论建筑设计行业中BIM技术应用

宋江涛

（河南省纺织建筑设计院有限公司　河南郑州　450000）

论建筑设计行业中BIM技术应用

宋江涛

（河南省纺织建筑设计院有限公司河南郑州450000）

BIM技术在建筑设计阶段的应用实践表明，作为智力密集型的建筑设计行业，选择更新更好的BIM技术工具进行建筑设计创作和成果制作，并不存在技术的障碍，是可行、可实现的。采用BIM技术后，设计成果的深度将远远超过传统设计模式，从项目建设精细化管理的角度，也是科学和合理的。

建筑设计；BIM技术；应用；分析

1　二维设计模式的利与弊

用2D的方式来表达3D的建筑物，导致了建筑业设计与施工两个领域的明确分工，带来了近100多年建筑业的空前繁荣和发展。二维图纸表达的出现，使得建筑设计变得更加的高效和规则，出现了标准的建造法式与设计风格，设计资源及建造中的经验得以保留，推动了建筑业的持续发展。同时，二维图纸表达方式的出现，使得设计分工与合作成为可能。建筑设计逐渐细分为建筑、结构、机电、专项等门类，设计阶段细分为方案设计、扩初设计、施工图设计、安装图设计等。通过分工，更多的人可以参与到建筑设计领域中，通过更多的智慧劳动共同推动着建筑设计行业的发展和进步。

但随着建设项目复杂性的不断加大（包括规模的增大以及建筑系统数量和复杂性的增加等），以及业主对缩短工期和控制造价、提高建筑品质的要求渐高，使得细分的建筑设计行业对于协同的效率（时间和质量）相应地也有了更高的要求。

2000年的《经济学家》报告指出，美国一年的施工开支为6500亿美元，其中，低效、错误和延期导致的开支达到2000亿美元，几乎有近1/3的开支被浪费掉。I TConstruction Best Practice指出，在英国，每年纠正由低质详图和错误指令造成的施工瑕疵的开支估计为10亿英镑（约16.6亿美元）。这种浪费和低效很大程度上缘于协调不善的图纸集导致的现场返工。这些问题恰恰是由于二维设计分工精细化而协同性不足的结果，建筑设计行业迫切需要一种更先进的技术和方法来提高协同的效率。

2　BIM建筑设计模式的特点

BIM技术作为一种更直观的可视化三维信息模型设计工具，正是应设计领域对于设计质量和协同效率更高的要求而出现的。BIM技术直观可视，使建筑师可以克服传统二维图纸的局限，在表达空间三维复杂形态方面的局限，从而极大地拓展了建筑师对建筑形态探索的可实施性，也有助于建设领域各参与方快速理解建设项目从无到有的设计过程及成果。BIM让建筑设计从二维走向了三维，并走向了数字化建造，这是建筑设计方法的一次重大转型。

BIM技术使建筑、结构、给排水、空调、电气等各个专业能够基于同一个模型进行工作，从而使真正意义上的三维集成协同设计成为可能。在二维图纸时代，各个专业间的综合协同是一个繁琐费时的工作，做得不好会经常引起施工中的反复变更。而BIM技术将整个设计整合到一个共享的建筑信息模型中，结构与设备、设备与设备间的冲突会直观地显现出来，工程师们可在三维模型中随意查看，并且能准确查看到可能存在问题的地方，并及时调整自己的设计，从而极大地避免了施工中的浪费。

BIM技术使得设计修改更容易。只要对项目作出更改，由此产生的所有结果都会在整个项目中自动协调，各个视图中的平、立、剖面图也随之自动修改。BIM技术提供的自动协调更改功能可以消除协调错误，提高工作整体质量，使得设计团队创建关键项目交付文件（如可视化文档和管理机构审批文档）更加省时省力，避免了平、立、剖面不一致等错误。

BIM技术有助于在信息的源头——建筑设计阶段，建立起科学的、能够支持建筑工程全生命周期的建筑信息模型以及相应的集成管理环境；使在建筑工程中广泛应用信息技术成为可能；帮助快速处理与建筑工程有关的各种信息，合理安排工期，控制好生产成本；记录在整个建筑工程周期中随着时间不断增长的信息量；减少建设过程中信息量在不同阶段的衔接处出现断点的情况，避免出现信息“回流”的现象。

