BIM技術在項目設計階段的應用探究

符想　張軍　高悅文

摘? ?要：互聯網快速發展，建筑信息化技術應運而生。建筑信息化模型技術的出現加快了建筑業信息化和數字化的步伐。目前，國內建筑行業BIM技術應用范圍逐漸擴大，但大多數項目仍處于信息化管理施工階段，項目設計階段的BIM應用深度不夠。通過分析BIM技術在我國項目設計階段的應用現狀以及存在的問題，介紹了項目設計階段常用的BIM軟件，從BIM在項目可行性研究階段應用、BIM在項目勘察規劃階段應用、BIM在項目建筑、結構、管道設備設計階段應用這3個方面提出相關的對策和建議，為加快BIM技術在國內項目設計階段應用的進程提供參考。

關鍵詞：BIM;信息化;設計階段;應用

1? ? 國內外研究

1975年，美國喬治亞理工學院恰克·伊士曼博士首次提出，建筑信息建模（Building Information Modeling，BIM）概念[1]，BIM是在建筑生命周期對相關數據和信息進行制作和管理的過程，中文名為建筑信息化模型，它的出現促進了建筑行業信息化的大變革。美國最早對BIM技術進行研究并將BIM技術運用到工程實踐中。得力于3D-4D-BIM計劃，美國目前超過80%的建筑項目成功應用BIM技術。英國、韓國、俄羅斯等國家相繼頒布了BIM相關政策和條例。

我國的BIM技術應用起步較晚，對BIM的應用主要涉及不同參與方、不同生命周期、不同深度3個層次以及可行性研究階段、勘察規劃設計階段、招投標階段、施工階段、運維階段這5個部分[2]。目前，國家大力推行建筑行業向信息化轉型。2011年，住建部在發展綱要中將BIM納入信息化標準建設內容，2013年開始著手推進建筑信息模型應用，2016年在建筑信息化發展綱要中提出重點推廣BIM技術，2018年提出制定BIM技術人才培養政策和制度，2019年1月，BIM技術員在人社部擬發布新職業。隨著BIM技術不斷發展，國家和地方也在積極推進BIM技術行業標準的落實。

2? ? 研究目的

現階段，我國建筑行業BIM技術應用雖然在項目中不斷推進，但不同地區的建筑信息化水平良莠不齊，市場上存在以下問題[3]：

（1）BIM技術應用應該包含項目設計階段、項目建造階段以及項目后期運營維護階段的全過程信息化管理，目前，由于BIM數據軟件交換不足導致設計階段BIM技術應用大多處于二維出圖、三維翻模狀態，沒有真正實行BIM的三維設計。

（2）國內的BIM軟件種類繁多且BIM數據在不同軟件的數據交換中不能兼容，導致BIM設計數據的封閉流通，阻礙了BIM設計階段的發展。

（3）國內中小型設計院仍然未引入BIM技術進行項目設計，設計階段的信息化程度較低。

BIM在設計階段中分為3個部分：（1）項目可行性研究階段;（2）項目勘察規劃階段;（3）建筑、結構、管道設備設計階段。它們之間的性能化分析、工程量統計、協同設計等對項目投資有重要影響，本文對BIM設計階段全過程進行分析，提出BIM在設計階段應用的對策和建議，為BIM技術應用更好地在國內應用提供參考。

3? ? BIM在項目設計階段應用

3.1? BIM在項目可行性研究階段應用

項目的可行性研究階段包括以下幾個方面：（1）項目概況;（2）項目建設方案及內容;（3）項目投資估算與資金籌措;（4）項目實施計劃和進度;（5）組織實施和管理;（6）結論與建議等。傳統的項目可行性研究是依靠以往項目經驗以及書面紙質材料對項目進行可行性的論證，論證方式受論證人水平高低的限制，論證結果不夠精確完善。BIM技術應用可以為項目可行性研究提供數據支撐以及精確的參照標準，通過調出以往建筑項目的BIM數據（包括面積、工程量、成本、施工進度安排等）對當前的項目方案進行論證，達到方便、快捷、高效的目標。

3.2? BIM在項目勘察規劃階段應用

工程勘察設計作為工程建設的重要環節，對建設工程的投資效益和質量安全起到非常重要的影響。傳統的勘察規劃大多使用二維出圖，不能直觀、形象地展現出勘察場地的三維情況。BIM技術在勘察設計規劃中的應用，可以將工程地址數據存在軟件平臺，以三維動態的方式直觀展現工程地質情況。國內常用的地質建模軟件為BIM+GIS—無人機傾斜攝影三維建模軟件[4]。近年來，航測領域發展起來一種新技術—傾斜攝影，應用傾斜攝影技術，可同時獲得同一位置多個角度的影像，這些影像不僅具有高分辨率，還能對地物側面紋理和地理位置信息進行完整采集。相比傳統的垂直攝影，傾斜攝影技術可在短時間內對項目基地進行詳盡的影像數據采集，并對影像數據進行處理后生成全方位、高精度的可視化項目三維地理信息系統（Geographic Information System，GIS）模型。BIM+GIS的融合，有效地解決了建筑項目在勘測階段的信息化管理，完成了建筑項目信息和地理空間位置信息的較好結合。大量的高精度城市GIS模型建立，促進了互聯網智慧城市的快速發展，推動了勘察規劃階段的項目信息化建設。

