滨江学院建筑设计深化中的BIM技术应用

杨翔昆 朱 蓉

（江南大学 江苏无锡 214122）

1 建筑信息模型及其相关软件

1.1 建筑信息模型（BIM）

近几年来，BIM技术在国家政策的推行下，已经在建筑行业中得到了快速的发展。一方面BIM技术是信息技术在建筑工程中的直接应用，设计人员和工程技术人员能根据各种建筑信息对问题做出更为准确的判断，并为协同工作提供坚实的基础；另一方面，它又是一种应用于设计、建造、管理的信息化方法，这种方法能够实现建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个过程中显著提高效率和大量减少风险。建筑信息模型的全面应用，将为建筑业界的科技进步产生巨大的影响，大大提高建筑工程的集成化和信息化程度。

1.2 软件类型及应用概况

现阶段基于建筑信息模型的应用软件有很多，国内主要应用的BIM核心建模软件有以下四类：

（1）REVIT系列，Revit是集3D建模、方案和施工图于一体的三维建筑设计软件，操作上相对便捷，借助AutoCAD在国内的普及和长久以来形成的工作习惯，在民用建筑市场得到了广泛的认可和应用。但在复杂建模及参数化建模方面仍存在较大的问题，且由于国内建筑标准规范与国际标准的不同，在结构、算量及导出施工图方面还难以深入应用。全面应用还需要一个更深入的本土化过程

（2）Bentley系列，Bentley产品是最早进入中国市场的BIM建模软件，但应用面存在局限性，现阶段主要应用于工厂设计（石油、化工、电力、医药等）和基础设施（道路、桥梁、市政、水利等）领域。

（3）ArchiCAD系列，欧洲应用较广的三维建筑设计软件，集3D建模展示、方案和施工图于一体，但由于对中国标准规范的支持问题以及由于其专业配套仅限于建筑专业，与国内多专业一体的设计院体制不匹配，在结构、专业计算和施工图方面还难以应用起来。

（4）CATIA系列，起源于飞机设计等机械设计行业，在航空、航天、汽车等领域具有接近垄断的地位，为进入建筑市场也专门推出了V6版本，增加了土木工程包，且自身能够实现模型与预制件生产厂之间信息的关联与匹配。使得其在装配式建筑领域的发展更具有竞争优势，强大的曲面建模能力也使其成为现阶段最强大的三维设计软件，能够应用于最复杂、最异型的三维建筑设计，但操作难度较大，往往需要较长的学习与适应过程。

2 设计深化中BIM技术的应用点

2.1 多专业可视化协同设计

BIM技术能够为可视化、协同设计提供底层支撑。通过组建全专业BIM设计团队，建立相应项目的中心文件，各专业的设计人员在自己建立的专属工作集内开展设计，完成后进行各专业模型的合并，检测碰撞并进行设计优化。利用BIM技术，搭建具备唯一性的建筑、结构、机电等全专业三维建筑信息模型，各专业设计成果完全可视化并且各专业间及专业内部设计能够实时共享三维模型数据，无需过多的人为干预，即可达到协同设计的需求。

2.2 优化设计

在设计深化阶段，碰撞检测是BIM应用的一个重要应用点。不仅是在这一阶段，在实际建设阶段也有十分重要的指导作用。传统的交付物通常包含二维的施工图纸和一些轻量的3D模型，一方面这种交付方式无法进行碰撞检测；另一方面二维的施工图缺乏直观性，这也是造成二维施工图经常出现一些纰漏的一个重要原因；此外，传统的设计阶段的三维模型交付是一些用sketchup、3Dmax等绘制出来的，这些模型往往是为了推敲方案和出效果图而建立的，由于这些软件的开发就是为了配合方案的使用的，绘制出来的3D模型也往往缺乏精确性，也没有相应的功能模块，所以无法用来进行碰撞检测。而在BIM软件中，BIM人员基于施工图模型内的所有内容进行碰撞检测，通过直观的三维方式发现图纸中的错漏碰缺与专业间的冲突，便于各专业设计人员之间的沟通和冲突问题的整改。

深化设计阶段的另一个重要应用点是空间净高的优化。空间净高的分析工作是在主设计人员出好各版施工图的同时BIM人员利用BIM技术，根据建筑空间的基本使用净高要求以及业主对项目特定使用空间的净高要求，对施工图进行复核检测。通过复核检测，对施工图中不满足净高要求的部位，提出影响专业或不合理情况的说明，最终提交各专业进行整改。

