基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計流程研究

文/蔡玉華，中國人民大學(xué)

建筑工程的設(shè)計是協(xié)同設(shè)計，在多個專業(yè)設(shè)計師的共同作用下來完成建筑工程的專業(yè)設(shè)計，以往整個建筑工程設(shè)計通常采取二維空間的平面模式，各個專業(yè)設(shè)計師緊緊圍繞二維圖紙展開建筑施工圖的設(shè)計。在現(xiàn)代信息技術(shù)的日益發(fā)展的今天，三維技術(shù)也逐漸開始被應(yīng)用到建筑設(shè)計領(lǐng)域，有效促進(jìn)了建筑設(shè)計思維的轉(zhuǎn)變，有效的增強(qiáng)了建筑設(shè)計各部門之間的溝通協(xié)調(diào)，三維空間的優(yōu)點也為施工圖紙的設(shè)計、修改提供了重要參考支持，在建筑設(shè)計過程中有效節(jié)省了各類消耗?；诖?，文章就基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計流程打造問題進(jìn)行探究。

1 建筑信息模型基本概述

建筑信息模型是指在信息科技發(fā)展下，借助三維設(shè)計和一系列工程軟件所打造的一種可視化數(shù)字建筑模型，從而為建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工管理、開發(fā)商運行等各環(huán)節(jié)人員的操作提供重要平臺支持，引導(dǎo)他們借助三維模型來對建筑項目進(jìn)行設(shè)計、建設(shè)和運營管理。

在經(jīng)濟(jì)全球化的影響下，BIM技術(shù)開始被我國建筑設(shè)計團(tuán)隊所認(rèn)識，各個設(shè)計團(tuán)隊和地產(chǎn)公司紛紛打造了BIM技術(shù)小組，其中涵蓋國內(nèi)外多個先進(jìn)設(shè)計團(tuán)隊等，就整個建筑項目的策劃、設(shè)計、招投標(biāo)、施工、租賃、銷售、運營維護(hù)、改造升級等進(jìn)行了優(yōu)化。BI M技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域中的應(yīng)用逐漸改變了項目參與各方的協(xié)作方式，提升了整個建筑企業(yè)的工作效率。

在建筑信息模型中，協(xié)同是整個建筑信息模型打造的核心，協(xié)同和技術(shù)是建筑信息模型實施的重要關(guān)鍵，二者彼此依賴。在建筑項目設(shè)計的過程中各部門人員互相協(xié)作能夠?qū)⒉煌瑢I(yè)的建筑信息模型進(jìn)行鏈接，提升建筑設(shè)計成果的利用率。在建筑信息模型的作用下會改變當(dāng)前協(xié)同設(shè)計線型工作模式，打造一種涵蓋建筑設(shè)計、施工、管理、運營等多方面的建筑設(shè)計工作模式。

2 基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計對象和理論基礎(chǔ)

2.1 研究對象

基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計所研究的范圍涵蓋建筑初步設(shè)計、建筑專業(yè)、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及MEP專業(yè)的施工圖設(shè)計。在新時代的影響下，建筑設(shè)計經(jīng)歷了一個全行業(yè)的變革——建筑信息化。在變革的過程中，多個地區(qū)制定了建筑信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同工作方式逐漸被人們?nèi)魏魏徒邮堋Ｎ恼滤芯康慕ㄖ畔⒛Ｐ投嘣獏f(xié)同設(shè)計包含建筑結(jié)構(gòu)、M EP等多個專業(yè)協(xié)同設(shè)計流程。

2.2 理論基礎(chǔ)

基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計不是簡單的設(shè)計發(fā)明或者創(chuàng)造，而是綜合協(xié)同學(xué)、社會學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、管理學(xué)等知識共同組成。協(xié)同設(shè)計和一般意義上的合作設(shè)計不同，而是在信息化社會中以人們協(xié)同工作方式為基本背景，以計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的，能夠滿足人們需求和勞動方式的特點?；诮ㄖ畔⒛Ｐ偷慕ㄖ鄬I(yè)協(xié)同設(shè)計理論充分考慮了可持續(xù)發(fā)展的思想，能夠幫助建筑施工和設(shè)計人員站在新的角度和立場上來審視建筑、結(jié)構(gòu)和MEP等專業(yè)的關(guān)系。