3　BIM与建筑设计的关系

3.1BIM是建筑设计的工具

很多人认为BIM不是一个软件，它是一个概念（或理念），是一个可以提升工程建设行业全产业链各个环节质量和效率的系统工程。也有的人认为BIM是协同平台，BIM是管理。

那么，BIM究竟是什么呢？对于建筑设计整体领域而言，我们认为在很长的一段时间内，BIM都只是建筑设计的工具。建筑设计的核心是将各专业设计师的智慧成果予以正确表达，这一思想过程是任何软件都无法取代的。智慧建造与智能设计需要大量的数字化积累，还涉及知识产权等诸多问题，在较短时间内尚无法实现。在今后的很长一段时间内，BIM还是辅助建筑设计各专业设计人员设计、协同、传递的技术工具，三维协同和管理都是BIM新兴技术工具其中的功能。

只有正确理解了BIM作为设计工具的本质，才能更好地发挥人的主观能动性，才会更积极地研究与应用BIM技术，使技术与经验、智慧有机融合，产生更大的价值。

3.2工具手段改变思维和行为

虽然BIM仅仅是建筑设计的工具，但工具性能的改变，也势必影响行业环境以及行业的思维方式和流程行为。BIM与CAD不尽相同。虽同为工具，但CAD的重点在于解决单个技术人员的具体工作需求，BIM的重点在于信息的模型化共享。BIM的价值并不是简单地将二维图纸三维模型化、数字化，将数字信息进行集成，它是一种数字信息的应用，是可以用于设计、建造、管理的数字化方法，这种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程效率显著提高、风险大幅度降低。因此，BIM数字模型既包括建筑物的信息模型，又包括建筑工程管理行为的模型，将两者进行了完美的结合和组合。因此，在一定范围内，建筑信息模型可以模拟实际的建筑工程建设行为，实现项目建造、运维的预体验和管理预控。

BIM技术直观可视化、数字化、协同性强的特点，将直接引起建筑设计行业发生横向、纵向的改变。采用BIM技术后，建筑设计行业将在内部发生横向改变。这种横向的改变将增强设计流程的控制能力。过去，建筑内部情况、建设环境缺乏设计和掌控，最多是对规范条文等文件的落实，缺乏可以量化的软件，传统的物理模型和工程图根据CAD中的图形来评估建筑性能，这需要大量的人员干预和解释说明，增加了分析时间和成本。现在，BIM的应用为技术和分析质量上提供了有力的保障。利用BIM平台中的各种软件，可对建筑的通风、采光等设计进行分析和优化，还可以作出即时的分析评判，拓展设计的思考范围和深度，使得建筑更加节能环保。此外，BIM还可与众多商用分析工具集成，极大地简化日常繁重、复杂的分析工作。将建筑模型直接与分析软件相关联，可使建筑师轻松利用工具，从而在设计流程初期获得有关设计备选方案的即时反馈信息。这种横向改变也将增强各专业间的协调沟通。对参与建筑设计的各专业来说，突破2D限制，进行可视化的建筑设计，实现设计师之间的理解和即时沟通，对保证设计意图和施工质量都有重要的意义。横向工作方式和流程的改变，将促使建筑设计师具备更好的合作精神、更全面的专业素养。

BIM技术的应用将推动建设设计行业在上下游行业间发生纵向改变，使得过去设计、施工割裂的信息传递模式改变为更加紧密的协同工作模式成为可能，BIM技术将不仅仅局限于设计阶段，而是贯穿于项目全生命周期的各个阶段：设计、施工和运营管理阶段。纵向工作方式和流程的改变，将促使建筑设计师考虑得更加全面，不仅要考虑项目建什么，还必须更好地兼顾项目建造、项目运营和使用的全生命周期需求。随着建筑设计宽度和深度的扩大，势必会对建筑设计从业人员提出更高的要求，现有建筑设计人员要适应和掌握这一新工具，必须在思维和行为方式上先进行改变，只有积极地面对这些改变，才能适应日益高品质设计成果的市场需求。

4　BIM技术对现有建筑设计行业的影响

通过多个项目的BIM技术应用实践，对比传统的建筑设计方法，我们发现，BIM技术颠覆了基于图纸和二维空间的设计思维模式，以创新性的三维建模技术将设计方案更加直观、更加全面地展现出来。仅就目前已有的实践成果就足以表明，BIM技术对比传统二维设计的优势非常明显，对现有建筑设计行业的影响主要集中在以下几个方面：

