BIM技術和數量模型在建筑選址中的應用

文_趙 聰（廣西建設職業技術學院，團隊負責人，講師，碩士）

住房選址不當是影響居民生活幸福感較突出的問題。應用BIM技術輔助選址，可直觀反映平面圖中無法顯示的空間實際狀態。本文以柳州市為例，分析影響保障性住房選址的因素，構建保障性住房的選址數據模型，尋求利用BIM技術解決問題的方法，實現建筑綠色宜居。

一、建筑選址的影響因素分析

在共建“一帶一路”倡議、中國（廣西）自由貿易試驗區成立等政策利好的背景下，城市外來務工人員持續增加，如何讓中低收入人群安居樂業，是廣西住房保障工作尤其是選址規劃工作的一個重要內容。

（一）工業用地改造因素

工業的發展為城市提供大量就業崗位，并產生相當的客、貨運量，城市發展過程中規劃主要交通路線時，必須考慮由此帶來的流向、流量等影響。城市新工業的布點和原工業布局的調整，都將為城市交通運輸走向帶來變動。增加工業用地規模，可以提升產能和工作崗位，為城市經濟增長和就業帶來利好，同時可以吸納人口良性流入，為城市帶來活力，為高校學生實習、就業提供平臺，賦予產學研新可能。

在住房建設中，工業用地轉性屬于重要因素之一。隨著城市的發展，老企業的廠區逐漸被商品房“包圍”，考慮到城市未來發展方向和環境保護等因素，需要搬遷這些企業。在規劃搬遷后所騰空的地塊時，可使用BIM技術配合GIS，建立舊城區布局數量模型，幫助決策者分析、規劃。

（二）出行方式選擇因素

城市半數以上人群的出行方式以公共交通為主，上班通勤便捷度成為居住者考量工作及居住地點的重要因素。廣西境內多為夏熱冬暖地區，日平均溫度≥25℃的天數約為100～200天，居民習慣選擇電動自行車作為出行工具。地鐵的修建緩解了城區部分上班族對通勤時間的焦慮，但目前地鐵網里程輻射面有限，部分中低收入人群居住地遠離城市公共交通便利區域，共享單車、共享電動車、共享機動車的出現，可以解決居民上下班“最后一公里”的問題。故建筑規劃選址時需考慮公共交通便利度對人群通勤情況的影響。

（三）營建模式因素

保障性住房的選址通常相對偏遠，附近公共交通設施和配套尚不完善，無法保證被保障對象的就業、出行和生活便利，這勢必導致群眾不愿入住保障性住房小區，或在入住后棄住，降低保障性住房使用率。除此之外，戶型設計和裝修效果等方面也可能達不到入住人的心理預期；申請者不能靈活選擇住房所在區位，只能被動等待分配的結果，這些因素降低了居住者的滿意度和幸福感。集中新建保障性住房的模式雖降低了入住者租金開支，但又造成出行時間成本、經濟成本的增加，由此可見這種營建模式已逐漸無法滿足居民的需求。

（四）就業崗位與環境因素

2022年，我國65歲及以上人口占比將達到14%左右，人口紅利的優勢在縮小，人口老齡化趨勢所帶來的問題凸顯。在建筑選址時，通過應用BIM技術，可以對比匹配周邊環境，模擬可視的配套路網交通建設、教育和醫療資源，直觀地展示周邊工作崗位需求企業分布等，降低上班族就業能力與就業期望的失配感，降低城市建設規劃中空間失配發生的可能性。

二、建筑選址數量模型的構建與應用

上述分析表明，影響建筑選址的因素主要體現在用地性質轉換、出行方式、營建模式、就業機會、居住成本支出等方面。在建立保障性住房的選址模型時，應綜合參考這些問題提供的量化數據。

（一）數量模型構建的設定條件

在選址模型構建之初，需結合當地的實際情況匹配住房政策定量分析的奧斯（Ohls）住房過濾模型中的設定條件，因地因情進行調整修改，使模型符合當地現狀。學者在前序研究中，按照家庭總收入水平不同，將其收入劃分為：高群體、中上群體、中群體、中低群體和低群體，共五個等級。

1.用函數關系來表達模型為：Ser(y)=H×Ct(y)

