安 睿 沈陽近海盛騰開發(fā)建設(shè)有限公司

1 前言

現(xiàn)階段，通過收集建筑工程信息，利用數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建三維立體模型，實(shí)施協(xié)同設(shè)計(jì)，進(jìn)行碰撞檢查，減少建筑結(jié)構(gòu)和管線的交叉是建筑工程設(shè)計(jì)的新趨勢，充分展現(xiàn)了BIM技術(shù)的優(yōu)勢。同時(shí)借助BIM軟件功能，動(dòng)態(tài)模擬施工過程，幫助技術(shù)管理人員認(rèn)識(shí)到“人、機(jī)、料、法、環(huán)”因素對(duì)建筑施工產(chǎn)生的影響，制定可操作性較強(qiáng)的應(yīng)急預(yù)案，以防范施工風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)成進(jìn)度質(zhì)量目標(biāo)。

建筑工程設(shè)計(jì)圖紙和方案的重要性不言而喻，運(yùn)用BIM 技術(shù)提高設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的專業(yè)化、精細(xì)化水平，促進(jìn)數(shù)據(jù)信息在不同單位部門間的高速傳遞，建筑工程設(shè)計(jì)工作將煥發(fā)出新的氣象，對(duì)于施工作業(yè)和管理活動(dòng)的順利高效開展具有十分積極的現(xiàn)實(shí)意義。

2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

以BIM技術(shù)為核心構(gòu)建建筑信息模型，將復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)用立體、直觀的形式展示出來，信息傳遞速度快，時(shí)效性強(qiáng)，能夠真實(shí)反映建筑工程的實(shí)際情況，是輔助項(xiàng)目管理決策制定的重要參考依據(jù)。透過BIM模型了解工程設(shè)計(jì)及現(xiàn)場區(qū)域劃分是否合理，有針對(duì)性的實(shí)施設(shè)計(jì)優(yōu)化，促使設(shè)計(jì)方案在建筑施工中發(fā)揮更大作用。BIM 技術(shù)的主要特點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)。

2.1 可視性

與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)繪制二維平面圖紙截然不同的是，運(yùn)用BIM 技術(shù)構(gòu)建三維立體模型，使得建筑信息呈現(xiàn)更加直觀，創(chuàng)造了良好的視覺效應(yīng)，適合于專業(yè)素質(zhì)不高的業(yè)主檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成果，提出改進(jìn)建議。將大量不同類型的數(shù)據(jù)加以整合，轉(zhuǎn)換為清晰的圖像，無須等到項(xiàng)目竣工就可以看到建筑工程的最終效果，從多個(gè)角度全方位的展現(xiàn)建筑平面、立面，便于設(shè)計(jì)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)計(jì)缺陷，提高建筑工程設(shè)計(jì)水平。

2.2 協(xié)調(diào)性

一般來說，建筑工程設(shè)計(jì)工作是由多個(gè)專業(yè)人員共同完成，難點(diǎn)在于專業(yè)和部門間的協(xié)同，設(shè)計(jì)效率低下是常見現(xiàn)象。運(yùn)用BIM技術(shù)加強(qiáng)協(xié)同設(shè)計(jì)，為不同部門、不同崗位的人員創(chuàng)建了溝通平臺(tái)，根據(jù)同一個(gè)模型開展設(shè)計(jì)工作，憑借自身專業(yè)素質(zhì)表達(dá)獨(dú)到見解，共同為方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化貢獻(xiàn)智慧和力量。當(dāng)設(shè)計(jì)完成后，在BIM平臺(tái)上各方對(duì)信息模型進(jìn)行深入分析，審核設(shè)計(jì)方案，督促設(shè)計(jì)人員及時(shí)修改，促使設(shè)計(jì)方案得到進(jìn)一步完善，指導(dǎo)建筑施工的規(guī)范化開展。

2.3 優(yōu)化性

實(shí)際上，建筑工程設(shè)計(jì)可以看作是信息收集、處理和完善的過程，利用BIM 技術(shù)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫，結(jié)合本工程施工要求確定建筑造型和規(guī)模，從數(shù)據(jù)庫中提取建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，選擇合適的施工材料，生成BIM模型。還能直接在信息模型上替換參數(shù)，與之相關(guān)聯(lián)的構(gòu)件都會(huì)發(fā)生改變，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)最新設(shè)計(jì)效果，有利于設(shè)計(jì)人員優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)和功能，大大減輕了設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度和負(fù)擔(dān)。

