BIM在建筑方案設(shè)計過程中的應(yīng)用研究

韋江萍

（福州外語外貿(mào)學(xué)院 工程系，福建 福州 350202）

1 引言

信息通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，帶來經(jīng)濟社會的發(fā)展變化，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及企業(yè)的進(jìn)步，作為重要的技術(shù)手段與動力支撐因素，其在每一個業(yè)務(wù)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型升級與高速發(fā)展過程中起到了關(guān)鍵作用.不過，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)當(dāng)前在建筑領(lǐng)域表現(xiàn)出應(yīng)用不深入，不廣泛且不成熟的特點，在競爭異常激烈的現(xiàn)實背景下，通過網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的應(yīng)用提升其競爭力，促進(jìn)建筑設(shè)計行業(yè)朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展.

2002年，作為三維設(shè)計、工程及娛樂軟件的領(lǐng)導(dǎo)者，歐特克有限公司提出BIM，即建筑信息模型，此后，BIM在工程建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸擴散，并得到了該領(lǐng)域的廣泛認(rèn)可，將BIM應(yīng)用于工程建設(shè)項目實踐的國家逐漸增多.2003年，我國就有相關(guān)人員開始對BIM相關(guān)理論進(jìn)行研究，當(dāng)然也有不少人開始將其應(yīng)用于實踐中來，并涌現(xiàn)出一批成功的案例，這些理論與實踐探索，為我國的BIM的推廣與應(yīng)用積累了比較豐富的實踐經(jīng)驗.

從生命周期看，建筑方案的設(shè)計階段處項目的開端，這一階段主要是對項目的未來做規(guī)劃設(shè)計，通常來說相對比較短，而且投資比重少，一般不足整個項目總投資的5%，然而其重要性卻無可取代，決定著整個項目的絕大部分內(nèi)容，而且影響到項目從開始直至其消失的整個生命周期全過程，可謂影響深遠(yuǎn).建筑項目設(shè)計方案的質(zhì)量直接決定著項目施工能環(huán)節(jié)的順利開展，進(jìn)而影響著建筑項目竣工后的運營與使用.所以，在建設(shè)方案設(shè)計環(huán)節(jié)就開始推廣應(yīng)用BIM技術(shù)，就顯得非常重要，也是探索應(yīng)用BIM優(yōu)勢的關(guān)鍵.

2 BIM的概念及其技術(shù)特點

2.1 BIM的概念

BIM就是Building Information Modeling的首字母的簡略縮寫，中文意為建筑信息模型，這也是目前國內(nèi)的統(tǒng)稱.BIM技術(shù)是應(yīng)用于建筑工程的設(shè)計、建設(shè)施工及其管理過程中的一種數(shù)據(jù)信息化工具，該技術(shù)將建設(shè)項目中從項目開始到建筑消失的整個生命周期過程中所有的數(shù)據(jù)信息存儲進(jìn)參數(shù)模型中，這樣就可以實現(xiàn)建筑項目全過程的項目信息的交換與共用.對于從事相關(guān)項目管理的人員來說，應(yīng)用BIM可以及時準(zhǔn)確的應(yīng)對工程項目的全過程各階段中可能出現(xiàn)的任何狀況，還可以為工程項目的各個參與方提供一個協(xié)同工作的平臺，可以明顯提高生產(chǎn)效率，有效降低工程項目成本，縮短工程項目建設(shè)周期.

2.2 BIM技術(shù)的特點

2.2.1 信息的集成性和聯(lián)動性

BIM通常是由三維立體的空間模型，以及與之有一定的內(nèi)在關(guān)系的，完整統(tǒng)一的語義信息組成的一種的數(shù)字化的建筑項目信息模型.這種表達(dá)方式利用數(shù)據(jù)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，建立并實現(xiàn)信息的組織與管理，其本質(zhì)是一種管理方式.

2.2.2 協(xié)調(diào)性和一致性

BIM技術(shù)的軟件系統(tǒng)是建立在數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)上的一個三維立體模型.一旦三維立體模型建立后，各項目間的聯(lián)系也就建立起來，并可實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)信息之間的充分互動、互通與共享.這就可以避免時差或者空間差異，確保項目各方及各階段的協(xié)調(diào)性、統(tǒng)一性與一致性.

2.2.3 建筑設(shè)計參數(shù)化

模型之間、所有圖元之間通過人為的設(shè)置或者系統(tǒng)自動創(chuàng)建的聯(lián)系就是所謂的參數(shù)化.參數(shù)化的存在能夠為BIM提供一個基本工作平臺，項目中需要優(yōu)化的，就可以通過這一平臺進(jìn)行便捷的調(diào)整，且優(yōu)化調(diào)整后的內(nèi)容，可以在該項目所在數(shù)據(jù)庫中顯現(xiàn)出來.