式中：

Ser(y)—y等級下，住房提供的配套服務水平；

Ct(y) —y等級下，住房的建造成本；

H—比值，為已知量。

2.研究以廣西為例，在此函數關系的基礎上考慮房屋的居住面積、影響選址的因素、價格因素，調整后建立的模型為：

式中：

Q(y)—y等級下，保障性住房最低建造成本；

P(y)—y等級下，商品房最低銷售價格；

α—出行因素，0＜α≤1；

β—就業因素，0＜β≤1；

γ—配套因素，0＜γ≤1；

θ—30%家庭月收入與每月支付租金或還款額的比值，0＜θ≤1；

a1、a2、a3是賦值參數。

（二）城市適用參數的確定

a1、a2、a3的賦值需結合城市規模及經濟發展情況確定。根據課題組成員提供的本市研究數據，柳州市作為全國中等城市，居民對住宅面積因素的敏感度小于等于價格因素。根據學者宋博通研究給定的范圍，取a1=1，取a2=0.0035，取a3=0.004。

H的測定。數據顯示，該市目前大概人口數量為3.36人/每戶，以中低收入等級人群為對象選取住房需求最低面積。此情況下的人均住房建筑面積約8平方米，那么家庭對住房的剛需面積為：8×3.36=26.72平方米。參考經濟適用住房所在主要區平均地價約為1280元/平方米，框架結構的建筑安裝成本約為1640元/平方米。交易稅費和房地產開發稅費約占成本的30%，利潤率按10%計算，則柳州市一套經濟適用房價格為：

選址滿意度Ser(y)=1，α、β、γ、θ影響因素最優值為1，參考課題組成員調查發現當前市內最低售價為3988.05元/平方米；

根據：Ser(y)=[H×Ct(y)b1×Q(y)b2×P(y)b3]×α×β×γ×θ；

則：[H×29201×37960.0035×4175.60.004]×1×1×1×1=1；

H=1/3106。

選址數量模型：

Ser(y)=[1/3106]×[Ct(y)1×Q(y)0.0035×P(y)0.004]×α×β×γ×θ

同時，小區周圍提供的物資采買、教育資源、衛生醫療、養老等方面的服務，也是較為重要的因素。但在建筑選址中，僅依靠經驗、輔助選址數據模型分析，前期調研工作比較龐大，問卷設計對結果也有導向性。如果能借助BIM技術，以三維模型實現建筑周圍配套設施的展示，工作成效會翻倍提高。

三、BIM技術在規劃選址中的應用

數量模型的選址研究，可以為規劃提供理性參考。但原有的平面圖紙不能體現實際建造效果、智能管理方式、綠色建造科技等方面。在數字建筑管理的當下，將BIM技術這一建筑行業中代表性的信息技術應用于選址研究，可以達到事半功倍的效果。

ZBQ綜合服務樓位于百靈路以東，桔鄉路以北，屬于自貿區圍網以外空地，規劃用地面積約25785平方米，設計為一棟21層辦公主樓及四層裙房。地下一層為機動車停車庫與非機動車停車庫，局部設置地下二層。課題組以ZBQ綜合服務樓項目展開用BIM技術選址的相關研究，基于選址規劃中的多專業三維模型呈現、方案精度提升、安全疏散、施工場地規劃等方面進行BIM技術的支持應用研究。

（一）組建項目BIM技術項目部

項目建設前期，因項目結構復雜、施工周期緊張、管線和設備復雜、社會關注度高，項目組決定應用BIM技術進行前期選址規劃和施工管理，并制定了“BIM中心負責人”+“BIM項目負責人”雙帶頭制度的組織框架，依據項目建設管理需求，組建各工作組進行分工。具體分工及組織結構如圖1所示。

圖1 BIM項目管理組織結構圖

（二）BIM設計方案實現多專業模型三維表達

普通規劃、設計方案是通過2D效果展示，需要具備專業知識儲備和足夠的空間想象能才能解讀平面、立體、剖面的表達。BIM技術的可視化工程，可以將二維的設計圖，用三維形式呈現。

項目應用Revit軟件創建BSQ項目的BIM建筑模型（如圖2），建模過程中需要確保建筑物高度和構件厚度的精準，天花板厚度和垂直標高等數值都必須要正確地導入BIM模型中，并以此為項目各參與方提供建筑空間參照。

圖2 項目BIM土建模型

ZBQ綜合服務樓項目中，通過創建BIM結構模型（如圖3），確保結構基礎、結構梁柱以及橫縱向鋼結構的精確位置，便于設計的精確評估與論證。

圖3 項目BIM結構模型

項目應用MagiCAD for Revit平臺完成機電專業建模（如圖4），涵蓋給排水、消防、通風空調專業，基于模型應用BIM技術進行管線碰撞檢查（如圖5），減少后期施工中的專業管線碰撞問題，以便減少返工，節約工期。同時可以通過進行凈高分析，為節約空間和建造成本帶來可能。

