论BIM技术在未来建筑设计应用中的技术难题与解决对策

【摘要】BIM技术对未来建筑设计的促进作用表现在其具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性方面。但BIM技术对未来建筑设计的应用中存在着应用软件问题、标准问题、应用模式问题等，需要通过BIM技术与各参与方相互合作、实施BIM的不同设计阶段、进行协同设计、进行协同作业、推进BIM服务商加以解决。

【关键词】BIM技术；建筑设计；技术难题；解决对策

一、BIM技术及其对未来建筑设计的促进作用

BIM技术（建筑信息模型Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立。BIM技术在上世纪90年代起源于国外，其基本思想是在计算机上进行建筑设计时，不再是对线段、弧线、圆等基本图元进行操作，而是对带有属性信息的建筑构件进行操作。BIM技术的核心是基于该技术的建筑工程应用软件，典型的基于BIM技术的建筑工程应用软件有美国Autodesk公司的Revit系列软件，匈牙利Graphisoft公司的ArchiCAD软件等。

目前，BIM技术已经在学术界、建筑界和软件开发商中获得共识，并在国外建筑行业进行广泛应用。BIM技术是一个提供协同设计、提高设计效率的得力工具平台，能有效提高建筑设计效率和设计品质。[1]BIM技术对未来建筑设计的促进作用表现在其具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性方面。可视化即“所见所得”的形式，BIM技术提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前。BIM的协调作用很广泛，除了解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如电梯井布置与其他设计布置及净空要求的协调，防火分区与其他设计布置的协调，地下排水布置与其他设计布置的协调等。模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。优化和BIM也不存在实质性的必然联系，事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，但在BIM的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。可出图性方面，BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸及一些构件加工的图纸，而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出图纸，如综合管线图等。

二、BIM技术在我国未来建筑设计应用中可能遇到的技术难题

自Autodesk公司提出BIM概念以来，我国建筑业积极学习并使用该技术。目前国内多数大型设计院都在使用或正尝试使用BIM技术进行协同设计，但中小设计院使用BIM相对较少。综合来看，BIM技术在我国可能遇到的技术难题有：

1.应用软件问题

发达国家基于BIM技术的软件已经比较成熟，多数软件已经进入我国市场，但仅仅依靠它们是不够的。一方面，这些软件目前还不能很好地满足我国设计规范的要求，另一方面，也是最重要的方面，是我国必须形成有自主知识产权的应用软件，这样不仅可以制造新的经济增长点，也可以避免受制于人。目前在国家“十一五”支撑计划中已经包含了这样的应用软件的研究课题，在产业政策中也需要体现出对发展基于BIM技术的重视，以便推动我国企业发展这方面的技术。

2.标准问题

BIM技术促使建筑设计业发生翻天覆地的变化，形成一次前所未有的信息革命。[2]目前作为BIM数据标准，IFC标准在国际上已日趋成熟，在此基础上，美国提出了NBIMS标准。在美国，由于像Autodesk这样的大型软件开发商提供了成套的软件，软件之间可以直接交换数据，因而这样的标准的重要性没有体现出来。实际上，因为BIM数据将应用于建筑工程的全生命期，时间跨度大多均为50年以上，从长远看，依靠某一个厂商支持的数据标准是不可取的。对于我国，因为没有像Autodesk这样的大型软件开发商，所以需要鼓励更多的软件参与到基于BIM的应用软件开发中，为此颁布数据标准可以保证应用软件的数据互通。目前，在这方面我国只是引进了IFC标准的平台部分，对国外标准的研究还比较薄弱，结合我国建筑工程的实际对标准进行拓展的工作更加缺乏。同时，业界也应该意识到，在实际过程中，不仅需要像IFC一样的技术数据标准，还需要较高层次的应用标准，例如三维建筑设计标准，才能更好地满足BIM技术的应用需求。

3.应用模式问题

应用模式问题可以再划分为两个方面：一方面是技术应用模式，现实中容易走向两个极端，一个极端是，只是小打小闹地在建筑工程的局部环节应用BIM技术，例如只将其应用于进行碰撞检测，这样做不利于充分地利用BIM技术带来的、可以共享三维模型数据的好处；另外一个极端是，动辄求大求全，恨不得用一个软件或少数几个软件解决建筑工程施工阶段、甚至全生命期的所有问题。这也没有必要，因为任何事情都不可能尽善尽美，任何人均不可以包打天下。解决这样的问题的关键是去实践，只要能够满足实际要求，即可以作为有效的技术。另一方面是实践应用模式。上述IPD模式即是一个成功的例子。IPD模式把业主、设计方、总承包商和分包商集合在一起，通过利用BIM技术，可以在建筑工程中收到很好的效果。即使在国外，也是通过摸索，最终形成了相应的合约模板，才使得IPD的推广应用成为可能。在我国，这样做能够收到预期的效果，还不好说。在我国，即使解决了BIM的技术问题，为推广IPD还需要完成很多工作。这主要是因为，我国建筑工程的发包模式、相关法规和政策与国外均不尽相同。当然，只要勇于实践和探索，通过努力，完全有可能创造出适合我国情况、更加有效的应用模式。

