功能。

3.3 建筑信息模型的細(xì)化

在以往建筑信息模型打造的基礎(chǔ)上根據(jù)需要制定多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)協(xié)同規(guī)劃，專業(yè)設(shè)計(jì)師可以根據(jù)社會(huì)需要來(lái)打造一個(gè)專業(yè)的建筑設(shè)計(jì)平臺(tái)。在具體施工操作的時(shí)候，建筑設(shè)計(jì)師可以按照MEP和建筑結(jié)構(gòu)要求來(lái)對(duì)工程施工項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化，具體涵蓋建筑的厚度、門窗的尺寸大小、門窗的類型等。在建筑信息模型的作用下，建筑設(shè)計(jì)師可以清晰的看到整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)和MEP圖紙，從而更為精準(zhǔn)的確定建筑門窗開(kāi)口大小、建筑房間布局大小、建筑樓梯安排等情況。

3.4 審查協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)

在以往的建筑工程設(shè)計(jì)中，各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)人員的工程設(shè)計(jì)僅僅圍繞施工圖紙的內(nèi)容進(jìn)行，在施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成之后以人工方式來(lái)對(duì)施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行全方位的審核。這種設(shè)計(jì)方式比較繁瑣，在無(wú)形中浪費(fèi)了較多的人力、物力和財(cái)力，且在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中難免還會(huì)出現(xiàn)一些疏漏。在建筑信息模型的作用下，計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)高效的完成各個(gè)項(xiàng)目的核查，減少項(xiàng)目設(shè)計(jì)的沖突。

3.5 重復(fù)修改和優(yōu)化設(shè)計(jì)

在碰撞檢查和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)了施工設(shè)計(jì)問(wèn)題則是需要重新返回到相關(guān)的建筑信息模型中，在各個(gè)專業(yè)部門的綜合協(xié)商作用下來(lái)優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)信息模型。

4 基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)案例分析

建筑信息模型在某圖書(shū)館和辦公樓建筑設(shè)計(jì)中得到了應(yīng)用，在應(yīng)用的過(guò)程集中智慧探討和分析了基于建筑信息模型的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)分工工作流程。

文章所研究的項(xiàng)目工程占地面積在32000平方米，建筑本身兼具公共圖書(shū)館和高校圖書(shū)館功能，在使用的過(guò)程中面向全體大眾，能夠滿足各種類型讀者的讀書(shū)需求，還能夠?yàn)榭蒲袡C(jī)構(gòu)服務(wù)管理提供重要保障支持。

在該建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中要著重解決好城市中心區(qū)域大型公共建筑和校內(nèi)外環(huán)境、道路交通、功能布局、空間形態(tài)優(yōu)化等問(wèn)題，并借助先進(jìn)的信息科技來(lái)打造三維化、立體化的建筑設(shè)計(jì)模型?；诮ㄖ畔⒛Ｐ偷慕ㄖ鄬I(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)內(nèi)容具體如下所示。首先，建筑設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要全面考慮客戶的需求和任務(wù)書(shū)情況。在具體設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)用建筑信息模型創(chuàng)建初步模型，在這個(gè)過(guò)程中充分研究圖書(shū)館項(xiàng)目功能、區(qū)位交通等條件的限制。其次，建筑設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的細(xì)化設(shè)計(jì)，確定建筑墻體的厚度、材質(zhì)、門窗信息等，根據(jù)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)、MEP等專業(yè)來(lái)確定門窗開(kāi)洞位置、建筑房間布局等，優(yōu)化整個(gè)房屋建筑結(jié)構(gòu)的熱環(huán)境、聲環(huán)境和光環(huán)境等，從而使得整個(gè)工程設(shè)計(jì)達(dá)到節(jié)能的發(fā)展目標(biāo)。最后，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師將建筑BIM模型和Revit軟件的結(jié)構(gòu)模型聯(lián)系在一起，打造出一種共享模型，在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)模型中額外添加柱、梁、樓板、剪力墻、基礎(chǔ)構(gòu)件等，加強(qiáng)對(duì)整個(gè)工程材料使用力學(xué)性能、單元截面特點(diǎn)、荷載組合、支座條件的分析，從而使得整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到國(guó)家規(guī)范要求。

5 基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)發(fā)展展望

5.1 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

第一，場(chǎng)地分析和建筑面積預(yù)測(cè)的優(yōu)勢(shì)。建筑設(shè)計(jì)師按照客戶的需求和任務(wù)書(shū)在Recit軟件中打造一個(gè)整體的體量模型，模型在使用的時(shí)候能夠根據(jù)建筑的功能、建筑面積、建筑容積、建筑密度等指標(biāo)來(lái)預(yù)測(cè)整個(gè)房屋建筑的可建設(shè)范圍、層數(shù)信息等，在具體使用過(guò)程中通過(guò)調(diào)整體量模型參數(shù)信息來(lái)調(diào)整整個(gè)房屋建筑的面積。第二，碰撞檢查的優(yōu)勢(shì)。在建筑信息模型的作用下能夠在較短時(shí)間內(nèi)來(lái)完成對(duì)整個(gè)工程建設(shè)的評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)、暖通、水電等問(wèn)題。并采取有效的方式來(lái)處理問(wèn)題。

5.2 應(yīng)用難點(diǎn)

在施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的過(guò)程中雖然擁有大樣圖作為基本參考，但是想要提升整個(gè)建筑工程施工的精準(zhǔn)度，還需要在原有設(shè)計(jì)圖中導(dǎo)入大量的CAD圖案和復(fù)雜的玻璃幕墻。而在導(dǎo)入的過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)一些無(wú)法自動(dòng)連接的問(wèn)題。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于建筑信息模型的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)使得各個(gè)設(shè)計(jì)專業(yè)在利用同一個(gè)建筑信息模型的基礎(chǔ)上能夠在統(tǒng)一的平臺(tái)上來(lái)推進(jìn)建筑協(xié)同設(shè)計(jì)，確保整個(gè)建筑工程施工設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性和協(xié)同性，打破以往建筑模型設(shè)計(jì)的弊端。為此，在建筑行業(yè)快速發(fā)展的今天，需要相關(guān)人員在充分認(rèn)識(shí)建筑信息模型內(nèi)涵和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合整個(gè)工程施工實(shí)際情況，就如何將建筑信息模型更好應(yīng)用到房屋建筑施工設(shè)計(jì)中進(jìn)行策略分析，旨在能夠更好的促進(jìn)整個(gè)建筑工程施工建設(shè)發(fā)展。