圖4 項目BIM機電模型

圖5 項目BIM碰撞檢查效果

（三）BIM技術在場地規劃中的應用

ZBQ綜合服務樓項目中，通過應用BIM三維場地布置軟件，完成施工場地內生活區、辦公區、施工作業區的規劃。同時可以針對基礎階段、主體階段、裝修階段進行分階段的場地規劃模型創建和分析。結合周邊規劃道路、環境和已有建筑，實現項目多角度全方位展示的建造效果（如圖6）。在疫情管控時期，相比使用傳統圖紙討論規劃和設計方案中遇到的問題，BIM模型的可視化特點，可更直觀地對問題進行展示和分析，并通過線上會議的方式集合多專業人員協同討論建造重點和難點，減少大量人員碰面聚集討論，減低疫情管控難度和風險，節約管理成本。

圖6 BIM施工場地規劃模型

通過施工現場三維布置、漫游展示、可視化技術交底、5D協同平臺等應用，可以在前期控制臨建工程量、優化施工場地布局、規劃合理施工線路。同時可以在可視化狀態下快捷地進行質量安全檢查，并能夠利用BIM 5D平臺，時時監測物資的使用和儲備情況。

（四）BIM技術在安全管理中的應用

BIM技術可以針對施工工藝、節點等問題進行真實情況模擬，方便技術人員與作業工人進行交流和技術講解。通過虛擬漫游的逃生演示（如圖7），可以提升員工安全意識。通過虛擬施工，可以更好地觀測項目進度，解決施工場地內臨時建筑搭建和拆除的問題，展示人員作業高峰期施工場地管理狀態，這對設計方案的呈現和自身優勢的凸顯有重大作用。

圖7 BIM技術逃生演示

（五）BIM技術使方案精確降低返工率

傳統的規劃設計，對于技術人員的經驗和能力依賴度較高，對數據精準度和信息變更的反應速度不能滿足當下數字建筑和智慧城市建設的需要。利用BIM技術建立的模型數據島，可為各專業設計人員提供數據交互服務，實現各管理、參建單位的數據共享，提高管理效率，增強規劃、設計與施工的一致性。

ZBQ綜合服務樓項目體量大、功能多，各種管線錯綜分布，傳統模式下的平面圖紙難以發現和及時處理上述問題，施工時會因出現管線碰撞，需要修改圖紙，造成工期延誤，成本增加。利用BIM技術，在設計階段可以建立三維模型，并將多專業模型進行整合，完成建設項目設計數據全匯聚，發現二維平面圖紙無法有效預判的管線碰撞問題，并通過室內漫游，讓各方技術、設計人員可以及時發現、解決問題，減少因平面精度低造成的矛盾，降低施工階段返工的概率，縮短工期，節約成本。

（六）BIM設計方案擁有更立體的視覺呈現

住房肩負讓人群安居樂業的重任，傳統方案設計者需要將出行、用地性質、就業、配套等因素思慮周全。即使有了研究影響因素的選址模型，傳統的平面設計與規劃也常存在各專業協調欠佳、信息處理不及時的問題，最終呈現的設計方案容易與現場條件以及客戶需求不一致，增加設計耗費的成本。基于BIM模型，技術人員可以對ZBQ綜合服務樓進行不同選址的場地環境對比，將想法和規劃變得直觀、可視（如圖8）。BIM技術憑借三維多視角的模型優勢，規劃方和施工方可以瀏覽到該項目建筑規劃空間的各個角落，有效減少雙方因想象產生的誤差和心理落差，提高溝通效率，易于達成共識。

圖8 BIM三維視覺呈現

BIM技術可以提供全專業全方位的ZBQ綜合服務樓模型，賦能規劃師通過可視化模型與其他經驗不足的設計師、管理者，甚至是準居住者共同研究討論選址、戶型設計、采光、通風、裝修、交通網、商業配套等問題，并對建筑選址中的各種影響因素進行分析，基于多方案比對、調整，選擇最優方案。

同時，利用BIM技術進行智能建造，可以更好地服務智慧城市建設，緊跟數字管理時代的需求。

四、結論

文章通過調研、分析，歸納影響建筑選址的重要因素，在學者們相關選址研究的基礎上，構建了包含當下主要影響因素的建筑選址數量模型，利用建筑選址數量模型進行數據運算，分析、驗證影響選址的因素，以此驗證前序歸納的研究。以ZBQ綜合服務樓為研究實例，通過與傳統二維選址、設計效果的對比分析，總結了BIM技術利用中可視化、三維表達、數據匯集、精細展示等優勢，助力智慧建造，凸顯BIM技術在建筑選址規劃中的重要作用。