BIM在建筑方案设计过程中的应用研究

2015-03-11钟美昌王书林

建材与装饰 2015年52期

钟美昌王书林

（广东建筑艺术设计院有限公司江西分公司江西赣州 341000）

前言

BIM即物理特性和功能特性突出的数字化模型，其是建筑项目全生命周期内为决策提供可靠共享信息资源的综合，BIM利用参数化设计和信息互用性技术，可以对传统设计流程实现改善，而且在项目信息管理方面的能力得到提升，将BIM应用于建筑方案设计阶段，其可视化、协调、模拟、出图、优化等方面的优势，使传统方案设计在效率、质量、创意完成度等方面的缺陷得到弥补。

1 BIM在建筑方案概念设计阶段的应用

以北京西城区某建筑方案设计为例，其建筑面积为4738.7m2，为五层钢筋混凝土结构，主要用于教学，应用此建筑物的班级为32个，学生1592人，教师150人，要求教师办公室32间，普通教室40间，多媒体教室10间，楼梯和学生卫生间两侧各一套，电梯和教师专用卫生间右侧一套，建筑详细设计应尽量控制危险点。

此阶段BIM的应用主要表现在以下过程中：收集整理设计文件要求设计师通过大量的相关资料阅读、整理确定正确的设计方向，缩减设计失误的概率，所以此过程中应用BIM建模软件创建建筑基地和与其相关的原始规划建设条件等信息，可以提升设计师资料整理和建立联系的效率，据资料显示此步骤应用BIM，建设项目相关资料的利用价值上升近27.3%百分点；分析场地和形体中设计师要应用BIM和GIS等分析软件对项目所在场地的自然地形和建筑环境进行分析，并在可行性、建造模式等深入分析后确定建筑项目空间及平面布局、体量关系模型等基本框架，快速形成设计概念，利用GIS三维功能展现，可以使建筑设计形体与相关因素的逻辑性更加清晰，避免传统设计中大量设计软件应用中设计师间协调障碍，如3ds Max、Google SketchUp[1]。特别是GIS中添加表面有理化功能后，使GIS具备了处理复杂形体的功能，为设计分析提供的数据价值更高，由此可见GIS应用在此过程不仅有利于构建体量模型，而且有利于不同方案的比较协调，使设计的内在逻辑性和关联程度得到提升，据资料显示GIS的应用，此阶段设计时间通常缩短3～4个百分点；分析概念模型过程中应用GIS主要是对容积率、统计面积等体量关系与设计的匹配程度进行判断，进而缩减设计方案中问题的概率；体量模型深化过程中应用BIM可对体量模型的基础建筑构件进行具体设计，使建筑设计方案得到丰富，体现出设计师的建筑风格，所以业主可直接通过深化后的体量模型对建筑设计进行衡量和评价，通过数据分析发现概念设计阶段应用BIM，业主对建筑设计的满意率上升近22%[2]。

2 BIM在建筑方案初步设计过程中的应用

此阶段BIM的应用主要表现在功能空间和构建组织设计、材料表达两个方面，前者是项目任务书中明确要求的环节，BIM中所应用的Revit Architecture相比CAD都能够在完成平面切割的同时对同水平面所有空间进行展示，但Revit Architecture以智能建筑构件为主要工具，即实现旋转、漫游等，使空间和构建组织设计效果与设计者的构思更加一致；而后者在设计的过程中直接关系到建筑设计的空间感受和建筑整体的构成逻辑，应用BIM中的Revit软件可改变传统设计中设计师通过语言描述表达材料选择的形式，而是利用建筑构件的属性设置完成材料选择，使表达的准确度和规范性提升。通过调查发现，近70%的建筑设计师认为BIM应用在此过程中，建筑方案更能表达自己的设计思路[3]。

3 BIM在建筑方案深化设计过程中的应用

此阶段BIM的应用主要表现详图设计和团队间协作两个方面，前者又被称为施工图设计方案，此步骤的完成是因为Revit软件在前期创设的剖面图、平面图等基本视图并不能保证施工过程的准确性，所以设计师要结合模型视图对基本视图进行详细的设计，BIM中Revit软件为满足详细设计的需要，提供二维设计和编辑工具，如详图构件、遮罩区域、图元替代等，以此保证详图设计的准确性和全面性。而详图设计的过程中需要大量的设计师共同完成，使团队间协同显得尤为重要，BIM的应用可为设计师提供有效的系统设计平台，例如在案例这种不可拆分的大中型建筑项目设计中，要求外立面设计师8人、内部空间布局设计师5人、电梯楼梯卫生间设计师4人、场地总图设计师5人、室内外构件设计等其他专项设计师13人，利用传统设计方式相同或不同任务的设计师之间的协调都需要建立相应的渠道，复杂且可操作性较低，而利用BIM设计师可独立完成并更新各自设计任务，通过BIM工作集实现协调；在某可拆分并要求各单元进行独立设计的建筑群设计中，42名参与建筑师可在分别完成单体设计的同时相互连接彼此的链接模型，完成阶段性的协调，保证建筑群设计的质量和效率，由此可见BIM的应用使深化设计的效率和沟通都得到强化，对案例项目参与设计的设计师调查问卷信息统计结果如表1所示，可见现阶段BIM在建筑设计方案设计中的应用已经被广泛认可。

4 BIM在建筑方案模型设计过程中的应用

此阶段BIM的应用主要表现以下方面：日照分析方面BIM的应用可利用Revit Architecture软件日照分析功能，从静止、一天、多天、照明四个角度直观的判断自然光对建筑项目及周围环境设计的影响，如果设计师需要分析的具体数据，可以通过文件将具体的数据导出；工程量分析方面，由于工程量分析直接关系到设计师能否准确的估算各部分材料工程量，进而实现建筑成本的有效控制，所以在建筑方案设计阶段具有重要的意义，应用BIM中Revit Architecture软件的明细表功能，可以使设计模型中的图原属性参数得到集中统计，进而对建筑各构件的材料用量实现统计；其他分析主要指环境、概念体块、造价、结构、施工方法、新材料分析等，这些分析虽然在建筑设计相关规范中没有明确的规定，但对于提升建筑设计方案具有不可忽视的作用。

表1 案例项目参与设计的设计师调查问卷信息统计结果

5 BIM在建筑方案设计成果表达与实现过程中的应用

在此阶段应用BIM的功能主要表现在以下方面：图纸创建过程中BIM可直接利用数据库的数据、基本视图和详图等生成图纸，舍去了传统设计过程中人工手绘图纸的步骤，不仅效率明显提升，而且准确性更有保证；在三维渲染图创建过程中BIM可直接从各角度生成，并实现了三维渲染图的直接导出，使三维渲染图的交流、对比等环节更加便利、限制因素缩减，由此可见建筑设计方案的表达和实现更加充分。