BIM技术在项目设计阶段的应用探究

符想　张军　高悦文

摘   要：互联网快速发展，建筑信息化技术应运而生。建筑信息化模型技术的出现加快了建筑业信息化和数字化的步伐。目前，国内建筑行业BIM技术应用范围逐渐扩大，但大多数项目仍处于信息化管理施工阶段，项目设计阶段的BIM应用深度不够。通过分析BIM技术在我国项目设计阶段的应用现状以及存在的问题，介绍了项目设计阶段常用的BIM软件，从BIM在项目可行性研究阶段应用、BIM在项目勘察规划阶段应用、BIM在项目建筑、结构、管道设备设计阶段应用这3个方面提出相关的对策和建议，为加快BIM技术在国内项目设计阶段应用的进程提供参考。

关键词：BIM;信息化;设计阶段;应用

1    国内外研究

1975年，美国乔治亚理工学院恰克·伊士曼博士首次提出，建筑信息建模（Building Information Modeling，BIM）概念[1]，BIM是在建筑生命周期对相关数据和信息进行制作和管理的过程，中文名为建筑信息化模型，它的出现促进了建筑行业信息化的大变革。美国最早对BIM技术进行研究并将BIM技术运用到工程实践中。得力于3D-4D-BIM计划，美国目前超过80%的建筑项目成功应用BIM技术。英国、韩国、俄罗斯等国家相继颁布了BIM相关政策和条例。

我国的BIM技术应用起步较晚，对BIM的应用主要涉及不同参与方、不同生命周期、不同深度3个层次以及可行性研究阶段、勘察规划设计阶段、招投标阶段、施工阶段、运维阶段这5个部分[2]。目前，国家大力推行建筑行业向信息化转型。2011年，住建部在发展纲要中将BIM纳入信息化标准建设内容，2013年开始着手推进建筑信息模型应用，2016年在建筑信息化发展纲要中提出重点推广BIM技术，2018年提出制定BIM技术人才培养政策和制度，2019年1月，BIM技术员在人社部拟发布新职业。随着BIM技术不断发展，国家和地方也在积极推进BIM技术行业标准的落实。

2    研究目的

现阶段，我国建筑行业BIM技术应用虽然在项目中不断推进，但不同地区的建筑信息化水平良莠不齐，市场上存在以下问题[3]：

（1）BIM技术应用应该包含项目设计阶段、项目建造阶段以及项目后期运营维护阶段的全过程信息化管理，目前，由于BIM数据软件交换不足导致设计阶段BIM技术应用大多处于二维出图、三维翻模状态，没有真正实行BIM的三维设计。

（2）国内的BIM软件种类繁多且BIM数据在不同软件的数据交换中不能兼容，导致BIM设计数据的封闭流通，阻碍了BIM设计阶段的发展。

（3）国内中小型设计院仍然未引入BIM技术进行项目设计，设计阶段的信息化程度较低。

BIM在设计阶段中分为3个部分：（1）项目可行性研究阶段;（2）项目勘察规划阶段;（3）建筑、结构、管道设备设计阶段。它们之间的性能化分析、工程量统计、协同设计等对项目投资有重要影响，本文对BIM设计阶段全过程进行分析，提出BIM在设计阶段应用的对策和建议，为BIM技术应用更好地在国内应用提供参考。

3    BIM在项目设计阶段应用

3.1  BIM在项目可行性研究阶段应用

项目的可行性研究阶段包括以下几个方面：（1）项目概况;（2）项目建设方案及内容;（3）项目投资估算与资金筹措;（4）项目实施计划和进度;（5）组织实施和管理;（6）结论与建议等。传统的项目可行性研究是依靠以往项目经验以及书面纸质材料对项目进行可行性的论证，论证方式受论证人水平高低的限制，论证结果不够精确完善。BIM技术应用可以为项目可行性研究提供数据支撑以及精确的参照标准，通过调出以往建筑项目的BIM数据（包括面积、工程量、成本、施工进度安排等）对当前的项目方案进行论证，达到方便、快捷、高效的目标。

