劉權(quán)

（浙江御見建筑設(shè)計(jì)有限公司 浙江杭州 310020）

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在當(dāng)前的可持續(xù)發(fā)展背景下和建筑資源浪費(fèi)現(xiàn)象，以建筑的設(shè)計(jì)方法的發(fā)展方向作為切入點(diǎn)，分析建筑資源的現(xiàn)狀和可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾現(xiàn)狀。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足可出續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)需求。當(dāng)今的媒體化時(shí)代，建筑異化為圖形，建筑圖景化的現(xiàn)象使建筑失去了一個(gè)相對(duì)清晰的本體內(nèi)涵；同時(shí)，我國建筑業(yè)發(fā)展模式以粗放為主，設(shè)計(jì)與建造的過程中無法對(duì)接，造成資源的浪費(fèi)，建筑品質(zhì)的缺失。針對(duì)以上問題，建筑工業(yè)將是對(duì)其的解答，也是未來建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：BIM；建筑設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)研究

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)中，建筑師把設(shè)計(jì)作為一種藝術(shù)的追求，導(dǎo)致不同專業(yè)的交流減少，各行各業(yè)的發(fā)展相對(duì)孤立。在建筑設(shè)計(jì)中忽略了新技術(shù)、新材料對(duì)建筑發(fā)展的影響；建筑完成度不髙，造成建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量不佳。集成設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)制約因素的迭代，是從建筑師角度出發(fā)，設(shè)計(jì)流程中的設(shè)計(jì)要素的集成，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

一、BIM的基本理論

（一）BIM基本概念

BIM的中文概念為建筑信息模型，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有可視化，統(tǒng)籌性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。

計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件的多樣化促使建筑行業(yè)發(fā)生了重大變革，從傳統(tǒng)的手工繪制建筑設(shè)計(jì)圖紙的生產(chǎn)方式過度到使用計(jì)算機(jī)軟件輔助制圖。由于及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展提升，各大軟件開發(fā)商大批的加入建筑行業(yè)，加劇了建筑行業(yè)的激烈競爭。傳統(tǒng)的建筑行業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)模式已經(jīng)不能滿足建筑行業(yè)形式的發(fā)展。

1975年，一篇刊登在美國雜志上的文章中提到了一個(gè)概念，建筑描述系統(tǒng)--BDS。它的作者是卡耐基麥隆大學(xué)的查理伊斯特曼博士。這是BIM的一個(gè)早期的工作模型，查理提出，“所有的信息都是互動(dòng)的典型元素”，在相同的元素闡述中獲取不同的建筑模型視角圖；對(duì)于不同布局的修改只需通過一次操作，就可以修改所有繪制圖形；不同計(jì)算數(shù)據(jù)分析都可以與這個(gè)描述進(jìn)行逐一對(duì)接，最終得到工程運(yùn)算和估計(jì)的材料數(shù)量，最后形成一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。

