高重陽(yáng)

【摘 要】建筑工程的設(shè)計(jì)階段，從方案設(shè)計(jì)到施工圖交付，是BIM應(yīng)用效果最顯著的階段，同時(shí)，BIM應(yīng)用也將對(duì)這個(gè)階段產(chǎn)生重大的影響，它要求業(yè)主、設(shè)計(jì)方、咨詢方等該階段的主要參與方改變?cè)械慕M織與工作流程，以跨越組織邊界的方式協(xié)同工作，將各方的相關(guān)設(shè)計(jì)決策、專(zhuān)業(yè)知識(shí)有效地集成到BIM中，并通過(guò)BIM所提供的適時(shí)信息共享能力輔助決策與設(shè)計(jì)，對(duì)提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)的質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。

【關(guān)鍵詞】BIM；設(shè)計(jì)階段；應(yīng)用

前言

自從 BIM 技術(shù)出現(xiàn)到現(xiàn)在，一直有人試圖對(duì) BIM 做出準(zhǔn)確的定義。但是，由于 BIM 技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)間尚短，是正處于不斷發(fā)展中的新事物，其定義也隨著技術(shù)的發(fā)展而不斷完善。因此，雖然目前人們對(duì) BIM 的定義和解釋有多種多樣的版本，但是卻沒(méi)有形成完整、統(tǒng)一的理解。目前，對(duì) BIM 的定義主要體現(xiàn)為：BIM貫穿于整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目全生命周期，它綜合了建筑所有構(gòu)件的信息，它不是指特定的一種或者一類(lèi)軟件，也不僅僅局限于建筑模型的建立；它和傳統(tǒng)的工作模式有所區(qū)別，它能改變傳統(tǒng)粗放型的建筑行業(yè)經(jīng)營(yíng)方式，將其轉(zhuǎn)變向精細(xì)、高效、統(tǒng)一的工作模式。

一、BIM在方案設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在方案設(shè)計(jì)階段，模型不需要考慮過(guò)多的細(xì)節(jié)，只要求能表達(dá)清楚空間關(guān)系即可，在后期深化模型時(shí)，再對(duì)其細(xì)化充實(shí)模型，這樣不會(huì)因?yàn)榉桨傅母淖兌^(guò)度的修改模型，減少不必要的工作量。BIM在大型復(fù)雜項(xiàng)目的設(shè)計(jì)優(yōu)化方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式常常在造型奇異、工藝復(fù)雜的項(xiàng)目上遇到困難，BIM三維可視化能夠讓設(shè)計(jì)師充分發(fā)揮想象能力與設(shè)計(jì)能力，將自己的構(gòu)思在BIM模型中完美呈現(xiàn)出來(lái)，并通過(guò)采光分析、能耗分析等各種建筑性能分析優(yōu)化自己的設(shè)計(jì)方案，降低后期設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤率與重復(fù)勞動(dòng)率，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。

在方案設(shè)計(jì)后期，可以利用BIM模型來(lái)制作三維表現(xiàn)圖，由于模型中的信息具有高度的真實(shí)性與完整性，所以BIM模型本身也可認(rèn)為是對(duì)建筑物實(shí)體最真實(shí)的表達(dá)，通過(guò)BIM模型來(lái)制作三維效果圖不僅表現(xiàn)效果細(xì)致，而且更接近于真實(shí)狀態(tài)。

二、BIM在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

BIM模型是通過(guò)三維實(shí)體信息來(lái)表達(dá)真實(shí)建筑構(gòu)件，而傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以CAD中的點(diǎn)、線、面等幾何元素來(lái)表達(dá)構(gòu)件信息。BIM模型中所包含的建筑物信息不僅僅是視覺(jué)上的幾何形狀描述信息，它還包含大量的物理信息、分析信息以及非幾何信息，方便從各個(gè)角度展示建筑物的真實(shí)形態(tài)。通過(guò)建立建筑構(gòu)件實(shí)體模型，能夠直觀的觀察建筑構(gòu)件、分析建筑結(jié)構(gòu)功能。在大型的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過(guò)BIM可視化技術(shù)能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)的尺寸、相符度進(jìn)行考察，還能夠通過(guò)模型快速檢查出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的錯(cuò)誤與漏洞，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

參數(shù)化設(shè)計(jì)是BIM的核心技術(shù)，它主要分為參數(shù)化圖元和參數(shù)化修改引擎兩個(gè)方面。BIM模型中將梁、板、柱等通用構(gòu)件定義為族，族中的信息不僅包括幾何形狀信息，還包含大量的材料信息、邏輯信息等非幾何信息。BIM參數(shù)化修改引擎技術(shù)在修改圖紙方面具有優(yōu)勢(shì)，BIM模型的修改是通過(guò)調(diào)整參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，修改構(gòu)件參數(shù)會(huì)改變?cè)袛?shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，并通過(guò)自動(dòng)更新模型顯現(xiàn)出來(lái)，而且構(gòu)件參數(shù)的更改還會(huì)導(dǎo)致與之相關(guān)的構(gòu)件發(fā)生關(guān)聯(lián)性變化，始終保持模型的協(xié)調(diào)性和一致性，由BIM模型生成的圖紙也會(huì)保持高度的統(tǒng)一性。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，從BIM模型中可以直接讀取結(jié)構(gòu)計(jì)算所需要的信息，并且在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置上與結(jié)構(gòu)分析模型保持一致，同建筑實(shí)體結(jié)構(gòu)也是一一對(duì)應(yīng)的，實(shí)現(xiàn)了建筑信息模型對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)體的數(shù)字化表達(dá)。BIM模型包含了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段完整的設(shè)計(jì)信息，通過(guò)BIM軟件又可讀取結(jié)構(gòu)分析軟件的數(shù)據(jù)文件，將其轉(zhuǎn)為自身格式，實(shí)現(xiàn)建模過(guò)程中信息資源的共享。BIM模型集成了建筑全生命周期的相關(guān)信息，深化了各工種參與方的信息交流方式，還大大提高了信息共享程度。