2.4 可出圖性

BIM模型是建筑平面、立面、剖面的有機(jī)結(jié)合體，通過該模型可以得到建筑結(jié)構(gòu)工程、土建工程、管道工程的施工圖，只需要使用BIM 軟件的出圖功能，各專業(yè)就能獲得相關(guān)圖紙，在了解自身施工任務(wù)的同時(shí)，與其他專業(yè)保持高度協(xié)同。按照圖紙進(jìn)行施工作業(yè)，有效避免了施工矛盾和沖突，質(zhì)量整改事件也會(huì)得以規(guī)避，建筑工程能夠按時(shí)完工，施工質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求。

3 BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 創(chuàng)造標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫，建立三維立體模型

結(jié)合BIM 技術(shù)與建筑工程信息構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫，囊括建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件、現(xiàn)場環(huán)境、建筑材料等信息，是建設(shè)BIM模型的基礎(chǔ)。模型建成后，設(shè)計(jì)人員可以為不同的建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)注不同的顏色，設(shè)置顯示或隱藏管線，分別面向施工隊(duì)伍和業(yè)主，有利于滿足不同單位部門對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)的個(gè)性化需求。

長期以來，業(yè)主看到的通常是建筑平面圖，需要憑借自身想象力獲悉建筑各部分結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)情況，而運(yùn)用BIM技術(shù)打破了這一弊端，業(yè)主仿佛親身經(jīng)歷一樣，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)和功能知之甚詳，為業(yè)主決策提供了重要參考。

除此之外，建筑運(yùn)行階段出現(xiàn)火災(zāi)和地震等突發(fā)性事件的概率較高，利用BIM技術(shù)開展建筑消防設(shè)計(jì)工作，標(biāo)注消防設(shè)施的位置，科學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)急照明系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、智能噴淋系統(tǒng)，規(guī)劃人員疏散路線，以強(qiáng)化建筑安全性能，維護(hù)業(yè)主的人身安全。

3.2 實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)施工管理的一體化

在建筑工程的不同階段有著不同的工作任務(wù)，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主要是確定工程規(guī)模和建筑功能，選擇合適的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，構(gòu)建BIM 模型，根據(jù)BIM 模型設(shè)計(jì)施工方案，實(shí)現(xiàn)專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，讓設(shè)計(jì)人員大膽進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，透過BIM 模型看到新材料、新工藝的應(yīng)用效果，驗(yàn)證其在建筑工程施工中的應(yīng)用價(jià)值，擇優(yōu)選取性價(jià)比較高的施工材料，提高施工方案的可行性，降低施工成本。

此環(huán)節(jié)還要擬定材料采購計(jì)劃，合理規(guī)劃施工現(xiàn)場，配置人力物力資源，準(zhǔn)確計(jì)算建筑工程造價(jià)成本，檢驗(yàn)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載力。可以說建筑工程設(shè)計(jì)工作的影響力貫穿整個(gè)建筑生命周期，BIM技術(shù)提供了強(qiáng)有力的支持，使得保存于數(shù)據(jù)庫的工程信息具有真實(shí)性和完整性，能夠高效優(yōu)質(zhì)的完成上述任務(wù)，為后續(xù)工作的開展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)施工管理的一體化理念得以實(shí)現(xiàn)。

3.3 有效控制造價(jià)成本

眾所周知，建筑工程規(guī)模越來越大，高度也在不斷增加，投資成本更是達(dá)到了十分驚人的數(shù)字，加強(qiáng)造價(jià)成本控制，保障各方根本利益，是參建單位的共同心聲。在建筑工程造價(jià)中占比最大的要數(shù)材料費(fèi)用，材料采購成本超出預(yù)算，施工中浪費(fèi)材料的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致材料成本的控制變得極為困難。

建筑工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)，確定本工程施工所需材料的類型、數(shù)量、價(jià)格，根據(jù)各專業(yè)工種的施工任務(wù)合理分配施工材料，限制施工人員對(duì)材料的使用，從根本上杜絕材料的無故損耗和浪費(fèi)。結(jié)合工程進(jìn)度計(jì)劃和各個(gè)施工隊(duì)伍的職責(zé)、施工時(shí)間，自動(dòng)計(jì)算人工成本，徹底將工作人員從繁瑣的造價(jià)成本控制工作中解放出來，實(shí)現(xiàn)了工程造價(jià)的精細(xì)化管理思想。

3.4 推進(jìn)建筑施工有序進(jìn)行

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)突出問題是在細(xì)節(jié)上難免管控不到位，有些建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的體積小，所處位置不易于觀察，即便不符合建筑施工要求也很難發(fā)現(xiàn)。正式施工中經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和管線的碰撞，不得不實(shí)施變更，由此引發(fā)了進(jìn)度延誤、成本上升、安全隱患增加等不良情況。