4.1设计深度显著加深

传统的二维设计表达形式下，设计空间模型构建在设计师头脑中构成，设计成果通过图纸、文字说明、图集、常规做法组合来表达传递，图纸内容只是其中一个组成部分，属于有限表达，设计成果的阅读、验收，常常依赖后续参与人员的知识体系和对设计师思维的理解。在BIM设计模式下，即得即见，要求设计师完全、详细描述设计思维和成果，模型几乎是设计的全部，这种方式虽然大大减少了后期设计成果应用的技术门槛，却加大了设计师的设计和制作设计成果的工作量，设计深度显著加深。

4.2设计评价便捷直观

在BIM模式下，设计质量直观可视，借助软件碰撞检测功能、模拟分析功能，能够更直观地进行设计优化和评估。以常用的碰撞检测功能为例，其不仅可以对机电管线进行碰撞检测，还可以对建筑和结构、建筑和门窗、建筑和幕墙、建筑和装饰装修等全面进行碰撞检测，优化设计成果。

同时，借助一些模拟软件，在设计阶段，BIM就可以对设计成果做模拟验证，如节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；还可以在设计阶段进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），从而进行施工预控；还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而实现成本控制。通过模拟，能够更加精确地对设计成果进行分析、评价，确保降耗、提高使用舒适度，提高项目控制能力。

4.3设计成果价值放大

建筑设计的最终目的是建筑设计智慧成果的传递与共享。项目建设过程中信息的完整、及时传递历来是行业的工作重点内容，整个项目建设过程就是一个从无到有，从无形到有形，从无形信息到有形实现的过程。

在BIM设计模式下，各专业在一个模型上进行设计和分享，能够更好地提高协同效率和质量，减少专业间的碰撞和重复设计，将使得设计协同质量大幅度提高、设计成果价值放大。

我们认为，如果BIM技术在建设工程领域得到普及，借助计算机统计、运算、存储、分析的能力，将使得计算机智能化设计、智能化管理、智能化运维、乃至数字智慧化城市的实现成为可能。可以试想，不远的将来，一旦BIM技术普及应用，建筑领域乃至城市管理都将发生巨大的变化。届时，建筑设计行业作为建设工程领域的先行者，作为建设项目从无形到有形的第一步，BIM模式工作成果的价值将进一步放大。

如BIM技术在建筑设计领域推广，建筑设计行业将面临着主动或被动的创新整合。一体化设计将成为建筑设计服务的主流，建筑设计企业只要主动推行一体化设计，或进行一体化设计总控，在设计阶段就为建设单位提供完整的、可靠的建筑设计产品，就一定能满足市场需求，得到积极的评价。

5　结语

建筑市场已进入精细化阶段。经过改革开发以来的持续建设，市场对于建筑产品越来越理性。以最为普遍的住宅市场为例，购房者将更关注产品的设计品质、建造品质和运维品质，如果在设计之初就充分考虑到土建与家装的有机结合，采用最佳集合尺寸，提前预留好家装储物空间，并充分利用墙垛、玄关等隐秘部位的仓储功能、大幅度节省空间，做出更大得房率，更人性化、更能充分满足现代人对住宅新追求的户型，必将更有竞争力。未来，一定会有越来越多的房企主动从居住者行为习惯的角度去研究住宅，建设“住起来更舒适的房子”而非“看起来好看的房子”。整个建筑市场趋势的改变，将直接导致规划设计市场的变化，精细化设计不再是口号。采用BIM技术已是大势所趋。

但需要客观考虑的是，在应用BIM技术进行建筑设计时，本质上是将过去分级设计、分级控制、分散于整个建设过程的持续创作与不断完善的设计协同模式，变为大部分集合到设计阶段一次性完成的模式。这意味着在设计阶段需投入更高强度的设计资源，人力资源和设计时间都将增加。这种工作模式的改变，是否为市场所接受，或者在BIM技术下，如何合理划分工作界面和深度，产生新的工作交付标准，将是整个建设行业BIM技术推广使用的关键所在。

TU201.4

A

1673-0038（2015）38-0009-02

2015-8-20

宋江涛（1986-），男，助理工程师，本科，主要从事建筑设计工作。