建筑信息模型技术在建筑工程设计中的应用*

周深圳，秦春丽

(郑州工业应用技术学院建筑工程学院，河南郑州 451100)



建筑信息模型技术在建筑工程设计中的应用*

周深圳，秦春丽

(郑州工业应用技术学院建筑工程学院，河南郑州 451100)

近些年来，我国工程建设蓬勃发展，建筑工程设计管理层面存在的掣肘却愈发明显.建筑信息模型技术是基于新一代计算机辅助的设计基础性技术，越来越多地应用于我国工程建设领域.指出了目前建筑设计管理存在的弊端；阐述了建筑信息模型技术主要内容与实用价值；进而较详细地分析了建筑信息模型技术在建筑工程设计管理中的应用，指出了应用存在的问题，并提出了改进措施.

建筑信息模型技术；建筑工程设计；应用

社会文明发展时至今日，信息技术改变了近乎各行各业的存在业态，尤其为电子行业、制造业行业带来了翻天覆地的变化.与之相对，建筑业信息化水平却为人所诟病，一直在较低水平徘徊.勿庸置疑，时代发展已然指明了工程建设信息化是建筑业未来的必然发展方向[1].

1 建筑设计管理弊端

目前，建筑业信息化水平较低，建筑设计管理问题存在种种弊端，主要有以下几方面.

1)二维设计欠整体性

二维设计是传统建筑工程设计的首要特色，它是由相关设计人员借助图纸来表达对工程项目的设计意图，而这样的表达方式的最终呈现形式可能是平面图、主视图或者立面图.在这样的图纸递到建筑商面前时，建筑工程项目的整体性荡然无存，横亘在设计方与建筑商之间的交流媒介可能却成了信息的挡音板，从而导致矛盾出现，甚至出现返工、怠工乃至纠纷，这样一来建筑设计工作失去了其本来的用意，而无法有序地开展.

2)功能性指标欠论证性

从细项来看，设计与施工最易出现问题的环节，是在项目设计实务中，设计人员都会有一个群体性失语表达，那就是在面对建筑项目的消防、通风与节能等功能性的指标时，往往无所适从，具体表现在，或是不能或者不会对这些关键性指标予以分析计算，或是虽然有计算，却流于形式，最终都难免需要建筑商再与设计人员核对，甚至有过分者要多次反馈进行协调，从而出现建筑工程项目设计效果得不到论证，或者得不到有效提高，这样的结果往往就是建筑工程工期被无谓的拖延.

3)造价控制欠精细度

就实践经验来看，建筑工程项目设计无不美轮美奂、形式精美，而在一些实质问题上，尤其工程造价控制方面，本应浓墨重彩的地方，却存在精细度与完整性方面的不足.一个司空见惯的例子是，设计好的图纸，突遇到管道线路交叉、预留结构处理或者图纸变更等问题时，原有方案难以复盘，建筑工程造价失控，建筑工程量超支，建筑投资超出预期，小则引致浪费，大则引致工程停工.

4)信息利用欠效率

在很多时候，大量人力、物力、财力投入到建筑工程项目设计中，信息库庞杂无章，重复信息、次要信息容易大量出现，此时，单凭人工手段，显然无法去伪存真、去粗存精.建筑信息无法全面整合，信息利用效率难以提升，从而从根本上难以支持预期的建筑工程项目设计.

2 建筑信息模型技术在建筑工程设计中的应用内容

建筑信息模型，英文全称Building Information Model(BIM)，翻译过来是建筑信息模型[2].该模型是以建筑工程项目种种信息为支持，搭建的三维建筑模型.BIM有别于传统粗放型的管理模式，他是贯穿于建设项目全生命周期的信息集合.具体分析来看，BIM主要包含以下几方面的技术内容.

1)全维建模

全维建模，可用于虚拟施工，在此过程中控制施工过程，控制工程成本.该模型将建筑工艺参数与施工影响因素串联起来，模拟反映施工模型与设计模型间的交互，从而使得施工模型具备重用性.