（二）BIM的實(shí)現(xiàn)價(jià)值

BIM的信息交換和共享要在IFC標(biāo)準(zhǔn)、IDM信息交付手冊(cè)、IFD國際框架字典基礎(chǔ)上形成框架基礎(chǔ)。

所謂的IFC標(biāo)準(zhǔn)（Industry Foundation classes）指的是包括全部項(xiàng)目信息之間的整合，涵蓋所有的建筑工程內(nèi)容。從2002年起，成為國際正式的ISO建筑衡量標(biāo)準(zhǔn)。它作為一種面向于廣泛建筑工程領(lǐng)域的集合體，以數(shù)據(jù)交換格式為主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了項(xiàng)目工程和工程數(shù)據(jù)。它的主要內(nèi)容包括：工程的信息描述方式和工程信息的獲取方式。其中，工程信息的描述分為四個(gè)類別：由低級(jí)到高級(jí)依次為信息資源層、信息框架層、信息交互層、信息領(lǐng)域?qū)?。信息資源層用來描述整體結(jié)構(gòu)的分散信息資源。這一層級(jí)是IFC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，一切的信息資源都是為臨近的上一級(jí)服務(wù)的。例如：幾何模型資源、材料屬性資源、日期時(shí)間資源、約束資源等；信息框架層指的是描述建筑工程信息的整體框架。與下一層級(jí)組成并與上一層的信息資源組合、建立聯(lián)系；信息交互層即描述建筑與其他相關(guān)行業(yè)的信息轉(zhuǎn)化內(nèi)容。這是對(duì)IFC標(biāo)準(zhǔn)的深化層級(jí)，基于這個(gè)層級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)之上，對(duì)建筑各個(gè)基本結(jié)構(gòu)的進(jìn)行更加詳細(xì)的分解。例如：空間元素、設(shè)備元素、管理元素、共享元素等；信息領(lǐng)域?qū)?，主要描述的是各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)信息資源。例如：設(shè)備管理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工管理、暖通等。這四個(gè)層級(jí)分別包含不同的信息描述內(nèi)容，遵循相互對(duì)應(yīng)的規(guī)則，各個(gè)層級(jí)之間只能使用本層級(jí)或鄰近下一層級(jí)的信息資源，這樣可以保證上層信息資源產(chǎn)生變化時(shí)不影響下一層級(jí)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

IDM（Information Delivery Manual）即信息交付手冊(cè)。是基于IFC標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)現(xiàn)有的建筑工程信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化以及建筑各個(gè)階段完成任務(wù)的總體概況，針對(duì)項(xiàng)目的參與方和項(xiàng)目的不同階段解決信息的組裝問題，滿足建筑的模型的需要。

IFD術(shù)語的中文意思為國際框架字典。就是將同一概念、同一語言、同一類別的建筑內(nèi)容進(jìn)行歸納、命名。通過GUID（Global Unique Identifier）對(duì)每個(gè)概念進(jìn)行信息化的重新排列組合，對(duì)不同對(duì)象的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，最終得出具有相同點(diǎn)的結(jié)論，由此組成完整的概念框架。

二、BIM的建筑設(shè)計(jì)方法

20世紀(jì)80年代末，計(jì)算機(jī)的計(jì)算設(shè)計(jì)軟件走進(jìn)我國的建筑工程，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件的使用使建筑行業(yè)的工作效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量得到了根本性的飛躍。CAD這一應(yīng)用軟件以平面為基礎(chǔ)，創(chuàng)造點(diǎn)、線、面相互連接的形式來呈現(xiàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，這與傳統(tǒng)的手繪圖紙一樣，并沒有改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本模式。建筑物的形狀越來越復(fù)雜，對(duì)建筑功能的要求也多種多樣，借助于CAD設(shè)計(jì)軟件的建筑設(shè)計(jì)方法的弊端逐漸顯現(xiàn)出來。

在方案階段，較側(cè)重于建筑外形的設(shè)計(jì)美感和建筑的主要格局。這一階段主要在于建筑設(shè)計(jì)師和結(jié)構(gòu)工程師的良好溝通。從藝術(shù)美感方面、建筑物的功能方面和力學(xué)的角度綜合分析建筑物的主體布局結(jié)構(gòu)。這個(gè)過程可以借助BIM的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)軟件在三維的立體空間中展示建筑設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)成果和設(shè)計(jì)理念，與結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行商議，初步確定建筑的設(shè)計(jì)方案和結(jié)構(gòu)方案。

