BIM在建筑方案設計中的應用探析

文／孫忻怡 杭州市城建設計研究院有限公司 浙江杭州 310020

引言：

建筑方案設計涉及到多種軟件的使用，不僅需要對建筑方案進行完整推敲，更要突出體現不同設計階段的重點內容。在前期建筑方案設計中，會對方案進行模型中復對比，確定最終方案。運用傳統建筑方案設計方法，在原有圖紙中復修改中，任務量較大，并且在圖紙設計過程中，尺寸也容易產生參數誤差。在建筑方案設計領域中，急需一種新型數據化工具，使整個建筑方案設計更便于聯動優化，提升數據精準度。本文在研究中探討BIM技術在建筑方案設計中的應用模式，從BIM的技術運用特征以及優點出發，結合實際施工方案設計案例進行運用探討。

1、BIM技術的特點與概念

1.1 BIM概念

BIM（Building InformationModeling）的中文翻譯為建筑信息模型，是一種應用于工程設計、建造和管理的數據化工具，通過對建筑的數據化、信息化整合，在項目前期策劃、運行和后期維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞信息，為設計團隊以及包括運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用。關于BIM技術的定義，主要分為三個部分，首先BIM是建設項目物理和功能特性的數字表達方式。其次BIM是一個共享的知識資源，分享與整體建筑相關的信息，為建設項目從建設到最終維護、拆除的全生命周期提供決策依據，這一過程稱之為BIM技術。最后是在項目進行的不同階段，從不同利益相關方是角度出發，通過BIM技術插入、提取以及更新信息，能夠中映出項目規劃前期建設，后期運營維護以及拆除全生命周期所需要履行的各自任務，從而高效促進協同作業完成。

1.2 BIM技術特點

應用BIM技術進行建筑方案設計，能夠使整個過程的信息更加集成化，使信息之間產生聯動性，在構建三維立體模型中，可以形成各項目之間的關聯性。運用信息語言表達不同工種之間的功能作用，確保項目在接下來的建設階段能夠達到協調統一的性質。相較于傳統的制圖模式，BIM技術最明顯的特征是能夠在建筑方案設計階段，形成參數化模型，各模型元素之間通過人為的設置形成系統化的聯動參數，能夠為接下來的方案設計優化提供一個基礎平臺。在平臺內部，對于建筑方案的設計可以直接通過參數調整來實現，通過這種方法能夠使整個建筑方案設計更加直觀，有利于后期優化調整，在項目數據庫中也能夠將所有配合工種調整的參數完整顯示。BIM技術設計的核心分為資源、行為與交付三個基本維度。在這三個基本維度基礎上，BIM能夠給出施工設計企業所需要的實施標準，并為具體實踐提供指導。BIM技術在建筑方案設計中所體現出的優勢，具有較強的項目獨特性。由于不同建筑項目所帶來的信息資源有明顯差異，在運用BIM技術的過程中，能夠在施工設計階段明確不同單位需要履行的職責，這樣在后期建筑施工任務落實階段，也能避免由于工作職責落實不徹底，影響到工程施工進展。

2、BIM在建筑方案設計過程中的作用

2.1 設計流程更加完整

將BIM應用在建筑方案設計中，能夠使整個設計流程更加完整。將建筑方案設計的原有獨立工種的工作量轉移到數據參數調整整合方面，這樣在傳統的設計流程基礎上，能夠對施工方案進行量化。建筑方案設計中整體工作量分布有了更明顯變化。從方案設計、初步設計到施工圖設計能夠減少因為聯動關系性而造成的重復性問題，通過標準化的平面設計以及自動生成立面和剖面等功能。節約以往建筑方案設計中各工種交流配合所消耗的大量時間，不僅在時間方面能夠得到縮減，也可以通過BIM軟件制圖，更清晰看到整個項目中每個工種的工作量。不同建筑項目在施工落實階段的監管側重方向有明顯差異，需要在前期設計階段便體現出后續建筑的重點以及難點部分。對此應用BIM技術能夠體現出建筑方案設計階段的流程化特征，使各階段監管重點更加突顯，這樣在具體施工建設階段嚴格執行預期設計方案，能夠明顯節約時間。將建筑方案設計由零散變為更加具體化，所形成的建筑方案設計流程。在效果上更加完整，能夠涵蓋不同時期的施工任務、施工方案以及施工進展情況。

