BIM技术在设计中的应用

刘建彬 王琼瑛

（新疆建筑科学研究院（有限公司） 乌鲁木齐 830054）

1 BIM的概念

BIM的英文全称是Building Information Modeling，即建造信息模型，它是一项应用于设施全生命周期的3D数字化技术，根据美国国家BIM标准（NBIMS）对BIM的定义，定义由三部分组成：

（1）BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；

（2）BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；

（3）在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。[1]

2 BIM的特点

2.1 可视化

对于建筑的设计、施工来说，CAD制图以二维为主，无法直观的指导施工，非常依赖施工人员的经验水平，降低了工程的施工效率。而通过BIM三维设计的方法，通过实体模型，降低了非专业人员对项目的理解难度；BIM技术改变了往常的技术沟通方式，将项目的设计、施工和运营相关信息都集合于同一个平台上，使项目相关人员都能够进行良好的沟通和协作，提高了工作效率。

2.2 协调性

现行的基于CAD的二维设计方式，虽然各专业之间也有协同，但仅仅停留在互提资料层面，沟通不具备实时性、全面性。而BIM模型是对全专业模型进行整合，进行检查碰撞，发现问题后进行及时修正与协调，使各专业设计师及施工人员在同一工作平台下进行工作，提高协作效率，从而降低额外支出。

2.3 模拟性

BIM技术通过将三维模型导入naviswork软件中，将整个施工进度计划与模型结合，可以更加直观、精确地反映整个建筑的施工过程。通过施工模拟，优化施工资源及场地布置以达到降低施工成本、提高施工质量、提升工程施工速率的目的。

当使用新工艺的关键部位或进入重点施工环节时，可采用模拟分析技术来指导施工，还可以采用5D模拟技术，以信息模型的组件为基础获取精确的成本估算数据来实现成本控制。

2.4 优化性

对于工程建设项目来说，设计、施工、管理过程是一个不断优化的过程，传统方式在优化过程中会消耗更多的人工、时间、财务成本。BIM在模型建立过程中包含了建筑的各类构件信息，并且可以随时修改，让优化的过程更为简便；BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。目前基于BIM的优化可以做下面的工作：

（1）项目方案优化：把项目设计和投资回报分析结合起来，这样业主对设计方案的选择就不会主要停留在对形状的评价上，而更多的可以使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求。

（2）特殊项目的设计优化：例如裙楼、幕墙、屋顶、大空间到处可以看到异型设计，占投资和工作量的比例很大，施工难度比较大和施工问题比较多，对这些内容的设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。[2]

2.5 出图性

在CAD时代，CAD图纸往往会根据不断调整的设计方案和施工中不符合现状的情况不断调整图纸，造成人工成本增加，设计质量下降，工期的延误。而BIM出图是通过对建筑全专业进行碰撞、协调、优化过的，会减少大量的变更和修改。

传统的工程量计算，消耗大量的人工，还不能避免手工计算带来的差错。而BIM可以真实地便捷地帮助造价管理者获取工程信息，可以快速对各种构件进行统计分析，避免人工失误，高质量实现工程量信息与设计方案的一致。[3]

3 BIM技术在设计中的应用及存在问题

3.1 BIM技术在设计中的应用

3.1.1 BIM在方案设计阶段的应用

在方案设计阶段，用CAD绘图，很难从三维角度对设计方案全面立体的进行考虑，利用BIM技术进行方案设计时，不仅可以将方案的整体相貌呈现出来，还能够通过参数化设计的概念，把设计方案中构件的真实数据纳入BIM模型中，BIM模型凭借能耗分析和建造成本分析的功能，提高其初期方案决策方面的科学性和便捷性。

3.1.2 BIM在扩初设计阶段的应用

传统绘图模式，很难考虑到各专业间的协同问题，容易造成疏漏或者错误，造成了额外工作和费用。而建立BIM模型，通过BIM技术的碰撞检查功能可以将设计中各自专业及各专业间的碰撞全部反馈给设计人员，同时自动生成碰撞检查结果报表，让各专业设计师及时有效的沟通与协调，提前减少不必要的碰撞问题，减少设计变更，提高了实际的工作效率，降低额外成本。

3.1.3 BIM在施工图设计阶段的应用

现在的设计师大量的时间都耗在画施工图阶段，而对于BIM来说，先建立好初步模型，就可以细化和完善建筑、结构、机电等专业模型设计，幕墙、景观等也可同步设计。在设计成型后，进行碰撞检查、管线综合，优化设计成果。模型中的各种平面、立面、剖面图纸和明细表即可通过BIM轻松且准确的获取；在BIM建模过程中是可以进行参数化计算与编辑的，当模型的一处发生变化或者修改时，其余相关图纸及工程量也会依据联动关系重新生成。

3.2 BIM技术在设计中存在的问题

虽然BIM技术有很多优点，如对项目的建筑设计、施工管理和运营维护都具有极强的辅助作用。但是BIM技术在设计方面的应用与理想仍存差距，包括：数据传递对信息技术的需求、流程再造带来的产业重组、标准规范的不断完善、地区发展不均衡等。这些挑战使得BIM技术在应用当中遇到一定的阻力和困难。

对于设计方来说，更希望BIM技术应用于正向设计，但是，对于现在国内的大多设计方，采用的是翻模，这完全违背了BIM的初衷；对于BIM来说，直接在三维环境中进行设计，利用三维模型和其中的信息，自动生成所需要的文件，这才是BIM技术真正的优势。

对于正向设计应用来说，主要存在以下几个问题，使得正向设计难以应用。

（1）重新学习软件需要投入大量的时间，但是设计师的生产任务较重，导致设计师的建模水平受限、模型质量不高。

（2）三维出图需要更大的精细度，也需要付出更多的时间来完成出图工作。

（3）现在的BIM设计中更多的只能使用原生软件，使得工作效率下降，让人们更倾向于使用CAD绘图。

（4）在BIM设计过程中，各专业之间的合作主要是通过工作集或者链接的方式进行工作设计，与CAD绘图的方式与过程不相同，使得大多数设计师并不能适应BIM的协同规则而降低工作效率。

（5）对于BIM模型来说，它是由各式各样的族构成，虽然软件向我们提供了常规族库，但并不能满足我们在项目中所需，所以必须要耗费大量的时间来新建适合项目的族库，因此造成工作效率的下降。

（6）施工图审查仍是采用二维图纸审核，让设计方的使用积极性下降。

（7）对于BIM模型建立来说，会存在一个“过度建模”的问题，究竟怎样的精细度和深度能够满足所需，这需要制定一个标准来进行约束。否则不仅增加设计师的工作量，也会降低软件的运行速度。

4 结束语

使用BIM，不仅仅只是熟练地使用BIM软件，而要深入理解它的理念。作为现在使用BIM的我们，需要长久的坚持和面对挑战的勇气。

BIM它实现了从二维设计到三维设计的跨越，对于设计行业来说的确是终将所至的一个趋势，虽然它的发展迅速，在实践方面也初见成效，但它在发展过程中一定要考虑与大环境的融合。融入国内建筑行业的大环境，结合现有行业制图做法，循序渐进地推广BIM应用，相信最终的结果一定是我们所希望看到的。