随着产品开发与施工过程推进，模型描述也会日益详细.可见，通过BIM技术，可保证模型与模型信息的一致性及可继承性，从而有效集成虚拟施工过程各阶段和各方面的成果.

2)计算机仿真

计算机仿真，包括可视化仿真、数值仿真与虚拟现实仿真.

计算机仿真，是复杂的现实系统，通过计算机抽象、提炼、简化，从而形成的一个系统模型，此模型在分析的基础上运行，会重现系统一系列统计性能.

计算机仿真的一般分为7步：①研究系统；②收集数据；③建立系统模型；④确定仿真算法；⑤建立仿真模型；⑥运行仿真模型；⑦输出结果.

3)优化技术

优化技术，指在制定的约束条件下，将实实在在的物理模型，仿真转化为数学模型，通过优化目标设定，并经过一定运算法则，求解目标函数最优的最优值或帕累托最优，给决策者决策提供依据.

优化技术方法众多，比较常见的有：线性规划、非线性规划、决策树、动态规划、决策论与对策论等等.

4)虚拟交互

虚拟交互，融合了人工智能等多种高新技术的综合信息技术.这种技术，通过虚拟环境现实，使操作者沉浸其中，刺激其感官，并与之交互作用，使得操作者获得听觉、视觉、触觉乃至嗅觉的带入体验，让人身临其境，欲罢不能.

3 建筑信息模型技术在建筑工程设计中应用的现状、存在问题与改进措施

3.1 应用现状

如前所述，建筑设计管理作为建筑工程的发轫，重要性不言而喻，而不容忽视的是传统设计管理存在二维设计欠整体性、功能性指标欠论证性、造价控制欠精细度、信息利用欠效率等四个方面的弊端，建筑工程设计与工程施工矛盾已是针尖对麦芒.当然，这也从另一方面促使BIM理念慢慢开始扎根于我国建筑行业，并开始蔓延式使用，在理论研究层面，众多学者也开始投掷越来越多的精力研究BIM技术.另一个向好的趋势是，越来越多的建筑工程企业，也意识到BIM技术的重要性，并亲力亲为参与到BIM技术实际应用当中[3].

当然，我国BIM技术应用起步尚晚，虽然投入了大量的人力、物力、财力，使用效果很难立竿见影，也很难足值足量，迅速地达到预期水准.如此一来，BIM技术投资趋之若鹜，与之相对，BIM投资回报率却远低预期.

不过可以预见，BIM技术的价值还有待时间的最终洗炼，而且我们也相信，BIM技术的价值与收益，依然且必然存在极大的提升空间.

3.2 存在问题

BIM技术成功，但尚不成熟，在实际应用过程也正面临这样或那样的问题，具体分析，主要表现如下.

1)工作范围不够精确

业务范围不够精确，达不到设计人员预期的设计深度.形成这一局面的原因，不是BIM技术本身的原因，往往是由于设计人员及工程项目各管理方对BIM技术了解不够，设计过程达不到理想的设计效果.

在这种情形下，如果工程设计人员不去寻“本”而是逐“末”，一味地追求设计精确性，不问业务范围与BIM的结合度，从而增加了项目设计成本，还浪费了宝贵的时间，徒增工作负担，造成工作压力[4].

2)协同量增加

BIM技术最大的优点之一是能够提高协同设计.但这一优势是为达成建设与运营后的一致意见，而将沟通协调工作提前.

于是，建筑工程项目各利益相关方都要都在设计过程中参与意见，协同量大大增加，设计管理难度加大，项目设计周期也会相应延长.

3)返工现象

鉴于BIM技术对计算机的高配置要求，工程项目设计过程中，往往采取不同专业各自建模，最后再系统整合的情况.这样的结果往往是流程流水线，也即一个流程完成，进入下一个流程.

