建筑信息模型系统（BIM）的策略研究

2018-12-06

商品与质量 2018年39期

中建八局总承包公司北京 102600

1 BIM核心体系的发展

工程设计是工程建设的龙头。在过去的20年中，CAD（Computer Aided Design）技术的普及推广使建筑师、工程师们从手工绘图走向电子绘图。甩掉图板，将图纸转变成计算机中2D数据的创建，可以说是工程设计领域第一次革命。建筑信息模型给工程设计领域带来了第二次革命，从二维图纸到四维设计和建造的革命，同时，对于整个建筑行业来说，建筑信息模型（BIM）也是一次真正的信息革命。建筑信息模型是建筑学，工程学及土木工程的新工具。建筑信息模型或建筑资讯模型一词由Autodesk所创[1]。

2 建筑信息模型的设计方式

2.1 参数化设计

参数化设计从实质上讲是一个构件组合设计，建筑信息模型是由无数个虚拟构件拼装而成，其构件设计并不需要采用过多的传统建模语言，如拉伸、旋转等，而是对已经建立好的构件（称为族）设置相应的参数，并使参数可以调节，进而驱动构件形体发生改变，满足设计的要求。而参数化设计更为重要的是将建筑构件的各种真实属性通过参数的形式进行模拟，并进行相关数据统计和计算。

2.2 构件关联性设计

构件关联性设计是参数化设计的衍生。当建筑模型中所有构件都是由参数加以控制时，如果我们将这些参数相互关联起来，那么我们就实现了关联性设计。换言之，当建筑师修改某个构件，建筑模型将进行自动更新，而且这种更新是相互关联的。例如，我们在实际工程中经常会遇到修改层高的情况，在建筑信息模型中，我们只要修改每层标高的数值，那么所有的墙、柱、窗、门都会自动发生改变，因为这些构件的参数都与标高相关联，而且这种改变是三维的，并且是准确和同步的，我们不再需要去分别修改平立剖。关联性设计它不仅提高了建筑师的工作效率，而且解决了长期以来图纸之间的错、漏、缺问题，其意义是显而易见的。

2.3 参数驱动建筑形体设计

参数驱动建筑形体设计是指通过定义参数来生成建筑形体的方法，当建筑师改变一个参数，形体可以进行自动更新，从而帮助建筑师进行形体研究。参数驱动建筑形体设计仍然可以采用定义构件的方法实现。如果我们要设计一个形体复杂的高层建筑，我们可以将高层建筑的每一层作为一个构件，然后用参数（包含一些简单的函数）对这一层的几何形状进行定义和描述，最后将上下两层之间再用参数关联起来，例如设定上下两层之间的扭转角度，这样就可以通过修改所定义的角度来驱动模型，生成一系列建筑形体。这种模式对于生成一些有规律的，但却很复杂的建筑形体是十分有用的[2]。

2.4 协作设计

在以往，我们理解的协作设计通常是建筑专业与结构水暖电的专业协作。而今天，随着建筑工程复杂性的增加，跨学科的合作成为建筑设计的趋势。在二维CAD 时代，协作设计缺少一个统一的技术平台，但建筑信息模型为传统建筑工种提供了一个良好的技术协作平台，例如，结构工程师改变其柱子的尺寸时，建筑模型中的柱子也会立即更新，而且建筑信息模型还为不同的生产部门，甚至管理部门提供了一个良好的协作平台，例如施工企业可以在建筑信息模型基础上添加时间参数进行施工虚拟，控制施工进度，政务部门可以进行电子审图等等。这不仅改变了建筑师、结构工程师、设备工程师传统的工作协调模式，而且业主、政府政务部门、制造商、施工企业都可以基于同一个带有三维参数的建筑模型协同工作。

3 BIM的价值

具体而言，BIM 的应用具有以下价值。

建立单一工程数据源。工程项目各参与方使用的是单一信息源，确保信息的准确性和一致性。实现项目各参与方之间的信息交流和共享。从根本上解决项目各参与方基于纸介质方式进行信息交流形成的“信息断层”和应用系统之间“信息孤岛”问题。推动现代CAD 技术的应用。全面支持数字化的、采用不同设计方法的工程设计，尽可能采用自动化设计技术，实现设计的集成化、网络化和智能化。促进建筑生命期管理，实现建筑生命期各阶段的工程性能、质量、安全、进度和成本的集成化管理，对建设项目生命期总成本、能源消耗、环境影响等进行分析、预测和控制。

4 BIM的应用

BIM是一种全新的理念，它涉及到从规划、设计理论到施工、维护技术的一系列创新和变革，是建筑业信息化的发展趋势。BIM的研究对于实现建筑生命期管理，提高建筑行业设计、施工、运营的科学技术水平，促进建筑业全面信息化和现代化，具有重要的应用价值和广阔的应用前景。国家体育场、青岛海湾大桥、广州西塔等工程项目成功实现4D 施工动态集成管理，并获2009 年、2010 年华夏建设科学技术一等奖。上海中心项目工程总承包招标，明确要求应用BIM 技术。上海金融交易广场和广联达信息大厦项目都已规划面向建筑生命期的BIM 应用整体方案，并在方案设计阶段就引入了BIM 技术。这些大型工程项目对BIM 的应用与推广，引起了设计、施工企业的关注，势必对我国建筑业BIM 技术的广泛应用起到重要示范作用[3-5]。