3 BIM應(yīng)用對建筑方案設(shè)計過程的影響

3.1 調(diào)整了設(shè)計流程

BIM應(yīng)用對設(shè)計流程的影響主要體現(xiàn)在工作量的轉(zhuǎn)移方面.在傳統(tǒng)的設(shè)計流程中，施工圖設(shè)計階段的份最重，工作量最大.設(shè)計過程中應(yīng)用BIM對工作量的分布產(chǎn)生了巨大影響.BIM可以實現(xiàn)自動更新，這樣就能有效地減少因關(guān)聯(lián)性低與一致性差而帶來的工作的重復(fù)的問題.標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計功能與自動生成功能，促使應(yīng)用BIM軟件制圖耗時大為縮短，進(jìn)而優(yōu)化了設(shè)計過程及其工作量.

3.2 優(yōu)化了設(shè)計方法

BIM不論是從理論層面還是實踐層面都為建筑設(shè)計方法的優(yōu)化提供支撐.BIM模型修便捷，表達(dá)方式直觀，集合了手工畫與模型設(shè)計方法的長處.BIM模型可以自動生成圖紙，這給建筑師帶來極大的便利，建筑師得到了解脫，可以不再繪制圖紙了，從根本上改變了建筑設(shè)計方法.而且BIM還使得建筑設(shè)計由粗放型向集中型轉(zhuǎn)變，應(yīng)用了BIM設(shè)計方法之后，使得建筑領(lǐng)域不再各自為政，由不同步設(shè)計變?yōu)橥皆O(shè)計，由松散粗放型設(shè)計變?yōu)榫o密集成型設(shè)計.

3.3 拓展了空間思維

BIM這一建筑設(shè)計工具的運用使得建筑方案的設(shè)計工作，可以從構(gòu)思階段開始就能夠?qū)崿F(xiàn)空間與形體的統(tǒng)一性.BIM模型彌補了透視草圖與實體模型的設(shè)計不足，三維數(shù)字虛擬技術(shù)統(tǒng)一了建筑外觀和空間形態(tài)研究.建筑師應(yīng)用BIM軟件提供的相機功能設(shè)置角度進(jìn)行人視點的空間形象打磨，制作虛擬漫游動畫，來從整體上研究建筑項目的空間序列.

4 BIM在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 BIM在建筑設(shè)計中的應(yīng)用模式

在建筑設(shè)計的初期階段，根據(jù)待設(shè)計的建筑物對其周邊環(huán)境的影響，進(jìn)行建筑物場地的規(guī)劃設(shè)計.在建筑設(shè)計的這一階段，可將體量模型導(dǎo)入到BIM軟件進(jìn)行修訂與完善，并以此為基礎(chǔ)來規(guī)劃設(shè)計建筑項目方案，確保前期分析研究工作可以指導(dǎo)建筑設(shè)計工作.設(shè)計方案敲定后，就可以用BIM模型優(yōu)化提升前期方案，設(shè)計師就有更多的時間與精力投入到利用并優(yōu)化建筑空間等核心工作，加之三維協(xié)同模式對方案的優(yōu)化深化，信息傳遞更快捷，而且還可以大大提高建筑設(shè)計的效率與質(zhì)量.將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計過程中，并建立統(tǒng)一協(xié)同的標(biāo)準(zhǔn)，能夠有效協(xié)調(diào)各專業(yè)設(shè)計方案.

4.2 BIM在建筑設(shè)計中應(yīng)用的技術(shù)方法

4.2.1 協(xié)同設(shè)計的工作模式

基于BIM模型的統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性、關(guān)聯(lián)性及高度的共享，并充分利用數(shù)據(jù)信息.建筑設(shè)計單位創(chuàng)建基于BIM技術(shù)的工作平臺是BIM技術(shù)應(yīng)用的核心.BIM技術(shù)工作協(xié)同平臺的應(yīng)用，可有效地控制并管理相關(guān)數(shù)據(jù)，可以完整地存儲各類數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確傳遞的相關(guān)信息，可為建筑工程項目的各方提供工作協(xié)同環(huán)境，確保數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性與統(tǒng)一性.建筑設(shè)計單位的BIM協(xié)同共享的工作模式的具體設(shè)計時，通常會根據(jù)企業(yè)的具體實際情況，包括企業(yè)實力、管理特點及設(shè)計方式等，或應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息化或者簡單的文件夾的共享等.BIM為相關(guān)各方創(chuàng)造一個統(tǒng)一協(xié)同共享的工作氛圍，優(yōu)化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與業(yè)務(wù)流程，提升工作的協(xié)同性，還有助于提升設(shè)計的質(zhì)量.