2.3 研究意義

建筑行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，建筑行業(yè)發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)步存在密切關(guān)聯(lián)。當(dāng)前，我國建筑行業(yè)發(fā)展快速，為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。在信息化的今天，怎樣利用建筑信息技術(shù)來更好的促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展是每一個建筑行業(yè)工作者需要思考和解決的問題。在以往的建筑施工往往采取的是單線設(shè)計模式，建筑施工工作量較大。而在建筑信息模型的作用下則是能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)化施工，打破各個專業(yè)之間的施工阻礙。

3 基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計流程

基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計流程將建筑、結(jié)構(gòu)、MEP工程、開發(fā)商、最終用戶所提供的信息集成在一個虛擬的三維模型上，從而為建筑工程的施工設(shè)計、建造、運營管理等提供重要參考支持。

圖一：基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計流程圖

基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計流程具體體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，制定用于指導(dǎo)該項目團(tuán)隊的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計協(xié)調(diào)規(guī)劃，確定項目整體計劃，要求各個專業(yè)設(shè)計師能夠明確各階段的具體工作任務(wù)。其次，在任務(wù)范圍內(nèi)核查各個階段的施工設(shè)計質(zhì)量，減少因為施工不明確而引發(fā)的一系列問題。最后，明確各個專業(yè)設(shè)計師的工作權(quán)限，在施工過程中避免對某一個項目重復(fù)設(shè)計，提升工程設(shè)計成效。基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計流程情況如圖一所示。

3.1 打造初步建筑信息模型

打造初步建筑信息模型的時候需要考慮體量關(guān)系，通過提升模型的精確度來滿足系建筑項目的基本功能要求，之后通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來將工程項目BIM模型信息共享給專業(yè)的設(shè)計師。

3.2 建筑信息模型平臺的選擇

建筑信息模型協(xié)同設(shè)計應(yīng)用需要根據(jù)建筑項目施工不同階段來有選擇的進(jìn)行，在應(yīng)用多類軟件的情況下根據(jù)設(shè)計項目的需求來選擇適合的軟件平臺。在建筑信息模型平臺的選擇上不僅要考慮實際工程的設(shè)計需求、設(shè)計人員工作素養(yǎng)，而且還需要注重軟件供應(yīng)商的支持力度和后續(xù)培訓(xùn)指導(dǎo)，增強(qiáng)各個軟件之間的信息共享和交互功能。

3.3 建筑信息模型的細(xì)化

在以往建筑信息模型打造的基礎(chǔ)上根據(jù)需要制定多專業(yè)協(xié)同設(shè)計協(xié)同規(guī)劃，專業(yè)設(shè)計師可以根據(jù)社會需要來打造一個專業(yè)的建筑設(shè)計平臺。在具體施工操作的時候，建筑設(shè)計師可以按照MEP和建筑結(jié)構(gòu)要求來對工程施工項目進(jìn)行優(yōu)化，具體涵蓋建筑的厚度、門窗的尺寸大小、門窗的類型等。在建筑信息模型的作用下，建筑設(shè)計師可以清晰的看到整個建筑結(jié)構(gòu)和MEP圖紙，從而更為精準(zhǔn)的確定建筑門窗開口大小、建筑房間布局大小、建筑樓梯安排等情況。

3.4 審查協(xié)調(diào)設(shè)計

在以往的建筑工程設(shè)計中，各個專業(yè)設(shè)計人員的工程設(shè)計僅僅圍繞施工圖紙的內(nèi)容進(jìn)行，在施工圖紙設(shè)計完成之后以人工方式來對施工設(shè)計圖紙進(jìn)行全方位的審核。這種設(shè)計方式比較繁瑣，在無形中浪費了較多的人力、物力和財力，且在具體設(shè)計的過程中難免還會出現(xiàn)一些疏漏。在建筑信息模型的作用下，計算機(jī)能夠自動高效的完成各個項目的核查，減少項目設(shè)計的沖突。

3.5 重復(fù)修改和優(yōu)化設(shè)計

在碰撞檢查和協(xié)調(diào)設(shè)計的過程中如果發(fā)現(xiàn)了施工設(shè)計問題則是需要重新返回到相關(guān)的建筑信息模型中，在各個專業(yè)部門的綜合協(xié)商作用下來優(yōu)化建筑設(shè)計信息模型。

