BIM在建筑方案設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用研究

鐘美昌 王書林

（廣東建筑藝術(shù)設(shè)計(jì)院有限公司江西分公司 江西贛州 341000）

前言

BIM即物理特性和功能特性突出的數(shù)字化模型，其是建筑項(xiàng)目全生命周期內(nèi)為決策提供可靠共享信息資源的綜合，BIM利用參數(shù)化設(shè)計(jì)和信息互用性技術(shù)，可以對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)改善，而且在項(xiàng)目信息管理方面的能力得到提升，將BIM應(yīng)用于建筑方案設(shè)計(jì)階段，其可視化、協(xié)調(diào)、模擬、出圖、優(yōu)化等方面的優(yōu)勢，使傳統(tǒng)方案設(shè)計(jì)在效率、質(zhì)量、創(chuàng)意完成度等方面的缺陷得到彌補(bǔ)。

1 BIM在建筑方案概念設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

以北京西城區(qū)某建筑方案設(shè)計(jì)為例，其建筑面積為4738.7m2，為五層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要用于教學(xué)，應(yīng)用此建筑物的班級(jí)為32個(gè)，學(xué)生1592人，教師150人，要求教師辦公室32間，普通教室40間，多媒體教室10間，樓梯和學(xué)生衛(wèi)生間兩側(cè)各一套，電梯和教師專用衛(wèi)生間右側(cè)一套，建筑詳細(xì)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量控制危險(xiǎn)點(diǎn)。

此階段BIM的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下過程中：收集整理設(shè)計(jì)文件要求設(shè)計(jì)師通過大量的相關(guān)資料閱讀、整理確定正確的設(shè)計(jì)方向，縮減設(shè)計(jì)失誤的概率，所以此過程中應(yīng)用BIM建模軟件創(chuàng)建建筑基地和與其相關(guān)的原始規(guī)劃建設(shè)條件等信息，可以提升設(shè)計(jì)師資料整理和建立聯(lián)系的效率，據(jù)資料顯示此步驟應(yīng)用BIM，建設(shè)項(xiàng)目相關(guān)資料的利用價(jià)值上升近27.3%百分點(diǎn)；分析場地和形體中設(shè)計(jì)師要應(yīng)用BIM和GIS等分析軟件對(duì)項(xiàng)目所在場地的自然地形和建筑環(huán)境進(jìn)行分析，并在可行性、建造模式等深入分析后確定建筑項(xiàng)目空間及平面布局、體量關(guān)系模型等基本框架，快速形成設(shè)計(jì)概念，利用GIS三維功能展現(xiàn)，可以使建筑設(shè)計(jì)形體與相關(guān)因素的邏輯性更加清晰，避免傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中大量設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用中設(shè)計(jì)師間協(xié)調(diào)障礙，如3ds Max、Google SketchUp[1]。特別是GIS中添加表面有理化功能后，使GIS具備了處理復(fù)雜形體的功能，為設(shè)計(jì)分析提供的數(shù)據(jù)價(jià)值更高，由此可見GIS應(yīng)用在此過程不僅有利于構(gòu)建體量模型，而且有利于不同方案的比較協(xié)調(diào)，使設(shè)計(jì)的內(nèi)在邏輯性和關(guān)聯(lián)程度得到提升，據(jù)資料顯示GIS的應(yīng)用，此階段設(shè)計(jì)時(shí)間通?？s短3～4個(gè)百分點(diǎn)；分析概念模型過程中應(yīng)用GIS主要是對(duì)容積率、統(tǒng)計(jì)面積等體量關(guān)系與設(shè)計(jì)的匹配程度進(jìn)行判斷，進(jìn)而縮減設(shè)計(jì)方案中問題的概率；體量模型深化過程中應(yīng)用BIM可對(duì)體量模型的基礎(chǔ)建筑構(gòu)件進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，使建筑設(shè)計(jì)方案得到豐富，體現(xiàn)出設(shè)計(jì)師的建筑風(fēng)格，所以業(yè)主可直接通過深化后的體量模型對(duì)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行衡量和評(píng)價(jià)，通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)概念設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM，業(yè)主對(duì)建筑設(shè)計(jì)的滿意率上升近22%[2]。

2 BIM在建筑方案初步設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用

此階段BIM的應(yīng)用主要表現(xiàn)在功能空間和構(gòu)建組織設(shè)計(jì)、材料表達(dá)兩個(gè)方面，前者是項(xiàng)目任務(wù)書中明確要求的環(huán)節(jié)，BIM中所應(yīng)用的Revit Architecture相比CAD都能夠在完成平面切割的同時(shí)對(duì)同水平面所有空間進(jìn)行展示，但Revit Architecture以智能建筑構(gòu)件為主要工具，即實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、漫游等，使空間和構(gòu)建組織設(shè)計(jì)效果與設(shè)計(jì)者的構(gòu)思更加一致；而后者在設(shè)計(jì)的過程中直接關(guān)系到建筑設(shè)計(jì)的空間感受和建筑整體的構(gòu)成邏輯，應(yīng)用BIM中的Revit軟件可改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)師通過語言描述表達(dá)材料選擇的形式，而是利用建筑構(gòu)件的屬性設(shè)置完成材料選擇，使表達(dá)的準(zhǔn)確度和規(guī)范性提升。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近70%的建筑設(shè)計(jì)師認(rèn)為BIM應(yīng)用在此過程中，建筑方案更能表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思路[3]。