4.2.2 工作標(biāo)準(zhǔn)及模板

建筑設(shè)計單位在BIM應(yīng)用過程中會產(chǎn)生眾多構(gòu)件，這些構(gòu)件經(jīng)過加工處理后成為可反復(fù)用的資源；有效開發(fā)并合理利用這些構(gòu)件資源，將使得BIM的實施成本大大地縮減，BIM技術(shù)所帶來的效率價值得以充分實現(xiàn).同時通過建立優(yōu)化完善建筑設(shè)計單位的構(gòu)件管理制度，能確保構(gòu)件資源庫的整體規(guī)劃，促使構(gòu)件實現(xiàn)模塊化、通用化與系列化.經(jīng)過持續(xù)規(guī)范有效的維護管理，構(gòu)件資源就會變?yōu)樵O(shè)計單位的一種寶貴資產(chǎn)，可以在建筑設(shè)計中共享共用.當(dāng)然，現(xiàn)實BIM構(gòu)件庫要根據(jù)實際情況，調(diào)整設(shè)置相關(guān)的使用及管理權(quán)，避免帶來一些不必要的問題與麻煩.

4.2.3 模型分級要求

根據(jù)建筑設(shè)計的不同階段，確定BIM模型需求狀況及應(yīng)用范圍，形成模型深度等級規(guī)定，明確構(gòu)件的合適深度，并匹配好構(gòu)件深度與模型深度.劃分BIM模型等級，整合包含資源數(shù)據(jù)、族模型對象與專業(yè)模型對象的三個層次的模型架構(gòu)，通?？梢詣澐纸ㄖ?、結(jié)構(gòu)與設(shè)備三類，但在實際中可以根據(jù)業(yè)務(wù)情況，來開展更加詳細(xì)專業(yè)的等級劃分，而且還可以針對不同信息維度及專業(yè)深度省，進(jìn)行排練組合.在BIM應(yīng)用中，每個BIM模型深度等級編號表示其所具有的信息詳細(xì)程度.

4.2.4 數(shù)據(jù)傳遞方式

由于建筑設(shè)計的階段與要求存在差異，建筑信息模型就有了深度分級，這就必然要求解決好不同階段相關(guān)數(shù)據(jù)信息的傳遞工作.有效利用BIM模型數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各階段的數(shù)據(jù)傳承，使得建筑信息模型貫穿于設(shè)計的每一步.數(shù)據(jù)信息的連續(xù)傳遞，實現(xiàn)了BIM整個過程均為三維設(shè)計，在施工階段利用設(shè)計階段的數(shù)據(jù)模型，按照施工建設(shè)的要求，整理、拆分與深化模型，梳理、完善并細(xì)化模型資源，滿足施工階段BIM應(yīng)用需求.將施工階段所需要的構(gòu)件加到BIM數(shù)據(jù)模型之中，應(yīng)用完善的BIM模型，模擬施工方案，做好工作計劃與安排，促使施工方案更加合理、系統(tǒng)與完整.在運維階段，設(shè)計是按規(guī)則搭建模型，可很好地利用現(xiàn)有的BIM模型，并優(yōu)化設(shè)計運維.根據(jù)系統(tǒng)提取信息，根據(jù)空間功能類型準(zhǔn)確定位，后期可依據(jù)實際情況，進(jìn)一步完善模型中的信息.

〔1〕黃亞斌.BIM技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用實現(xiàn)BIM技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用實現(xiàn)[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2010（04）.

〔2〕李恒，郭紅領(lǐng)，黃霆，陳鏡源，陳景進(jìn).BIM在建設(shè)項目中應(yīng)用模式研究[J].工程管理學(xué)報，2010（05）.

〔3〕楊宇，尹航.美國綠色BIM應(yīng)用現(xiàn)狀及其對中國建設(shè)領(lǐng)域的影響分析[J].中國工程科學(xué)，2011（08）.

〔4〕張建平，余芳強，李丁.面向建筑全生命期的集成BIM建模技術(shù)研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2012（01）.

〔5〕呂曉，高洋.BIM在住區(qū)建筑設(shè)計中的應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2012（03）.

〔6〕姜劍峰，BIM技術(shù)在建筑方案設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].青島理工大學(xué)，2012.

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

〔8〕潘平.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用與研究[D].華中科技大學(xué)，2015.

〔9〕黃亞斌.BIM技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用實現(xiàn)[J].建筑工程信息技術(shù)，2016.

〔10〕李東晉，莫文靜.BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用研究[J].重慶建筑，2017（02）.