建筑信息模型在建筑结构一体化协同设计中的运用

龙兴文

（松桃苗族自治县建筑设计院 贵州松桃 554100）

建筑信息模型在建筑结构一体化协同设计中的运用

龙兴文

（松桃苗族自治县建筑设计院 贵州松桃 554100）

在建筑设计是一项比较复杂的综合性的工作，必须要各个专业进行紧密的配合才能够有效的完成，但是传统的协作方式因为不同的专业是相对独立的，所以使得设计流程缺乏及时和有效的信息沟通，导致信息传递出现不顺畅的现象。建筑信息模型作为一种新的理念运用在建筑结构一体化协同设计中，可以对信息沟通不流畅的现象进行有效的避免，引起了建筑行业高度的重视。本文主要阐述了建筑信息模型在建筑结构一体化协同设计中的运用。

BIM；建筑信息模型；设计；一体化

引言

建筑信息模型是数字化信息集成的载体，是贯穿于建筑工程各个阶段的，对建筑的设计、施工和运营进行管理。在建筑工程中，运用建筑信息模型，可以加强建筑信息的数据信息的交换和共享，能够有效的降低项目成本、提高产品质量。在建筑结构一体化协同设计中，运用建筑信息模型理念已经变得越来越重要。

1 建筑信息模型

所谓BIM是指基于先进三维数字设计解决方案所构建的可视化的数字建筑模型（即Building Information Modeling，简称BIM），使得整个工程项目在设计、施工和使用等各个阶段都能够有效实现节省能源、节约成本、降低污染和提高效率。简单来说，建筑信息模型就是通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，就是利用信息将真实的情况利用模型更加科学和准确的模拟出来。这里所说的信息不但包含了三维几何形状信息，还包括了价格、重量、进度等大量的非几何形状信息。

建设项目信息能够通过建筑信息模型在规划、设计、建设和运营维护的整个过程实现充分的共享和无损传递，建筑信息模型能够保证建设项目的所有的参与方在项目的整个周期内能够在模型中操作信息和信息中操作模型，从而进行协同工作，从根本上对过去依靠文字符号形式表达蓝图进行项目建设和管理的方式进行了改变。美国斯坦福大学整合设施工程中心总结了Bim的技术可以有如下效果：①消除40%预算外变更；②造价估算耗费时间缩短80%；③通过发现和解决冲突，合同价格降低10%；④项目工期缩短7%，及早实现投资回报。

2 BIM的优点与价值

2.1 不同项目参与者之间的出色协作

业主、设计方、承包商、材料供应商、预制件生产商等的协作；IPDIntegrated Project Delivery一体化项目交付：利用模型功能，促成相互协作的决策；更早的将主要的施工管理、制造、供应商以及生产商等专业人士聚集到一处，与设计方和业主一起，一同将工程项目的质量、美观、惊喜等融入到设计的整个周期中，最终实现最佳组合。

2.2 改善沟通

BIM提供的协作工作平台，能够有效的解决建筑参与各方，由于专业水平的参差不齐所带来的沟通上的不便捷；有些复杂的工艺或工序，很难用二维图纸表达，也不便于项目参与者理解和交流，而通过三维可视化的模拟可以清楚的呈现和表达建筑细部。

2.3 提高生产效率

改善设计质量，更多的时间运用在建筑设计，包括建筑功能的完善，主题理念的表现，和谐建筑以及绿色建筑的思考，而不是具体二维图纸怎样去表现平面、立面、剖面，以及出图；在整合项目交付中，使用模型检查应用软件来检测系统冲突可以有效的解决施工过程中经常遇到的冲突。现有成熟的软件如：Autodesk，Navis Works，Solibri，Bentley Project-Wise Navigator。

2.4 加强质量控制

利用IPD方法，不仅能够在生产效率上改善项目属性，更能加强项目的质量控制。如在项目上，墙体以及卫生间的渗水、漏水现象是一大“通病”，对于传统的建筑做法很难彻底改变现状，而通过建筑模型可以更好的理解墙体之间的关系，再加之预制件的采用，万科上海浦东三林的“万科金色里程”项目中就很好的解决了这一难题。

3 影响BIM在设计阶段推广应用的主要因素

上有业主的需求，下有施工方的技术进步，后有软硬件的支持，加上设计企业提升自身综合竞争能力和企业未来发展的需求，BIM在设计阶段的应用已经势在必行。但在实际实施中，BIM的推广应用还存在很多阻碍因素需要各位主管领导认识清楚：