運(yùn)用BIM技術(shù)開展建筑工程設(shè)計(jì)工作，BIM模型全方位立體化地呈現(xiàn)了建筑各個(gè)結(jié)構(gòu)之間及其與管線的位置關(guān)系，調(diào)整模型觀看角度，點(diǎn)擊某個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，采用放大操作，使得建筑信息一覽無余。碰撞檢查更是必不可少的環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和管線的沖突會(huì)及時(shí)修正，將設(shè)計(jì)變更盡可能地控制在建筑工程的設(shè)計(jì)階段，提高施工方案的使用價(jià)值，保證建筑施工的持續(xù)穩(wěn)定推進(jìn)。

3.5 適用于低碳環(huán)保設(shè)計(jì)

低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，給建筑行業(yè)發(fā)展指明了新的方向，加強(qiáng)低碳環(huán)保設(shè)計(jì)，建造綠色節(jié)能建筑，創(chuàng)建建筑業(yè)與環(huán)保事業(yè)協(xié)同發(fā)展的新格局，是踐行可持續(xù)發(fā)展的必要舉措。

建筑工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM 技術(shù)模擬自然光照和通風(fēng)條件，帶來了身臨其境的感受，走進(jìn)建筑室內(nèi)查看光線是否明亮，通風(fēng)狀況是否良好；基于建筑結(jié)構(gòu)對(duì)建筑功能的影響，調(diào)整門窗朝向、位置和大小，增強(qiáng)建筑的保溫隔熱性能，充分利用自然風(fēng)和自然光，營造舒適的居住空間。

應(yīng)用BIM技術(shù)還能計(jì)算建筑能耗，所得結(jié)果準(zhǔn)確度較高，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中同類案例采用的解決辦法，使設(shè)計(jì)人員的思路更加清晰，采取有效的節(jié)能措施，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，提高熱工性能，整個(gè)建筑的能耗大幅下降。

4 BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用策略

4.1 科學(xué)制定BIM建模標(biāo)準(zhǔn)

要想確保BIM模型的標(biāo)準(zhǔn)性與科學(xué)性，能夠全面真實(shí)的體現(xiàn)建筑工程信息，首先要明確BIM模型的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，收集完整的工程資料，具體包括模型文件、項(xiàng)目文件、繪圖標(biāo)準(zhǔn)、模型拆分需求、增加相關(guān)變更資金、協(xié)作文件的標(biāo)準(zhǔn)控制、模型文件的存儲(chǔ)和使用、代表性文件等。根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息，利用BIM 技術(shù)建設(shè)建筑信息模型，對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行布局，得到各專業(yè)的施工圖紙，從而拓寬施工圖設(shè)計(jì)的深度和廣度，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的價(jià)值功能。

由于信息的來源渠道及結(jié)構(gòu)類型較多，信息傳遞的過程中容易出現(xiàn)失真問題，因此要認(rèn)真審核各類信息，確保數(shù)據(jù)庫中的信息準(zhǔn)確無誤，這樣在整合信息、建立BIM模型時(shí)就會(huì)有據(jù)可依。模型建立之前做好充分的準(zhǔn)備工作，及時(shí)將初步設(shè)計(jì)模型和市場調(diào)研、實(shí)地勘察、項(xiàng)目資料等所得到的信息傳遞給設(shè)計(jì)單位，計(jì)算工程量清單，有效分析經(jīng)濟(jì)成本模型，還要參考相關(guān)數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)投資估算、概算和預(yù)算計(jì)劃的科學(xué)發(fā)展目標(biāo)，有必要適當(dāng)增減模型的相關(guān)內(nèi)容，使經(jīng)濟(jì)量和成本信息能夠有效地聯(lián)系起來。

4.2 做好全專業(yè)模型的構(gòu)建工作

三維立體模型的構(gòu)建可全面覆蓋建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備、景觀等，是BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑工程設(shè)計(jì)的重大優(yōu)勢，所建立的BIM模型應(yīng)按照建筑工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，根據(jù)相應(yīng)的可視化程度，對(duì)建筑物、構(gòu)筑物、景觀設(shè)施及相關(guān)設(shè)備之間的關(guān)系進(jìn)行排序，在BIM模型中加入完整信息，完成三維立體模型的構(gòu)建。

