淺析BIM在建筑方案設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用要點(diǎn)

摘 要：傳統(tǒng)的建筑方案設(shè)計(jì)階段的工作模式是以天正CAD為核心的多專業(yè)相結(jié)合的2D工作模式，隨著工程項(xiàng)目的空間規(guī)模、外在形態(tài)和功能要求愈來(lái)愈趨于復(fù)雜化、巨大化，這種傳統(tǒng)的工作模式已經(jīng)不能很好的適應(yīng)目前建筑方案設(shè)計(jì)的整體要求。文章就方案設(shè)計(jì)過(guò)程中的概念設(shè)計(jì)階段、初步設(shè)計(jì)階段、深化設(shè)計(jì)階段、模型分析等幾個(gè)方面分別論述相對(duì)于傳統(tǒng)2D設(shè)計(jì)模式的BIM技術(shù)3D設(shè)計(jì)模式的區(qū)別，探討B(tài)IM在建筑方案設(shè)計(jì)階段業(yè)的主要應(yīng)用要點(diǎn)，為建筑師在方案設(shè)計(jì)階段更廣泛熟練應(yīng)用BIM技術(shù)提供重要參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：BIM；建筑設(shè)計(jì)；應(yīng)用；要點(diǎn)

建筑方案設(shè)計(jì)工作最初的意圖就是在項(xiàng)目施工前，合理規(guī)劃施工中的人力、物力、財(cái)力以及時(shí)間，謀求提升項(xiàng)目質(zhì)量。而傳統(tǒng)的以天正CAD為核心的多專業(yè)相結(jié)合的2D設(shè)計(jì)模式已不能滿足愈加趨于復(fù)雜的工程項(xiàng)目要求。這樣的背景下，建筑信息模型（BIM）作為一種全新的前沿技術(shù)，愈加廣泛地被國(guó)內(nèi)外業(yè)界與學(xué)術(shù)界關(guān)注。與傳統(tǒng)的2D設(shè)計(jì)模式不同，BIM對(duì)建筑工程項(xiàng)目的平面設(shè)計(jì)參數(shù)三維模型化，并對(duì)各參與方的有關(guān)信息進(jìn)行有效地綜合整合，構(gòu)建出各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的平臺(tái)，使設(shè)計(jì)成果的價(jià)值與可行性得到巨大的提升。

1 BIM概念定義

目前相對(duì)較完整的定義是美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)（NBIMS）的定義：“BIM是設(shè)施物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)；BIM是一個(gè)共享的知識(shí)資源，是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)設(shè)施的信息，為該設(shè)施從概念到拆除的全壽命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過(guò)程；在項(xiàng)目不同階段，不同利益相關(guān)方通過(guò)在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映各自職責(zé)的協(xié)同工作”[1]。

2 BIM在建筑方案設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用要點(diǎn)

就建筑方案設(shè)計(jì)而言，一般要經(jīng)過(guò)概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)深化、模型分析等幾個(gè)階段，本節(jié)就如上幾個(gè)流程分別論述BIM應(yīng)用要點(diǎn)。

2.1 概念設(shè)計(jì)階段。在前期的概念設(shè)計(jì)階段，場(chǎng)地的各種信息往往是影響設(shè)計(jì)的決策性因素。場(chǎng)地的分析主要包括地形與周邊環(huán)境這兩個(gè)方面，并在此基礎(chǔ)上考慮如何利用以及改造環(huán)境以合理地處理建筑與場(chǎng)地的關(guān)系?？墒莻鹘y(tǒng)的場(chǎng)地分析有著許多的弊端，例如主觀因素過(guò)重，大量數(shù)據(jù)處理遲緩，定量分析不足等，但是BIM的引入給了場(chǎng)地分析新的可能，通過(guò)與BIM結(jié)合的地理信息系統(tǒng)（GIS），可以對(duì)場(chǎng)地和在場(chǎng)地上擬建的建筑物的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)BIM技術(shù)虛擬成型，可迅速得出數(shù)據(jù)以支持設(shè)計(jì)，可以幫助新建項(xiàng)目做出最理想的建筑布局、場(chǎng)地規(guī)劃等[2]。這一階段，建筑師可利用BIM建模軟件創(chuàng)建與原始規(guī)劃條件相符的基地及周邊環(huán)境模型。借助該模型，建筑師可直觀地進(jìn)行對(duì)場(chǎng)地信息的分析、整理、推敲，并結(jié)合任務(wù)書(shū)中對(duì)建筑的各方面要求進(jìn)行深入分析，以確定建筑布局、體量、方位、結(jié)構(gòu)以及與場(chǎng)地的關(guān)系等基本要素。隨后利用BIM相關(guān)軟創(chuàng)建其體量模型，并進(jìn)行多方案比較分析，并結(jié)合相關(guān)建筑指標(biāo)以及BIM對(duì)日照、風(fēng)環(huán)境等模擬分析，推敲建筑形體的內(nèi)在聯(lián)系以及建筑與場(chǎng)地的關(guān)系，得出最優(yōu)概念方案。