對于建好的地址模型，可采用圖形算量進行土方工程量的計算，并將工程量數據用Excel表格導出進行分析處理。 此外，可采用插件將GIS模型數據進行規劃，劃分導入BIM軟件中的Revit來進行規劃設計出圖。

3.3? BIM在項目建筑、結構、管道設備設計階段應用

3.3.1? 建筑設計階段

國內BIM在設計階段采用的軟件為Autodesk Revit軟件，Revit建模軟件功能強大，且可以建立三維協同平臺，支持建筑、結構、管道設備設計模型的整合和建立。Revit最大的優勢是可建立形式復雜的曲面建筑，為曲面建模進行計算機精準算量，強大的族文件庫可以建立建筑項目中的每一個細節部分，豐富的材質庫以及軟件渲染功能可達到模型與實物1∶1仿真的效果。此外，Revit軟件可對建模模型進行綠色節能分析，對模型和構建進行光照分析以及熱負荷和冷負荷分析等。Revit軟件的功能強大，導致對電腦配置要求較高，且軟件在運行計算分析時工作量較大，容易出現問題。目前，國內很多企業使用的魯班以及廣聯達軟件，建模方便、效率高，但建立的模型精度遠遠低于Revit，并且這兩款軟件無法建立曲面或形狀特殊的模型。BIM在建筑設計階段的應用可采用流程如圖1所示。

3.3.2? 結構設計階段

利用Revit軟件進行鋼筋建模費時費工，國內目前采用廣聯達鋼筋算量以及魯班鋼筋算量軟件進行建筑項目的鋼筋建模。廣聯達和魯班軟件結構設計建模雖然方面快捷，但局限性較大，只能基于規則建筑項目建立，無法滿足裝配式建筑或復雜建筑結構設計的需要。Bentley公司開發的Pro structures軟件在建筑的結構設計，尤其是裝配式建筑的鋼筋設計方面性能優越、建模方便快捷，不僅能對構建中的鋼筋進行碰撞檢查，對鋼筋碰撞的部位進行修改，也能夠計算結構中鋼筋的工程量，還能導出完整的鋼筋，為裝配式建筑的結構設計、深化設計以及施工采購提供了很大的便利。此外，Pro structures能夠根據建好的結構模型輸出結構設計圖紙。Revit軟件與Pro structures軟件可采用Bentley插件為接口進行數據交換。

3.3.3? 管道設備設計階段

建筑、結構、管道設備三合一為基礎的建筑模型可以實現設計過程中管道施工設備的優化布置。在大型復雜項目中，管道設備的優化對項目施工的整個進程產生巨大影響。基于BIM技術應用，可以采用計算機數據處理功能對管道與管道碰撞、管道與建筑主體結構碰撞的部位進行修改，達到提高施工質量、縮短工期以及節約成本的效果。Revit系統模塊對于管道布置提供大量的族文件，能夠方便快速地在Revit模型中實現管道設備的布置。此外，MagiCAD軟件也可以輔導Revit平臺，進行集中化、開放化的項目管理體系;具有智能化的管道水力計算、便捷的預留洞口功能、龐大完善的產品族庫，可實現建筑管道碰撞檢測，及時發現問題。

4? ? 結語

隨著BIM技術的不斷發展，建筑行業的信息化程度越來越高。BIM技術的應用為我國建筑業在設計方面帶來了毋庸置疑的便利，雖然BIM技術在國內的應用仍然存在一些阻礙和問題，但隨著時代的發展以及政府、企業、機構等多方面的努力，國內的BIM技術軟件應用標準將逐漸完善，最終會落實適合中國建筑行業發展的BIM技術應用準則。

[參考文獻]

[1]周建亮，吳躍星.美國BIM技術發展及其對我國建筑業轉型升級的啟示[J].科技進步與對策，2014（11）：31-33.

[2]許? ?炳，朱海龍.我國建筑BIM應用現狀及影響機理研究[J].建筑經濟，2015（3）：13-14.

[3]李俊衛，黃瑋征，王旭峰. BIM在工程勘察設計階段的應用研究[J].建筑經濟，2015（9）：117-112.

[4]呂慧娟.無人機傾斜攝影三維建模和應用[J].山西建筑，2018（16）：180-181.