建筑设计阶段的BIM应用

陈仕琰

摘 要：BIM技术是指运用三维数字技术将建筑工程中的信息进行汇总，建立数字模型，方便管理人员对设计、施工、运营等阶段进行管理。BIM技术在设计、施工和运营的整个建筑生命周期内都是非常重要的，合理运用BIM技术能够在整个建筑生命周期之内能够达到缩短工程的建设周期，降低投资成本的目的。

关键词：建筑设计阶段；BIM；应用

前言

BIM（建筑信息模型）的出现带来了新的技术思维，并渐渐地改变着设计师的设计习惯。以BIM技术为出发点，结合实际项目研究其在建筑设计中的应用。BIM在设计中的应用，提高了建筑设计的信息集成度，进而提高了建筑的可持续能力。

BIM技术概况

BIM技术也那就是我们通常所说的建筑信息模型或者建筑数字模型。建筑信息模型是指利用计算机信息技术为支撑对建筑的全生命周期，即从建筑设计、施工、运营等整个建筑生命阶段对建筑工程进行全方位的管理。随着我国科技的发展，目前BIM技术在设计、施工和运营管理方面已经逐渐得到了大量的应用。BIM技术的提出来源于上世纪七十年代美国乔治亚理工大学的查克尹士曼博士提出的，查克博士对于BIM技术的定义是将建筑工程管理中涉及的几何特性、功能方面的要求与构件的技术要求等各种信息模型利用计算机技术进行归纳总结，将各种信息模型综合到单一的信息模型中，并且为了方便对于建筑工程的管理，这个单一的模型中还包括了关于施工进读和建造过程等方面的信息。随着科学技术的不断发展，BIM技术也断得到了完善与发展，因此关于对BIM技术的也有了各种不同的定义。关于BIM技术的定义，目前麦克劳-希尔建筑信息公司的定义得到了比较高的认同[1]。麦克劳公司认为BIM技术在建筑方面是创建数字信息模型对于建筑设计、施工及运营进行管理的一个过程，即利用先进的信息数字化技术对于建筑整个过程中涉及的工程信息建立一个数字化的模型，利用这个建立的数字模型可以对建筑的设计、施工进度以及后期的物业管理等方面进行管理。简单来说就是建立信息化的建筑数字模型，并将数字模型和信息应用到建筑的全生命周期的管理中。这种定义是目前对BIM技术较为完善的定义。

BIM在建筑设计中的应用

在传统的设计阶段，建筑工程管理中存在着CAD图纸繁杂并且错误率高等问题，这些问题在过去运用的CAD阶段非常难以就行管理，并且又有设计图纸需要经常需要修改的特点，设计阶段中由于变更频繁造成了协调沟通过方面的困难，而現在设计阶段的建筑工程管理完全可以借助BIM技术解决，因此，BIM技术在建筑设计阶段的管理中占据着非常重要的地位，其具体应用如下文所示。

2.1场地分析

在建筑设计初始阶段，场地的一些信息往往是影响设计的决策性因素，通常需要通过对场地的分析来对环境现状、建后交通流量、景观规划等各种因素进行评定与分析，也通过对场地的分析来确定建筑物的空间位置，建立建筑物与周围环境的联系的过程。可是传统的场地分析有着许多的弊端，例如主观因素过重，大量数据处理迟缓，定量分析不足等，但是BIM的引入给了场地分析新的可能，通过与BIM结合的地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS），可以对场地和在场地上拟建的建筑物的数据进行处理，通过BIM技术虚拟成型，可迅速得出数据以支持设计，可以帮助新建项目做出最理想的建筑布局、场地规划等[2]。

2.2建筑性能分析

通过BIM技术，可以对设计方案的照明、安全、布局合理性、声学、色彩、能耗等进行评估，得出的这些数据可以为投资方用来对设计方案进行评定，是否符合可持续设计的理念。在建筑全生命周期里，方案的重要性不言而喻，通过BIM对方案的评定，对于之后建筑全生命周期的使用、对环境及资源的影响都进行大幅度优化。通过BIM技术在方案设计初期阶段就可以对设计进行建筑性能分析，对建筑形体进行比较，在各个方案中比对选择建筑性能最优的方案，在设计初期就对建筑全生命周期能耗进行大体的把握。

2.3协同设计

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。第一，2D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。第二，3D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[3]。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。除上述两种模式外，不同BIM设计软件间的数据交互也属于协同设计的范畴。例如在Revit系列、AutoCAD、Navisworks、3dsmax、SketchUp、Rhino、Catia、Ecotect、IES、PKPM等工具间的数据交互，都可以通过专用的导入/导出工具、dwg/dxf/fbx/sat/ifc等中间数据格式进行交互。

2.4可视化设计

可视化设计是BIM在建筑设计中的另一个重要应用，其体现在两个方面：①过程中时时观察，以发现设计中的不足之处，及时修改。②设计展示阶段为投资方做更全面、更生动、更加有互动性的展示，相对于静态效果图更有说服力。在建筑方案设计阶段，通过BIM技术，在整个设计阶段都在建筑效果可视化下进行的设计，对于建筑外形以及空间效果方面都可以进行时时观察，对于方案设计中的缺陷都可以及时的发现。

2.5工程量分析

在传统的设计流程里，需要人工对图纸进行测量和统计，或者使用专门的造价计算软件对CAD文件进行重新建模后进行计算统计，前者会消耗大量的人力物力，而手工计算也会带来误差导致最后的结果不精确。而后者也需要对图纸进行重新建模，较为麻烦，而其同样的问题在于，如果图纸的信息进行了改变，不能及时地对其做出修改或反映，数据则失去了原有的作用。造成这些弊端的主要原因则是二维设计的制约性，CAD的图形不含有任何建筑属性或信息，对于信息的反映也比较迟缓[4]。而BIM的介入则可以解决这些问题，最主要的原因就是BIM模型里含有大量的信息，信息的修改直接可以对模型进行修改，与之关联的工程量数据也随之更新。BIM真实地提供了造价管理所需要的工程量信息，减少了人工操作的潜在错误，极为容易实现工程量信息与方案的一致。

总结

有了实施BIM的行业大环境和设计企业提升企业核心竞争能力的动力，以及软硬件厂商成熟的产品技术和BIM服务商的技术支持后盾，相信BIM一定能给广大的设计师、广大设计企业带来更为光明的前景。

参考文献

[1]苑东亮，薛美玲.基于BIM环境下建设项目设计信息高效传递研究[J].商丘师范学院学报，2018，34（06）：62-65.

[2]李万渠.BIM技术在建筑工程设计中的应用研究[J].江苏科技信息，2018（13）：42-44.

[3]刘志鹏，王盼乐.BIM设计在建筑工程设计阶段管理中的应用研究[J].建材与装饰，2018（16）：101.

[4]陆雯婷.装配式建筑在项目设计阶段的实际应用[J].住宅与房地产，2018（11）：122+137.

（作者单位：武汉市黄陂区规划勘测设计院）