（1）外部变革动力与压力不够：业主需求不多，国家标准不完善等。

（2）企业发展成本与风险：设计工具、协同模式的变更所带来的软硬件成本、培训成本、新技术积累与现有设计成果的转化成本、变革的风险等。

（3）现有业务压力：现有业务多、时间紧、压力大，导致设计企业高层领导积极、中层领导反对、设计师没有学习新技术的时间和精力。

（4）个人变革动力与压力不够：3D参数化设计对设计习惯、协同设计模式等的改变，新工具的学习时间成本、变革的风险，都将影响BIM的进一步推广。

（5）技术不完善：BIM工具的专业设计功能还不是很完善，本地化程度依然不足，同时不BIM技术服务商的技术支持能力参差不齐等。

4 建筑信息模型在建筑结构一体化协同设计的运用

协同设计又细分为2D协同设计与3D协同设计，这是设计软件本身具备的协同功能。

4.1 2D协同设计

2D协同设计是以AutoCAD外部参照功能为基础的dwg文件之间的文件级协同，是一种文件定期更新的阶段性协同设计模式。例如：将一个建筑设计的轴网、标高、外立面墙与门窗、内墙与门窗布局、核心筒、楼梯与坡道、卫浴家具构件等拆分为多个dwg文件由几位设计师分别设计，设计过程中根据需要通过外部参照的方式将其链接组装为多个建筑平立面图，这时如果轴网文件发生变更，所有参照该文件的图纸都可以自动更新。

4.2 3D协同设计

3D协同设计在专业内和专业间的模式不同。

（1）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。

（2）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。

5 案例分析

某国际马戏团项目建设具有较大的复杂性和重要性，在设计合同签定时业主明确提出：设计单位必须交付BIM成果模型，标准是要求模型能进行施工指导和定位。承建方在该项目中实现了由方案设计到施工图全过程全专业的BIM技术应用。下面介绍该项目所遇到的挑战以及它的解决方案。要建立多方位全专业三维模型，形成完整的建筑信息模型，进行各专业定性分析与定量计算，利用三维信息模型与相关分包设计单位进行技术配合。方案设计阶段，设计团队利用BIM软件建立起三维模型，从主结构柱、幕墙圈梁到结构、设备、电气、场地等模型的构建，设计师不仅直观的表现了复杂的建筑空间，还能直接指导施工。

接下来我们一起来看一些细部难点：第一个是主表演馆外幕墙：幕墙的龙骨、整体模型、曲面曲率分析、幕墙面板信息的统计。然后来看第二个难点：主表演馆前厅的弧形隔墙，它有非常多的限制条件，因为它是前厅和观众厅的隔墙，在一层平面上需要保证售票、存衣、零售空间的宽度，二层的曲线需要满足观众走廊的有效通行高度。对于这些形体复杂、空间复杂、功能和性能复杂的项目来说，如果没有三维模拟和BIM技术的出现，实施的困难度简直要成倍的增加。

接下来是风荷载数值模拟、表演馆的照明布置、管线综合设计与碰撞检测、消防设计。这些项目在传统设计方法中都是非常令设计师和建造商头疼的，但BIM有信息共享和实景模拟的强大功能，大大方便了设计师的工作，同时减少了建造过程中的修改浪费的人力物力和施工时间。BIM所带来的不仅是技术上的变革，而且是设计方法和项目控制上的革新，直接提高了设计的准确度和预见性。

6 结语

BIM将专业内多成员间、多专业、多系统间原本各自独立的设计成果（包括中间结果与过程），置于统一、直观的三维协同设计环境中，避免因误解或沟通不及时造成不必要的设计错误，提高设计质量和效率。BIM技术为整个建筑行业提供了一个应用平台，让业主、设计方、施工方、运营方、城市管理方能够在同一平台上获取信息展开工作，并且能够通过二次开发拓展模型的应用。从最初的时尚标签到追逐技术领先，BIM应用即将走过炫耀的年代，返璞归真的蜕变后，留给我们的是它强劲的革命性和简单的实用性。

[1]傅 筱.建筑信息模型设计的基本概念[N].中华建筑报，2008（09）：34～35.

[2]刘照球，李云贵，吕西林，张汉义.基于BIM建筑结构设计模型集成框架应用开发[J].同济大学学报（自然科学版），2010（07）：87～88.

[3]刘婧，叶青，余恬，黄文钦.建筑信息模型的研究与应用[J].水力发电，2013（04）：16～17.

TU318

A

1004-7344（2016）21-0294-02

2016-7-8