建筑師可以在建筑的初步設(shè)計(jì)階段利用BIM建筑模型軟件在設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上依據(jù)水暖電業(yè)的修改意見進(jìn)一步細(xì)化、完善設(shè)計(jì)方案和BIM建立的建筑模型。其次再考慮構(gòu)建的位置、設(shè)備。之后確定合理的工程預(yù)算。協(xié)調(diào)各專業(yè)間技術(shù)工種存在的溝通問題，形成初步的文件設(shè)計(jì)稿。分三個(gè)步驟完成：第一，加載BIM建筑模型。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中要圍繞建筑模型的構(gòu)建展開，避免影響建筑的藝術(shù)美感和建筑的實(shí)用功能。例如：在獨(dú)立別墅的建設(shè)項(xiàng)目中以結(jié)構(gòu)樣板為原件，將設(shè)計(jì)的建筑模型導(dǎo)入到結(jié)構(gòu)樣板的數(shù)據(jù)文件中，通過識(shí)圖的可見性功能導(dǎo)入專業(yè)的模型作為參照模型。第二，布置受力受力構(gòu)件。雖然BIM的最終模型是以三維立體的圖像展示的，但他的結(jié)構(gòu)化分仍然是在平面圖中繪制。所以，平面圖出現(xiàn)的構(gòu)件同樣也會(huì)在三維的圖像中出現(xiàn)相同數(shù)量的構(gòu)件。在BIM的模型設(shè)置中可以采取利用多個(gè)窗口或顯示器同時(shí)進(jìn)行的方法將構(gòu)件布置的結(jié)果實(shí)時(shí)的傳輸?shù)狡渌麑I(yè)三維模型中；還可以采取BIM的檢測方法，減少各個(gè)模型之間的沖突。在基礎(chǔ)的BIM基礎(chǔ)模型軟件建成之后，需要對(duì)有限的模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)算，結(jié)合模型中的幾何尺寸等條件通過間接地方式分析數(shù)據(jù)。

結(jié)構(gòu)構(gòu)件剖面圖 實(shí)時(shí)顯示三維模型

檢查構(gòu)件碰撞 三維模型

在進(jìn)行圖紙的施工階段，主要是將初定的設(shè)計(jì)模型立體的反映在三維的圖像上，結(jié)合建筑的形狀、結(jié)構(gòu)、水暖電的要求進(jìn)一步的完善基礎(chǔ)模型。施工圖的最終文件是要在合理的范圍內(nèi)符合設(shè)備材料的采購、施工的要求。

結(jié)束語：

BIM的產(chǎn)生為建筑設(shè)計(jì)行業(yè)帶來了一場風(fēng)聲血雨的技術(shù)革命，它為建筑設(shè)計(jì)行業(yè)創(chuàng)新了新的信息管理方式，并且在較短的時(shí)間內(nèi)廣泛的受到了建筑行業(yè)專家的認(rèn)可。本文通過對(duì)BIM的基礎(chǔ)理論介紹和總結(jié)，對(duì)模型的結(jié)構(gòu)、過程做出了詳細(xì)的分析，闡述了BIM建筑設(shè)計(jì)的基本方法。就現(xiàn)階段我國建筑業(yè)發(fā)展的情況來看，BIM在未來的發(fā)展中將會(huì)更加重視模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，最大程度的減少經(jīng)濟(jì)方面的阻礙因素，加大模型建造過程中的可實(shí)用性調(diào)整；在模型的具體項(xiàng)目中引入創(chuàng)新型的技術(shù)，直觀的展現(xiàn)模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，系統(tǒng)的進(jìn)行模型的合理設(shè)計(jì)，解決技術(shù)中存在的各項(xiàng)問題，降低建筑設(shè)計(jì)企業(yè)的行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，在發(fā)展中努力的探索適合我國建筑業(yè)的發(fā)展道路。

參考文獻(xiàn)：

[1]方婉蓉.基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)研究[D].武漢科技大學(xué)，2013.

[2]董濟(jì)豪.探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].江西建材，2014，（16）：15.

[3]劉明芳.基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法略談[J].城市建筑，2016，（21）：59-59.

[4]高云，徐德英.BIM技術(shù)下建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，（32）：2323-2323.

[5]吳有偉，侯晶.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探索[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2016，（2）：137.