但是，这样的流程作业弊端也显而易见，如果设计出现失误，因为流程作业，发现可能会较晚，从而失误加延误造成返工加倍现象，没有及早亡羊补牢的机会和可能.

4)设计成本高

BIM技术应用设计管理，前期往往需要投入资金购买软件，对相关人员进行培训和转培，因此资金投入过高，很多企业望而却步.

另外的原因是，在整个建筑项目投资中，项目设计费用能花费的比例空间本身有限，难以让所有设计企业去花心思、花精力去为项目设计管理投入过多的人力、物力、财力.

5)信息数据安全

BIM技术在应用过程中，会耦合处理大量的信息数据，且往往需要多个软件、机器与接口搭接.为实现信息共享，还需要一个共同平台，保持信息数据更新[5].

这样一来，平台会承载大量信息，信息数据安全就存在隐患.比如，实际应用过程的权限设置不当、误操作等，都会造成信息数据的丢失，影响设计管理有序进行.

3.3 改进措施

在建筑工程BIM技术设计管理实际应用中，确实存在上文所述问题，但我们不能因噎废食、投鼠忌器，而是要扎紧自身篱笆，提出相应改进措施，要求设计企业要做到以下几点.

1)管理软件选取

做好设计管理软件选取工作.管理软件的选取，首先要选取保证与计算机配置相兼容的BIM软件；如果不能与现有计算机配置相兼容，则要升级更新计算机配置；在不能进行计算机配置升级的情况下，选择其它高效率的设计管理软件，但也要注意软件间的功能配合.

2)设计标准沟通

为避免工作范围不够准确的问题，建筑设计单位要充分理解、沟通并提报相应的建筑设计标准.在利用BIM技术进行设计管理时，也要加强信息数据管理工作，做好操作指引、文件权限设置与管理平台分享工作.

3)协同设计工作

设计企业要加大力度建设好BIM设计团队，理顺BIM设计管理流程[6].

同时，BIM设计团队要根据设计企业自身实力，优化管理目标，明确工作内容，规范管理流程，确保BIM技术在工程设计管理的有效应用.

4 结语

BIM技术具有很好的应用价值与投资价值，我国的推广和应用道险且艰.但是比照欧美发达国家走过的道路，伴随着未来利好政策的出台与主管部门的扶持，BIM技术在建筑工程设计管理中的应用，必将有更广阔的发展空间，成为建筑行业发展的目标和方向.

[1]袁红亮．基于BIM技术的建筑工程设计管理[J]．城市建筑，2015(6)：138-139．

[2]王云衢．基于BIM的建筑工程设计管理初步研究[J]．青年与社会，2014(17)：285.

[3]张建平．BIM技术的研究与应用[J]．施工技术，2011(1)：15，18．

[4]李玉娟．BIM技术在住宅建筑设计中的应用研究[D]．重庆：重庆大学，2008．

[5]张洋．基于BIM的建筑工程信息集成与管理研究[D]．北京：清华大学，2009．

[6]赵昂．BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用初探[D]．重庆：重庆大学，2006．

Application of Building Information Model Technology in Construction Engineering Design

ZHOU Shen-zhen, QIN Chun-li

(Architectural Engineering School, Zhengzhou University of Industrial Technology, Zhengzhou Henan 451100, China)

In recent years, with the vigorous development of China's construction, constraints of management level of construction engineering design have become more and more obvious. Building information model is based on a new generation of basic technology of computer aided design and more and more applied in the field of engineering construction in our country. This paper points out the disadvantages existing in current architectural design management and expounds main content and the practical value of the building information model technology. Then it analyses in detail the construction technology application in construction engineering design management information model, points out the existing problems in the application, and puts forward some improvement measures.

building information modeling technology; architectural engineering; application

1673-2103(2016)05-0091-04

2016-07-04

河南省教育厅项目(hmx2015034)

周深圳(1990-)，男，河南省虞城县人，助教，研究方向:土木工程.

TU97

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