3 BIM在建筑方案深化設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用

此階段BIM的應(yīng)用主要表現(xiàn)詳圖設(shè)計(jì)和團(tuán)隊(duì)間協(xié)作兩個(gè)方面，前者又被稱為施工圖設(shè)計(jì)方案，此步驟的完成是因?yàn)镽evit軟件在前期創(chuàng)設(shè)的剖面圖、平面圖等基本視圖并不能保證施工過程的準(zhǔn)確性，所以設(shè)計(jì)師要結(jié)合模型視圖對(duì)基本視圖進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，BIM中Revit軟件為滿足詳細(xì)設(shè)計(jì)的需要，提供二維設(shè)計(jì)和編輯工具，如詳圖構(gòu)件、遮罩區(qū)域、圖元替代等，以此保證詳圖設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和全面性。而詳圖設(shè)計(jì)的過程中需要大量的設(shè)計(jì)師共同完成，使團(tuán)隊(duì)間協(xié)同顯得尤為重要，BIM的應(yīng)用可為設(shè)計(jì)師提供有效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)，例如在案例這種不可拆分的大中型建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，要求外立面設(shè)計(jì)師8人、內(nèi)部空間布局設(shè)計(jì)師5人、電梯樓梯衛(wèi)生間設(shè)計(jì)師4人、場地總圖設(shè)計(jì)師5人、室內(nèi)外構(gòu)件設(shè)計(jì)等其他專項(xiàng)設(shè)計(jì)師13人，利用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式相同或不同任務(wù)的設(shè)計(jì)師之間的協(xié)調(diào)都需要建立相應(yīng)的渠道，復(fù)雜且可操作性較低，而利用BIM設(shè)計(jì)師可獨(dú)立完成并更新各自設(shè)計(jì)任務(wù)，通過BIM工作集實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)；在某可拆分并要求各單元進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)的建筑群設(shè)計(jì)中，42名參與建筑師可在分別完成單體設(shè)計(jì)的同時(shí)相互連接彼此的鏈接模型，完成階段性的協(xié)調(diào)，保證建筑群設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，由此可見BIM的應(yīng)用使深化設(shè)計(jì)的效率和溝通都得到強(qiáng)化，對(duì)案例項(xiàng)目參與設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師調(diào)查問卷信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示，可見現(xiàn)階段BIM在建筑設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已經(jīng)被廣泛認(rèn)可。

4 BIM在建筑方案模型設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用

此階段BIM的應(yīng)用主要表現(xiàn)以下方面：日照分析方面BIM的應(yīng)用可利用Revit Architecture軟件日照分析功能，從靜止、一天、多天、照明四個(gè)角度直觀的判斷自然光對(duì)建筑項(xiàng)目及周圍環(huán)境設(shè)計(jì)的影響，如果設(shè)計(jì)師需要分析的具體數(shù)據(jù)，可以通過文件將具體的數(shù)據(jù)導(dǎo)出；工程量分析方面，由于工程量分析直接關(guān)系到設(shè)計(jì)師能否準(zhǔn)確的估算各部分材料工程量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)建筑成本的有效控制，所以在建筑方案設(shè)計(jì)階段具有重要的意義，應(yīng)用BIM中Revit Architecture軟件的明細(xì)表功能，可以使設(shè)計(jì)模型中的圖原屬性參數(shù)得到集中統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而對(duì)建筑各構(gòu)件的材料用量實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)；其他分析主要指環(huán)境、概念體塊、造價(jià)、結(jié)構(gòu)、施工方法、新材料分析等，這些分析雖然在建筑設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范中沒有明確的規(guī)定，但對(duì)于提升建筑設(shè)計(jì)方案具有不可忽視的作用。

表1 案例項(xiàng)目參與設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師調(diào)查問卷信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果

5 BIM在建筑方案設(shè)計(jì)成果表達(dá)與實(shí)現(xiàn)過程中的應(yīng)用

在此階段應(yīng)用BIM的功能主要表現(xiàn)在以下方面：圖紙創(chuàng)建過程中BIM可直接利用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)、基本視圖和詳圖等生成圖紙，舍去了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中人工手繪圖紙的步驟，不僅效率明顯提升，而且準(zhǔn)確性更有保證；在三維渲染圖創(chuàng)建過程中BIM可直接從各角度生成，并實(shí)現(xiàn)了三維渲染圖的直接導(dǎo)出，使三維渲染圖的交流、對(duì)比等環(huán)節(jié)更加便利、限制因素縮減，由此可見建筑設(shè)計(jì)方案的表達(dá)和實(shí)現(xiàn)更加充分。

6 結(jié)論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到建筑方案設(shè)計(jì)在建筑全生命周期內(nèi)的重要性，并在BIM推廣應(yīng)用的過程中，有意識(shí)的將兩者相結(jié)合，以此提升建筑方案設(shè)計(jì)的水平，實(shí)踐證明BIM應(yīng)用于建筑方案設(shè)計(jì)過程，對(duì)提升其設(shè)計(jì)效率、改善設(shè)計(jì)質(zhì)量、促進(jìn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新等各方面都有明顯的效果，應(yīng)推廣應(yīng)用。

[1]姜?jiǎng)Ψ澹瓸IM技術(shù)在建筑方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D]．青島：青島理工大學(xué)，2012．

[2]梁波．基于BIM技術(shù)的建筑能耗分析在設(shè)計(jì)初期的應(yīng)用研究[D]．重慶：重慶大學(xué)，2014．

[3]黃亞鵬．基于BIM技術(shù)的建筑方案階段被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)研究[D]．重慶：重慶大學(xué)，2014．