2.2 設計方法更加優化

在建筑方案設計中運用BIM技術，不僅在理論層面對整個設計流程進行優化，在實踐操作過程中，也能夠通過BIM軟件中的優化方法選擇，后期運營能追蹤到前期設計工作的痕跡，使設計深入貫穿始末。BIM技術在建筑方案設計中所表達的模型比其他軟件所建模型更加直觀，在設計操作過程中，使用者可以根據自身需求，更靈活地選擇技術手段。利用模型自動生成圖紙，或者進行局部碰撞檢查，建筑師在建筑方案設計中便可以擺脫傳統的方法，避免由于人工復核造成圖紙參數不精準的現象，也從根本上使得建筑方案設計中采用的方法得到優化。BIM技術也將建筑設計中各領域的需求在同一平臺下查看，通過同步設計，使原有粗放的設計模型轉變為緊密集成設計模型。BIM技術最明顯的特征是能夠借助建筑信息共享，對前期建筑方案進行優化設計，因此所選擇的設計方法更加科學合理?；贐IM技術基礎上所構建的設計方法，是以建筑信息為基礎對建筑方案進行設計，打破了傳統建筑方案設計中以功能需求為前提搜索信息的特點。在準備完善的信息共享體系后，開展建筑方案設計，具有更充分的前期實踐操作準備，自然在后續施工方案設計中，整體設計方法更加優化。在整個BIM技術運用后的建筑方案設計中，完全擺脫了紙質化設計，通過系統內部操作，對各類信息進行靈活輸入控制后，最終生成所需要的圖紙。這種設計方法相比于傳統設計模式，在精準度方面有明顯提升。但需要建筑發設計人員能夠適應BIM技術并熟練操作，保存最初設計方案后，在后續建筑方案討論中，如果需要對設計方案進行調整，也可以直接在軟件上修改完成，并再次利用模型自動生成圖紙，不需要在單專業上圖紙上中復修改。

2.3 空間思維得到優化

建筑方案設計中決定質量與可行性最關鍵的因素是空間思維，設計工具使建筑方案設計中的空間思維更加明確，在構圖階段便能夠實現空間與形體之間的統一，運用BIM技術能夠對草圖進行透視，與實體模型設計之間進行結合。通過三維參數的虛擬后統一。完成對建筑外觀與空間形態之間的結合，建筑是在運用BIM進行方案設計中，能夠運用相機功能，在設計角度，通過人視化的特點對空間模型進行創造。這樣最終得到的空間模型，在整體排列上更加優化，所構建的虛擬動畫，也能直接將建筑方案三維空間完整展示。運用BIM模型中的統一數據源，對數據進行關聯性調整與共享利用?，F有的數據信息對建筑方案進行構建，其核心是對不同技術工種之間的協同運用，在數據方面進行統一控制管理，這樣能夠完整地對數據進行存儲，并對數據信息進行合理傳遞。通過空間思維優化設計，建筑方案最終的設計效果更符合工程建設施工現場需求。傳統紙質施工方案圖紙設計中，設計人員只能在二維的平面上進行，但利用BIM技術在設計中所形成的空間屬于三維設計空間。因此，整體空間思維能夠得到優化，設計人員運用各類數據信息，對建筑方案進行設計時，可以直接在三維空間中完成圖形之間的轉換。所構建的建筑方案設計，空間與建筑施工現場的實際情況更相似，能夠省去更多設計中的麻煩問題。

3、BIM在建筑方案設計過程中的應用

3.1 項目資料

本項目位于潛江市，紅梅路東延以南。用地西側隔約30米城市綠化帶為50米寬的東城大道，南鄰50米寬的興盛路，東側為縣河。項目規劃用地性質為住宅用地，項目地上總建筑面積約435022平方米。項目用地形狀為細長的倒梯形，考慮分期建設的實際情況，擬分成兩個地塊，整體規劃、分期實施。交通出行便捷，場地基本平整，用地范圍內無需要保護的民居古建及古樹名木，已具備開發建設條件。運用BIM開展的是該項目中的配套公建，一個三層樓高的12班幼兒園，建筑面積為5940平方米。對該項目進行前期建筑方案設計，對幼兒園建筑項目中的各類建筑結構以及施工方案細節進行設計規劃，將BIM技術融合體現在其中，通過BIM技術的運用，使整個幼兒園建筑方案設計過程更加具象化，提升最終設計方案在施工現場的指導作用。

3.2 應用特點

在方案設計中，BIM技術應用后最明顯的特點是可視化。BIM可視化是一種能夠同構件之間形成互動性和中饋性的可視化。不僅可用效果圖和表格展示，在項目設計、建造、運營過程中的討論都在可視化的狀態下進行，運用可視化功能對設計效果圖進行構建，也建立在可視化設計功能界面基礎上，對建筑方案進行設計與改造。根據中饋結果，對不合理的部分做出調整，這樣最終設計的效果，在實際應用過程中更能夠達到現場施工使用標準。

其次是協調性。BIM的協調作用不僅能解決各專業間的碰撞問題。它還可以在施工過程中討論局部細節。幼兒園建筑方案設計中要考慮入口、出口的安全性。在設計中對入口位置進行方案選擇，對比多種不同方案后，對各種方案的安全性進行對比，結合整體建筑物結構特征，選擇最終符合幼兒園建筑結構使用特征的入口方案。在其他建筑結構不變的情況下，對幼兒園入口處進行多種選擇設計。對比不同設計方案后，確定最符合幼兒園施工使用需求的設計方案。運用BIM特征，能夠有效協調不同設計方案中的資源，并對不同方案的設計優勢以及缺陷進行對比，這樣能夠綜合多種設計方案的優勢，最終形成最科學的設計方案。