三、BIM在設(shè)備設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

碰撞檢測(cè)是對(duì)模型中建筑構(gòu)件、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、機(jī)械設(shè)備、管線管網(wǎng)等進(jìn)行檢查，以防止出現(xiàn)由于他們之間交叉、碰撞、沖突等導(dǎo)致無(wú)法施工的現(xiàn)象發(fā)生。在大型復(fù)雜項(xiàng)目的管線綜合中，通過(guò)人工去進(jìn)行檢測(cè)和排查構(gòu)件沖突是一項(xiàng)十分困難的工作，而B(niǎo)IM的碰撞檢測(cè)功能充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)對(duì)龐大數(shù)據(jù)的處理能力。當(dāng)各個(gè)專(zhuān)業(yè)將自己的設(shè)計(jì)集成到一個(gè)模型中后，規(guī)定相應(yīng)的檢測(cè)要求即可進(jìn)行碰撞檢測(cè)。檢測(cè)會(huì)自動(dòng)生成包含相交部分長(zhǎng)度、碰撞點(diǎn)三維坐標(biāo)等信息的詳細(xì)檢測(cè)報(bào)告，便于查找碰撞的構(gòu)件和位置，減少施工時(shí)由于碰撞而產(chǎn)生的各項(xiàng)損失。

四、設(shè)計(jì)階段應(yīng)用 BIM 存在的問(wèn)題

目前政府及相關(guān)部門(mén)還沒(méi)有針對(duì)BIM制定配套的法律、管理等保護(hù)政策，甚至連BIM標(biāo)準(zhǔn)也還未正式發(fā)布。在這種政策環(huán)境不完善的狀態(tài)下，設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù)必定會(huì)存在很多制約因素，尤其是目前二維圖紙仍然是受法律保護(hù)的設(shè)計(jì)成果表達(dá)形式，所以在一定程度上制約了BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的發(fā)展與應(yīng)用。

隨著我國(guó)大規(guī)模工程項(xiàng)目的建設(shè)和城市發(fā)展的不斷加快，對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率也提出了更高的要求，所以工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)普遍存在設(shè)計(jì)周期緊張的問(wèn)題。而B(niǎo)IM改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工具，企業(yè)在應(yīng)用初期必定會(huì)遇到一些軟件操作上的問(wèn)題，例如在設(shè)計(jì)前期可能會(huì)由于軟件操作不當(dāng)而出現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，從而影響設(shè)計(jì)的按時(shí)完成，對(duì)企業(yè)的現(xiàn)有業(yè)務(wù)和流程造成一定影響。

歐美建筑業(yè)已經(jīng)開(kāi)始普遍使用Autodesk Revit、ArchiCAD等BIM核心軟件，但是在國(guó)內(nèi)，BIM的軟件開(kāi)發(fā)還處于初級(jí)階段。雖然有中國(guó)建筑科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的PKPM、上海魯班軟件和北京廣聯(lián)達(dá)等一些大型公司開(kāi)發(fā)的造價(jià)軟件等，但是外圍與BIM軟件接口的支持軟件較少，尤其是供各軟件之間信息傳遞的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具比較欠缺，這些影響設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)階段的正常工作，阻礙了BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。

五、BIM在設(shè)計(jì)中的價(jià)值體現(xiàn)

（1）BIM 模型搭建快速：高效的協(xié)同機(jī)制，讓建筑模型的搭建有了質(zhì)的飛躍。BIM 的工作集協(xié)同方式大大提高了設(shè)計(jì)和模型建造的速度，在新的流程中，各個(gè)部分設(shè)計(jì)人員在同一個(gè)平臺(tái)工作，不需要將數(shù)據(jù)發(fā)相互發(fā)送，其他部分人員所做的變更可以直接在中心平臺(tái)上看到。然后根據(jù)需要自行修改，大大提高了建筑設(shè)計(jì)的效率。

（2）BIM 使設(shè)計(jì)更容易修改：由于核心 BIM 軟件采用變量驅(qū)動(dòng)程式建模，將大量的設(shè)計(jì)要素視為變量，受變量驅(qū)動(dòng)控制的構(gòu)件關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，局部的修改，會(huì)直接反映在模型和視圖中，使設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度大大提高。項(xiàng)目需要進(jìn)行修改時(shí)，只要改動(dòng)相關(guān)的變量，就可以迅速完成。

結(jié)論

設(shè)計(jì)人員可以在BIM模型的基礎(chǔ)上配合時(shí)間要素在計(jì)算機(jī)上提前進(jìn)行模擬施工，在找出設(shè)計(jì)成果中存在的問(wèn)題的同時(shí)，通過(guò)模擬施工過(guò)程為施工方提供行之有效的施工方案，從而有效的控制項(xiàng)目的施工時(shí)間、提高施工質(zhì)量。另外，采用BIM技術(shù)的相關(guān)軟件構(gòu)造建筑信息模型，能在實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)間協(xié)同設(shè)計(jì)的同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行碰撞檢查，在實(shí)施施工作業(yè)前及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題并進(jìn)行更正，進(jìn)而能夠有效地減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、提高施工效率、縮短項(xiàng)目工期以及節(jié)約設(shè)計(jì)施工成本。

參考文獻(xiàn)：

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[2]潘佳怡，趙源煜.中國(guó)建筑業(yè)BIM發(fā)展的阻礙因素分析[J].工程管理學(xué)報(bào).2012（01）

（作者單位：北京金隅加氣混凝土有限責(zé)任公司）