2.2 初步設(shè)計(jì)階段。概念設(shè)計(jì)達(dá)成共識(shí)之后，將會(huì)進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段，這一過(guò)程的主要任務(wù)是按要求進(jìn)行平面流線、功能布局及結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。相對(duì)于傳統(tǒng)的天正CAD運(yùn)用點(diǎn)、線等幾何元素作為組織平面布局所使用的基本元素，BIM相關(guān)軟件Revit中使用的則是智能的建筑構(gòu)件。同時(shí)，建筑師可借助BIM的3D模擬功能漫游于建筑空間內(nèi)部，直觀的立體感受便于建筑師推敲調(diào)整項(xiàng)目的空間組織、流線布置，評(píng)價(jià)其空間與外環(huán)境的關(guān)系。另一方面，Revit軟件中，可以通過(guò)對(duì)墻體等構(gòu)件的屬性設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)的材料選擇，并可在不同的視圖中調(diào)節(jié)詳細(xì)成都以調(diào)整建筑材料的顯示模式，這是傳統(tǒng)CAD繪圖所不能達(dá)到的[3]。同時(shí)，以3D的形式直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，便于建筑師推敲調(diào)整。從而，確保建筑師意圖得到比較全面的表達(dá)。

2.3 深化設(shè)計(jì)階段。初步設(shè)計(jì)完成基本的流線、功能及形態(tài)設(shè)計(jì)后，就將進(jìn)入方案深化階段，及詳圖設(shè)計(jì)，也就是所謂的施工圖繪制。Revit軟件中的詳圖視圖功能可以實(shí)現(xiàn)詳圖與模型視圖的圖元雙向關(guān)聯(lián)，從而確保圖紙修改過(guò)程中的精確性與高質(zhì)量。Revit軟件提供的詳圖設(shè)計(jì)工具和詳圖編輯工具（如圖4）是二維的設(shè)計(jì)工具，其操作的基礎(chǔ)是從三維模型中提取的基本二維圖紙。由于模型中提取的基本二維圖紙?jiān)诤芏喾矫娌荒軡M足現(xiàn)行的施工圖標(biāo)準(zhǔn)，因此需要運(yùn)用詳圖設(shè)計(jì)工具和詳圖編輯工具對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步完善、深化，最終獲得符合施工圖出圖標(biāo)準(zhǔn)的二維圖紙[3]。另一方面，深化設(shè)計(jì)階段需要建筑師與給排水、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、暖通等專業(yè)工程師協(xié)同配合。就目前而言，協(xié)同設(shè)計(jì)多是指基于CAD文件之間的外部參照，使各專業(yè)之間的數(shù)據(jù)得到可視化共享，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)、語(yǔ)音、文字等溝通方式交流成果，討論設(shè)計(jì)修改細(xì)節(jié)，是一種雙向的線性模式，具有一定的延滯性，不能保證項(xiàng)目圖紙的變更實(shí)時(shí)地在各專業(yè)之間共享。通過(guò)BIM的介入，設(shè)計(jì)師終于有了一個(gè)高效而便捷的平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，通過(guò)BIM，可以讓分布在不同地方的不同專業(yè)的人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的連接來(lái)完成設(shè)計(jì)工作[4]，所有用戶都可以實(shí)時(shí)從中心模型共享這些修改，極大的提高了各專業(yè)的協(xié)調(diào)性。（如圖1）。

2.4 模型分析。CAD繪制的圖紙永遠(yuǎn)無(wú)法進(jìn)行智能化的分析和模擬。而運(yùn)用BIM技術(shù)創(chuàng)建的虛擬建筑模型中包含著豐富的非圖形數(shù)據(jù)信息，提取模型中的數(shù)據(jù)，導(dǎo)入分析模擬軟件中，即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、熱工性能分析、管道沖突檢驗(yàn)、防火安全檢驗(yàn)，以及能量分析、規(guī)范檢驗(yàn)、工程量分析等[5]。從而在方案設(shè)計(jì)階段就可以在各個(gè)方案中對(duì)比選擇建筑性能最優(yōu)方案，對(duì)建筑全生命周期能耗、工程量、施工方式進(jìn)行全方位把控，減少了人工操作潛在的錯(cuò)誤，極為容易實(shí)現(xiàn)工程量信息與方案的一致。

3 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)的應(yīng)用大力推動(dòng)了建筑信息技術(shù)發(fā)展，它的存在正改變著傳統(tǒng)的2D建筑方案設(shè)計(jì)流程，同時(shí)提升建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的集約化程度、信息關(guān)聯(lián)程度，從而大幅度提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。BIM技術(shù)的應(yīng)用不但會(huì)縮短項(xiàng)目工期，這將大幅提升工程建設(shè)項(xiàng)目的效益。從目前的發(fā)展速度來(lái)看，雖然BIM技術(shù)取代傳統(tǒng)技術(shù)還需要一定時(shí)間，但不會(huì)太長(zhǎng)。不難預(yù)測(cè)，在不遠(yuǎn)的未來(lái)，BIM技術(shù)將在工程建設(shè)領(lǐng)域掀起新的一輪技術(shù)革命，推進(jìn)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 何清華，錢(qián)麗麗，段運(yùn)峰，李永奎.BIM在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀及障礙研究[J].工程管理學(xué)報(bào)，2012，01：12-16.

[2] 王潤(rùn)生，王文略.淺析BIM在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，01：43-48.

[3] 翟建宇.BIM在建筑方案設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用研究[D].天津大學(xué)，2014.

[4] 格雷文里·F·斯塔斯基.馬戈特·麥克唐納.協(xié)作之舞：只需三步[J].建筑創(chuàng)作，2012（10）：117-128.

[5] 趙昂.BIM技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用初探[D].重慶大學(xué)，2006.

作者簡(jiǎn)介：葉青（1990.01- ），男，廣州大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，研究方向：建筑設(shè)計(jì)及其理論。