運用BIM技術的協調作用，在對比過程中確定了不同設計方案最終是否適合使用，能夠通過多種方案構件形成設計方案之間的對比，這樣在接下來的設計工作開展中，運用這種對比方案，能夠更好地解決專業領域中存在的問題，使整個設計方案在技術專業角度更具有可行性。

3.3 概念設計階段的運用

對建筑方案進行設計前，需要對施工現場的地質環境開展調查并做出分析，了解現場地質環境特征后，在接下來的建筑方案設計階段也能做出針對性調整，使建筑方案設計與現場環境以及周邊環境能夠更好地融合，運用BIM技術中的三維模型構建中地形的功能，完善搭建建筑三維模型后，為后續設計工作創造基礎信息，并對所勘查的信息資料進行軟件內部交流共享，從而提升建筑方案設計后的科學性。將BIM技術應用在初期概念設計階段，能夠對建筑設計的相關指標與要求更詳細了解，這一階段需要前期人員搜集，并整理與建筑設計方案有關的信息數據資料，并對資料進行完整輸入在前期方案階段。在設計階段，想要提升方案設計的合理性，就要對數據信息的準確性做出驗證。在前期概念設計階段，運用BIM技術能夠模擬施工現場的實際環境與施工進程，這樣在施工方案設計中所能夠得出的最終方案，結果也能夠與現場實際情況相一致。這樣在具體施工中，不會由于現場存在影響問題，導致施工設計方案不能正常進行。概念設計是幼兒園施工中比較關鍵的部分，通過三維模型所構建出的施工方概念。最重要的是對現場施工環境中可能會出現的突發情況進行預測。通過概念設計階段的BIM技術運用，能夠使初期概念形成階段指標參數更加詳細完整。

3.4 BIM在建筑方案初步設計環節中的應用

建筑初步設計階段，運用BIM技術構建具體的功能空間，大到活動室、音體教室，小到門扇、窗扇。在此基礎上，對材料的功能與使用類型進行標注，通過初步設計對任務參照書詳細了解，并確定任務參照書的預期目標。運用BIM技術在初步設計階段能夠設計理念與空間構建進行統一，并通過漫游動畫展示的形式，使整個建筑理念更加完整。設計人員在建筑方案初步設計環節中，對于材料應用方面的語言表達容易出現理解性問題，在BIM技術的幫助下，能夠使具體要求與特點更加明了，便于選擇合理、經濟的建筑材料進行使用，在初步方案設計中的有效性也有明顯提升。初步設計階段，對于BIM技術的應用主要體現出幼兒園活動教室中是否擁有足夠的空間，尤其是對建筑材料進行選擇時，要結合不同空間的功能類型進行對接，使建筑方案能夠與材料選擇方案相結合，這樣在設計進行中也能根據不同材料的自身特征，確定最合理的施工方案。在前期建筑方案初步設計環節中，對于不同材料的參數信息進行完善，基于參數信息基礎上，對接下來的建筑方案進行設計。選擇建筑材料時，不僅要考慮在經濟方面是否能夠符合成本規劃。也要考慮建筑材料的自身使用性能是否能夠與結構空間的使用功能相一致。

3.5 建筑方案深化設計過程中的應用

將BIM技術應用在建筑方案、深化設計領域中，需要團隊之間開展緊密協作，在施工圖紙設計階段，對整個建筑工程的施工圖紙進行完善與細節部分的優化。施工圖設計工作量較大，且復雜性極高，在設計過程中，需要大量設計人員彼此之間協同，利用BIM技術所構建的詳細方案設計平臺，能夠將設計人員的方案集中后在平臺內部進行交流與整合，這種設計模式在深化階段的適用性更強，尤其是對案例工程中類似的群體性建筑進行設計中，由于不同區域，不同項目的功能有明顯差異。將BIM技術應用在幼兒園施工方案的深化設計階段，對幼兒園施工中各材料功能以及活動區域結構進行優化設計。由于幼兒園建筑主體使用功能比較特殊，在不同區域對設計材料的選擇使用有明顯差異。既要考慮整體結構、功能是否能夠得到體現，也在材料選擇中保持成本節約的理念。建筑方案深化設計過程。對于BIM技術的運用，主要是在各類施工細節方面進行優化，對施工圖中的細節部分進行集中處理，這樣在具體施工方案執行中，也能夠參照建筑方案優化設計所得到的結果，對細節部分進行完善。在整個設計過程中，加強設計人員之間的交流，對所能夠應用的數據信息進行共享。這樣在接下來的設計工作開展中，才能夠避免數據信息獲取不完善，影響到最終的設計效果。

結語：

在建筑領域高速發展的當迄時代之下，在建筑方案設計中運用BIM技術不僅能夠提升方案設計合理性，也能使整個設計周期得到明顯縮減，BIM技術在建筑方案設計領域中應用，將成為未來建筑領域中的主流發展趨勢。它能促進建筑方案設計質量的增強，使建筑方案設計更加科學和合理，優化和克服了以往建筑方案設計方式中的不足，為全生命周期建筑管理的開展營造了良好條件。要想做好建筑方案設計中BIM的應用，需要將其與建筑生命周期進行結合，以促進建設方案設計行業的進一步發展。