4.设计方的障碍

来自设计方的不利因素主要有三个方面：一是设计单位使用BIM技術需投入一定的时间和资金来建立设计工作新流程，培养具有BIM理念和技术的设计人员，同时要加大设施费投入。二是设计方对于同一工种之间的协作设计基本都可以实现，但在不同工种之间进行协调存在一定难度。三是建筑师和工程师设计理念的转变不容易。从2D设计到3D设计，从相对独立的设计到协同设计，实现BIM技术要求设计师们完成两个转变。思维定势在短时间里改变确非易事。

5.来自BIM技术支持的障碍

BIM软件供应商由于各种原因不可能对国内客户提供长期并充分的技术支持，国内客户需求的差异性和建设项目的单一性导致BIM技术推广困难。

三、BIM技术在建筑设计应用中技术难题的解决对策

解决以上问题，要从我国现有的技术基础背景出发，着力做好以下工作：

1.使BIM技术与各参与方相互合作

BIM技术要与各参与方进行相互合作，构成BIM技术系统。各参与方的相互合作会促使BIM技术在内容上更加丰富、功能上不断完善，通过系统的开放性与交互性不断提升BIM技术的运用范围和应用领域。软件公司、设计院、科研院校以及业主承包商相互沟通，相互了解需求，实现彼此所需要的功能，最终不断推动BIM技术的发展。BIM技术一开始是指一种设计理念和工作模式。BIM技术使用的主力是设计机构，其社会认同度和发展生命力，来自设计领域的普遍应用，并不断在使用中促进其功能完善、技术更新。

2.实施BIM的不同设计阶段

建筑设计阶段实施BIM的最终结果一定是所（下转第251页）（上接第236页）有设计师将其应用到设计全程。但在目前尚不具备全程应用条件的情况下，局部项目、局部专业、局部过程的应用将成为未来过渡期内的一种常态。因此，根据具体项目设计需求、BIM团队情况、设计周期等条件，可以选择在以下不同的设计阶段中实施BIM。比如：概念设计阶段：在前期概念设计中使用BIM，在完美表现设计创意的同时，还可以进行各种面积分析、体形系数分析、商业地产收益分析、可视度分析、日照轨迹分析等。方案设计阶段：此阶段使用BIM，特别是对复杂造型设计项目将起到重要的设计优化、方案对比（例如曲面有理化设计）和方案可行性分析作用。同时建筑性能分析、能耗分析、采光分析、日照分析、疏散分析等都将对建筑设计起到重要的设计优化作用。施工图设计阶段：对复杂造型设计等用二维设计手段施工图无法表达的项目，BIM则是最佳的解决方案。当然在目前BIM人才紧缺、施工图设计任务重、时间紧的情况下，不妨采用BIM+AutoCAD的模式，前提是基于BIM成果用AutoCAD深化设计，以尽可能保证设计质量。专业管线综合：对大型工厂设计、机场与地铁等交通枢纽、医疗体育剧院等公共项目的复杂专业管线设计，BIM是彻底、高效解决这一难题的唯一途径。可视化设计：效果图、动画、实时漫游、虚拟现实系统等项目展示手段也是BIM应用的一部分。

3.进行协同设计

专业内3D协同设计：是一种数据级的实时协同设计模式。即工作组成员在本地计算机上对同一个3D工程信息模型进行设计，每个人的设计内容都可以及时同步到文件服务器上的项目中心文件中，甚至成员间还可以互相借用属于对方的某些建筑图元进行交叉设计，从而实现成员间的实时数据共享。专业间3D协同设计：当每个专业都有了3D工程信息模型文件时，即可通过外部链接的方式，在专业模型（或系统）间进行管线综合设计。这个工作可以在设计过程中的每个关键时间点进行，因此专业间3D协同设计和2D协同设计同样是文件级的阶段性协同设计模式。

4.进行协同作业

协同作业是设计之外的各种设计文件与办公文档管理、人员权限管理、设计校审流程、计划任务、项目状态查询统计等的与设计相关的管理功能，以及设计方与业主、施工方、监理方、材料供应商、运营商等与项目相关各方，进行文件交互、沟通交流等的协同管理系统。它是提升全产业链各环节效率的重要手段。

5.推进BIM服务商

BIM服务商在项目设计中扮演着“辅助设计”、“协助设计”、“技术支持”3种角色。随着BIM在工程建设行业的普及应用，BIM服务将成为继效果图设计服务、模型制作服务等之后又一种新型的服务于建筑设计，且和建筑设计配合更加紧密的服务类型。

参考文献

[1]肖良丽，等.浅析BIM技术在建筑工程设计中的应用优勢[J].工程建筑与设计，2013（1）：74.

[2]王艺瑶.BIM技术的应用[J].江西建材，2015（5）：32.

作者简介：宋翔宇（1979—），女，河南新乡人，郑州市建筑设计院工程师，主要从事建筑设计研究。