4 基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計案例分析

建筑信息模型在某圖書館和辦公樓建筑設(shè)計中得到了應(yīng)用，在應(yīng)用的過程集中智慧探討和分析了基于建筑信息模型的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計分工工作流程。

文章所研究的項目工程占地面積在32000平方米，建筑本身兼具公共圖書館和高校圖書館功能，在使用的過程中面向全體大眾，能夠滿足各種類型讀者的讀書需求，還能夠為科研機(jī)構(gòu)服務(wù)管理提供重要保障支持。

在該建筑設(shè)計的過程中要著重解決好城市中心區(qū)域大型公共建筑和校內(nèi)外環(huán)境、道路交通、功能布局、空間形態(tài)優(yōu)化等問題，并借助先進(jìn)的信息科技來打造三維化、立體化的建筑設(shè)計模型?；诮ㄖ畔⒛Ｐ偷慕ㄖ鄬I(yè)協(xié)同設(shè)計內(nèi)容具體如下所示。首先，建筑設(shè)計師在設(shè)計的過程中需要全面考慮客戶的需求和任務(wù)書情況。在具體設(shè)計的時候應(yīng)用建筑信息模型創(chuàng)建初步模型，在這個過程中充分研究圖書館項目功能、區(qū)位交通等條件的限制。其次，建筑設(shè)計人員實現(xiàn)對項目的細(xì)化設(shè)計，確定建筑墻體的厚度、材質(zhì)、門窗信息等，根據(jù)整個建筑結(jié)構(gòu)、MEP等專業(yè)來確定門窗開洞位置、建筑房間布局等，優(yōu)化整個房屋建筑結(jié)構(gòu)的熱環(huán)境、聲環(huán)境和光環(huán)境等，從而使得整個工程設(shè)計達(dá)到節(jié)能的發(fā)展目標(biāo)。最后，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師將建筑BIM模型和Revit軟件的結(jié)構(gòu)模型聯(lián)系在一起，打造出一種共享模型，在整個建筑結(jié)構(gòu)模型中額外添加柱、梁、樓板、剪力墻、基礎(chǔ)構(gòu)件等，加強(qiáng)對整個工程材料使用力學(xué)性能、單元截面特點、荷載組合、支座條件的分析，從而使得整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計達(dá)到國家規(guī)范要求。

5 基于建筑信息模型的建筑多專業(yè)協(xié)同設(shè)計發(fā)展展望

5.1 應(yīng)用優(yōu)勢

第一，場地分析和建筑面積預(yù)測的優(yōu)勢。建筑設(shè)計師按照客戶的需求和任務(wù)書在Recit軟件中打造一個整體的體量模型，模型在使用的時候能夠根據(jù)建筑的功能、建筑面積、建筑容積、建筑密度等指標(biāo)來預(yù)測整個房屋建筑的可建設(shè)范圍、層數(shù)信息等，在具體使用過程中通過調(diào)整體量模型參數(shù)信息來調(diào)整整個房屋建筑的面積。第二，碰撞檢查的優(yōu)勢。在建筑信息模型的作用下能夠在較短時間內(nèi)來完成對整個工程建設(shè)的評估，及時發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)、暖通、水電等問題。并采取有效的方式來處理問題。

5.2 應(yīng)用難點

在施工圖紙設(shè)計的過程中雖然擁有大樣圖作為基本參考，但是想要提升整個建筑工程施工的精準(zhǔn)度，還需要在原有設(shè)計圖中導(dǎo)入大量的CAD圖案和復(fù)雜的玻璃幕墻。而在導(dǎo)入的過程中往往會出現(xiàn)一些無法自動連接的問題。

6 結(jié)束語

綜上所述，基于建筑信息模型的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計使得各個設(shè)計專業(yè)在利用同一個建筑信息模型的基礎(chǔ)上能夠在統(tǒng)一的平臺上來推進(jìn)建筑協(xié)同設(shè)計，確保整個建筑工程施工設(shè)計的精準(zhǔn)性和協(xié)同性，打破以往建筑模型設(shè)計的弊端。為此，在建筑行業(yè)快速發(fā)展的今天，需要相關(guān)人員在充分認(rèn)識建筑信息模型內(nèi)涵和特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合整個工程施工實際情況，就如何將建筑信息模型更好應(yīng)用到房屋建筑施工設(shè)計中進(jìn)行策略分析，旨在能夠更好的促進(jìn)整個建筑工程施工建設(shè)發(fā)展。