淺談超高層辦公樓建筑中BIM正向設計應用

楊倩 張帥

摘 要：BIM正向設計在目前復雜建筑的設計和施工中，較以往傳統制圖有著明顯的優勢，以世茂悅海項目不規則超高層建筑群組為例，著重通俗的介紹BIM的應用模式、特點，并闡述在項目實踐中的應用和利弊，分析BIM正向設計的意義。

關鍵詞：BIM正向設計;運用模式;悅海項目

1、BIM介紹及特點

BIM就是建筑信息模型，是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。

各利益相關方（業主、建設、監理、成本、設計、施工、運維等）在同一且唯一的BIM平臺中各司其職，輸入、更新、修改和提取數據，為工程建設全過程提供可靠的信息數據支撐、決策管理依據及智能化運維方案，實現全壽命周期的BIM閉環應用體系。

BIM技術的以下特性保證了其在使用過程中巨大的便利性：

可視化：模型真實的反映了工程三維圖形，設計師可以從復雜的二維圖形中解脫出來，更為直接的進行設計工作。

協調性：各專業之間，更為有效、及時的碰撞檢查，軟件可以自動完成該項工作。

模擬性：三維建模過程，類似模擬施工，可以發現后續存在的一些問題。

優化性：建模完成后可對整個建筑進行各種性能分析，從而進一步優化建筑形體。

出圖性：模型完成之后，可隨意生成各種二維工程圖紙。

2、BIM運用模式

BIM多種的運用模式能保證不同項目在運用時最大程度的集合成本、效果多方面最大化。

2.1、設計先行，BIM管線碰撞

設計傳統CAD出圖后，BIM人員依圖翻模管線內容，對土建模型精度要求較低，針對性較強，主要進行設備建模和管綜碰撞調整，優化凈空、管線排布方案，模型成果建立較快。由于其設計CAD前于BIM，模型無法全面檢測設計的其他問題，留存一定盲區，甚至部分不可逆的錯誤無法解決。

2.2、設計先行、翻模滯后

設計傳統CAD出圖后，BIM人員依圖翻模，最終共實現全面BIM。在確定設計后進行建模，減少了模型的不確定性，提高建模速度。但缺點是設計CAD前于BIM翻模，無法實現模型與CAD圖紙實時校對，建模成本增加，提交模型時間晚。

2.3、設計與翻模同步

設計人員出圖，BIM人員同步翻模。設計人員不建模，由BIM 建模人員代筆建模，設計人員需要和BIM 團隊協作進行設計。設計人員和BIM人員為兩組人員，設計效率相比我們接下來講到的正向模式有所降低。

2.4、正向設計建模

這種模式BIM模型達到的各自相應設計深度需繼續向下傳遞，下游單位各自完成深化工作。利用BIM指導、優化設計，實時進行設計，邊設計邊調整。BIM模型達到的各自相應設計深度需繼續向下傳遞，下游單位各自完成深化工作。

這種模式也是最有利于發回BIM優勢，且對于項目運營起到節省時間、正向指導意義更大的一種模式。

3、BIM正向設計工作特點以及應用

3.1、BIM正向設計工作特點

BIM相對常規工作流程最大的特點為絕大多數工作前置，并且在信息關聯的前提下減少人工與反復，同時提高工作效率與精確度。

較之于傳統流程，BIM模型大多數工作量前置，工作量將會是傳統的1.2倍左右，一旦形成標準化，后期工作量銳減，BIM模型工作量將是傳統的0.5～0.8倍范圍內。

3.2、BIM正向設計具體項目中的應用

世茂悅海項目坐落于青島黃島西海岸新區城市陽臺景區，近海僅400米距離，項目規劃總用地面積為8.7萬m2，容積率2.0。主要包括三棟主體塔樓以及配套的地下室及商業。三棟主體建筑分別高度80m、97m、180m，均采用仿生貝殼般的特征，或彎或曲，或鼓或凹，通過豎向桿件強調建筑純凈的結構美感，演化出貝殼紋理般的視覺符號，成為海邊獨特的地標風景。三棟主體塔樓因為造型奇特，尤其超高層180m的塔樓，得益于BIM正向設計，以最完美姿態的呈現建筑之美。

3.2.1、方案可行性探究

悅海主樓均為曲面建筑，流暢造型曲率，通過BIM插件，可精準定位和繪制，確保方案的可行化。

多維曲面建筑外輪廓形成不斷變化的平面，通過BIM可將方案效果準確傳遞給施工圖BIM，并實現二維CAD圖紙和BIM模型的相互轉換，保方案效果的落地性，在施工圖圖紙階段無折損。

3.2.2、多方協同出圖

悅海項目通過BIM平臺，實現多專業多軟件協同制圖，方案院、施工圖院及各專業內部、幕墻、保溫涂料交界非常規節點眾多，一方細小變動導致多專業調整，基于BIM軟件，可以平臺共享模型，直觀看到改動帶來的多方影響，并進行修正，避免二維圖紙多專業圖紙傳達信息不全面或數據誤差。BIM技術在悅海項目在多個復雜節點設計中有效的解決了難題。

3.2.3、圖紙可視化

BIM模型真實的反映了工程三維圖形，交接、變化、碰撞三維圖紙直觀可視，在繪制過程中，模型與圖紙同步進行，再在同一個模型基礎上實現各種圖紙輸出。在平面圖中通過控制各個族元（模型族和注釋族）的顯示即可實現圖中的效果，BIM的優勢在于有了模型就可自動生成平立剖面圖。

門窗詳圖和門窗表在目前階段仍有格式要求的前提下，還不適合直接在BIM中制取，但BIM作為開放的數據平臺，可以針對格式要求開發對應的插件來解決這一問題。在格式滿足的前提下，數據提取效率肯定人工繪制來得快和準確。

3.2.4、碰撞分析

借助BIM三維圖示，可一目了然施工難點部位，精細排布，直觀指導現場施工和再次優化。我們還可以系統整理碰撞分析和施工難點，形成優化分析報告，指導招標和施工。

3.2.5、材料統計可視化

BIM模型構建后，包含豐富的數學及幾何信息，可通過明細表功能直接導出分類材料表面積、裝飾類構件長度及數量、分類門窗數量及面積等數據，對成本招標估算帶來極大便利和算量衡量標準。BIM模型能直觀看到材料區分，三維效果對于現場施工更利于理解。

4.全項目BIM正向設計

在世茂悅海項目中，BIM應用于主體建筑，后續也將繼續進行BIM技術深層次的探究。

在精裝方向，三維模型可視化在各個視圖中，都能充分的顯示設計信息，賦予其特定的顏色和材質，可以生成直觀的渲染圖甚至漫游動畫。

景觀方向，BIM強調以3D的概念做為創作的主軸，透過模型的空間呈現及擬真的彩現能力，透過路徑的設定形成仿真動畫，可讓所有參與者對設計者所欲表達的設計思維做清楚的傳遞。

5.總結

BIM通過在建筑行業從上游到下游的各個系統之間不斷完善，從而實現建筑全過程的規范管理，BIM技術的提出和發展，不僅僅是現有技術的進步和更新迭代它也是在生產組織模式和管理方式的轉換，其普及應用對整個建筑設計行業，都必將產生深遠的影響。