BIM 技術(shù)與專業(yè)軟件的結(jié)合使用可以滿足設(shè)計(jì)工作的多種要求，比較常用的有Revit、NavisWorks、showcase 等軟件，提高設(shè)計(jì)協(xié)同，進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，為BIM 模型的充分合理利用創(chuàng)造了良好條件。建筑設(shè)計(jì)包括許多參數(shù)，如建筑室內(nèi)各個(gè)功能區(qū)的面積、管道型號(hào)和規(guī)格等，因?yàn)榻ㄖこ叹哂歇?dú)特性，所以經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)庫信息的更新，不斷積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提高數(shù)據(jù)信息利用率，會(huì)使BIM 模型的構(gòu)建更加高效化，參考價(jià)值更高，進(jìn)一步提升建筑工程經(jīng)濟(jì)成本管理及進(jìn)度質(zhì)量控制水平。

在建筑工程協(xié)同設(shè)計(jì)、可視化、分析仿真等方面BIM技術(shù)發(fā)揮重要作用。對(duì)于復(fù)雜多樣的外觀造型、不規(guī)則的建筑立面的建筑模型的構(gòu)建，可采用自定義設(shè)計(jì)構(gòu)建子族，為每個(gè)子族添加相應(yīng)的參數(shù)信息，并參考繪制平面的復(fù)合族，使不同材質(zhì)的組圖以不同點(diǎn)、線、面的形式放置在合并后的平面視圖中，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙中的尺寸信息，建立每個(gè)子族，并準(zhǔn)確標(biāo)注子族的數(shù)量和參數(shù)，提供較高的仿真精度。然后利用BIM 模型科學(xué)處理相關(guān)數(shù)據(jù)，模型建立后，考慮到建筑不同結(jié)構(gòu)的尺寸、類型和材料的差異性，可以添加準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，用于計(jì)算材料用量，控制工程造價(jià)。

4.3 通過碰撞檢查優(yōu)化BIM模型

借助NavisWorks 軟件的碰撞檢查功能檢驗(yàn)BIM模型的可行性，軟件會(huì)自動(dòng)記錄和呈現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)不合理的地方，使得BIM模型的優(yōu)化變得有的放矢，工作效率相對(duì)更高，有效消除了后期設(shè)計(jì)變更和返工的可能性。

碰撞檢查可分為硬碰撞和間隙碰撞，二者的區(qū)別在于建筑結(jié)構(gòu)是否存在交集，結(jié)構(gòu)梁、空調(diào)管道和給排水管道中常見硬碰撞問題；而間隙碰撞是指結(jié)構(gòu)距離小于預(yù)設(shè)值，出于對(duì)施工安全和建筑功能的考慮，無論哪種碰撞都要盡量規(guī)避。

運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)施碰撞檢查的流程為：提交BIM模型，軟件自動(dòng)運(yùn)行并輸出結(jié)果，出具碰撞檢查報(bào)告，設(shè)計(jì)人員充分討論后調(diào)整相互碰撞的建筑結(jié)構(gòu)間的距離，生成新的模型，再次進(jìn)行碰撞檢查，直到無碰撞問題出現(xiàn)為止。

4.4 加強(qiáng)施工圖的專業(yè)管理

我國建筑工程設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于施工圖的設(shè)計(jì)有著明確規(guī)定，審核通過后的BIM模型利用出圖功能可以制作各專業(yè)需要的施工圖，清晰體現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的組成及構(gòu)件、管線間的連接，不需要手工繪制圖紙，削弱了人為因素對(duì)施工圖專業(yè)性的影響，充分滿足了施工圖的專業(yè)化管理需求。

空間規(guī)劃是建筑工程設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，研究建筑工程各項(xiàng)組成要素的空間關(guān)系，保證結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，建筑工程設(shè)計(jì)才能更加符合項(xiàng)目功能要求。BIM技術(shù)具有可視化特點(diǎn)，是研究建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件空間關(guān)系的有效輔助工具，結(jié)構(gòu)構(gòu)件參數(shù)信息的直觀展示為設(shè)計(jì)人員優(yōu)化施工圖給予了信息支撐，使得建筑空間規(guī)劃的合理性得到保證。

5 結(jié)束語

信息時(shí)代下，BIM技術(shù)在建筑工程中發(fā)揮的作用不可小覷，利用BIM 技術(shù)構(gòu)建三維立體模型，清晰展現(xiàn)建筑信息，加強(qiáng)協(xié)同設(shè)計(jì)和碰撞檢查，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)和管線，增強(qiáng)建筑的環(huán)保節(jié)能特性，彰顯了BIM技術(shù)在新時(shí)期的應(yīng)用價(jià)值，值得加以推廣。BIM技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用于為大眾建造功能性、實(shí)用性、美觀性兼?zhèn)涞母哔|(zhì)量建筑，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，維護(hù)建筑用戶的健康，從而推動(dòng)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。