2.3 仿真模拟

BIM在漫游仿真方面的优势在于与工程仿真软件以及虚拟现实技术（VR）的可集成性，建筑的深化设计阶段的仿真重点在于模拟真实的施工过程，以便于减少实际施工时可能出现的问题，再者设计的深化阶段是多专业协同工作的一个阶段，在这一阶段当各专业的模型在整合和碰撞检测的过程中，VR技术可以更好的将BIM模拟碰撞检测等应用的具体操作可视化，实现BIM可视化的升华体验，并且使不同专业的设计集中到一个协同显示与设计平台，使设计师和甲方都可以更明晰地看到问题所在。此外，用户可以身临其境地在建筑中任意漫游，感受具体的空间尺度，获取如材料与特性等基于BIM的数据信息，对任何不满意的地方进行标注，随即进行反馈，指导进一步的修改，大大的便利的设计方与甲方之间的沟通效率。

3 BIM技术在设计深化阶段应用实例

项目背景：本项目的设计内容为无锡滨江学院建筑设计一期二标段建筑设计，包括院系教学楼 D1、D2、D3、D4、D5、D7，会堂 F、行政楼 E、研发楼G，共计总建筑面积为82555.07m2，其中计容面积为72379.82m2，地下建筑面积10175.25m2。本次设计范围为完成一期建设的二标段建筑单体包括建筑、结构、给水排水、建筑电气、采暖通风与空气调节的BIM设计内容。

3.1 建立模型

通过对建筑方案的复杂程度以及对模型深度的要求分析，本项目最终选取了Revit作为核心建模软件。首先由建筑设计师创建工作集，并在自己的工作集内将初步方案图纸以DWG的文件格式导入至Revit建筑模块中，根据图纸进行建筑模型的创建。这些建筑构件都有自己的参数，我们可以使用参数来精确调整和控制构件的形状、大小、材质、构造层等，只需要编辑一个数字即可，这是Revit和其他三维建模软件的根本区别。

然后再由结构工程师进入工作集，通过建筑师搭建的BIM平台，用Revit的结构模块进行梁、柱、板、屋面及楼梯等相关结构构件的布置和完善。

最后在此基础之上，由设备工程师将完成的建筑和结构BIM采用链接的形式引入RevitMEP模块中，根据设备的型号、外观及各种参数，提供出完整的给排水、消防、电气信息模型，管道平立剖面图、材料统计表。

3.2 交叉碰撞检测

本项目设计过程中，9栋建筑共计检测出2000余处碰撞，通过梳理可以发现问题多集中在管线于管线间、管线与梁柱之间，究其原因是传统二维管线综合将各专业平面叠加，结合局部剖面图来检测的方式存在表达上的不足，在管线较多、空间较为复杂的情况下，难以进行准确的检测，另外在二维图纸中，管线是以线性的方式来表述的，极难把控因管线翻高而造成的避让空间预留问题。而利用BIM技术可以通过计算机实时检测管线碰撞，精确度也高。机电专业人员用REVIT MEP自带的碰撞检测功能自行查错并实时调整，保证专业内部无碰撞。各专业初步建模完成后，再利用Navisoworks软件进行专业间的碰撞检测，依据生成的报告进行优化设计，并通过反复的调整检测来确保所有硬碰撞问题的解决。

3.3 室内净高优化

本项目应用BIM技术进行2.9m的净高控制要求。首先，通过建立一个标高检查过滤器，依据要求设置好相应管线的最低标高要求，设置过滤器所显示的颜色，应用过滤器后低于设置标高的管线即会通过相应的颜色显示出来；然后，建立一个天花板平面，按要求设置好天花板标高，通过碰撞检测功能检测天花板跟相关机电管线之间的碰撞结果，即可查找到不满足净高要求的位置；再者对于一些较难抉择修改的地方，组织各专业负责人共同商定解决方案。通过这些环节，大量的节省了人工排查的时间，提高了综合排布的效率。

3.4 虚拟漫游

在最终的成果展示阶段，本项目尝试着将BIM技术与VR（虚拟现实）技术相结合，关于虚拟漫游，除了Revit自身的漫游功能外，还可以使用与之相兼容的Navisoworks或是Fuzor等相关软件。由于本项目的展示重点在于漫游的视觉效果，因此最终选择了Fuzor作为漫游展示平台，此外还配套使用了虚拟现实的头盔以及手柄，给予了体验者身历其境的沉浸式漫游浏览。无论是在展示阶段，还是在各专业的沟通和协同工作中，其三维空间的直观性以及属性信息的可查询都显示出了BIM技术的优势。

4 总结与展望

BIM的发展带来的是建筑行业的技术革新，为我国建筑信息化的发展提供了不可或缺的技术支撑。并通过不断的创新发展，技术越来越成熟，BIM能够大力提升当代建筑设计施工的总体水平，确保设计施工的质量，在实际工程项目中有重大的应用意义。但在使用操作的过程中，我们也发现Revit软件在建筑规范标准、算量等等方面尚存在不尽人意之处。但相信这些不足将会在BIM的推广应用中，逐步得到解决。因此，BIM工程师要不断总结经验，在原有的基础上，不断完善相关的不足之处，推进BIM技术使其在我国的建筑领域得到更广泛的应用。

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