3.2  BIM在项目勘察规划阶段应用

工程勘察设计作为工程建设的重要环节，对建设工程的投资效益和质量安全起到非常重要的影响。传统的勘察规划大多使用二维出图，不能直观、形象地展现出勘察场地的三维情况。BIM技术在勘察设计规划中的应用，可以将工程地址数据存在软件平台，以三维动态的方式直观展现工程地质情况。国内常用的地质建模软件为BIM+GIS—无人机倾斜摄影三维建模软件[4]。近年来，航测领域发展起来一种新技术—倾斜摄影，应用倾斜摄影技术，可同时获得同一位置多个角度的影像，这些影像不仅具有高分辨率，还能对地物侧面纹理和地理位置信息进行完整采集。相比传统的垂直摄影，倾斜摄影技术可在短时间内对项目基地进行详尽的影像数据采集，并对影像数据进行处理后生成全方位、高精度的可视化项目三维地理信息系统（Geographic Information System，GIS）模型。BIM+GIS的融合，有效地解决了建筑项目在勘测阶段的信息化管理，完成了建筑项目信息和地理空间位置信息的较好结合。大量的高精度城市GIS模型建立，促进了互联网智慧城市的快速发展，推动了勘察规划阶段的项目信息化建设。

对于建好的地址模型，可采用图形算量进行土方工程量的计算，并将工程量数据用Excel表格导出进行分析处理。 此外，可采用插件将GIS模型数据进行规划，划分导入BIM软件中的Revit来进行规划设计出图。

3.3  BIM在项目建筑、结构、管道设备设计阶段应用

3.3.1  建筑设计阶段

国内BIM在设计阶段采用的软件为Autodesk Revit軟件，Revit建模软件功能强大，且可以建立三维协同平台，支持建筑、结构、管道设备设计模型的整合和建立。Revit最大的优势是可建立形式复杂的曲面建筑，为曲面建模进行计算机精准算量，强大的族文件库可以建立建筑项目中的每一个细节部分，丰富的材质库以及软件渲染功能可达到模型与实物1∶1仿真的效果。此外，Revit软件可对建模模型进行绿色节能分析，对模型和构建进行光照分析以及热负荷和冷负荷分析等。Revit软件的功能强大，导致对电脑配置要求较高，且软件在运行计算分析时工作量较大，容易出现问题。目前，国内很多企业使用的鲁班以及广联达软件，建模方便、效率高，但建立的模型精度远远低于Revit，并且这两款软件无法建立曲面或形状特殊的模型。BIM在建筑设计阶段的应用可采用流程如图1所示。

3.3.2  结构设计阶段

利用Revit软件进行钢筋建模费时费工，国内目前采用广联达钢筋算量以及鲁班钢筋算量软件进行建筑项目的钢筋建模。广联达和鲁班软件结构设计建模虽然方面快捷，但局限性较大，只能基于规则建筑项目建立，无法满足装配式建筑或复杂建筑结构设计的需要。Bentley公司开发的Pro structures软件在建筑的结构设计，尤其是装配式建筑的钢筋设计方面性能优越、建模方便快捷，不仅能对构建中的钢筋进行碰撞检查，对钢筋碰撞的部位进行修改，也能够计算结构中钢筋的工程量，还能导出完整的钢筋，为装配式建筑的结构设计、深化设计以及施工采购提供了很大的便利。此外，Pro structures能够根据建好的结构模型输出结构设计图纸。Revit软件与Pro structures软件可采用Bentley插件为接口进行数据交换。

3.3.3  管道设备设计阶段

建筑、结构、管道设备三合一为基础的建筑模型可以实现设计过程中管道施工设备的优化布置。在大型复杂项目中，管道设备的优化对项目施工的整个进程产生巨大影响。基于BIM技术应用，可以采用计算机数据处理功能对管道与管道碰撞、管道与建筑主体结构碰撞的部位进行修改，达到提高施工质量、缩短工期以及节约成本的效果。Revit系统模块对于管道布置提供大量的族文件，能够方便快速地在Revit模型中实现管道设备的布置。此外，MagiCAD软件也可以辅导Revit平台，进行集中化、开放化的项目管理体系;具有智能化的管道水力计算、便捷的预留洞口功能、庞大完善的产品族库，可实现建筑管道碰撞检测，及时发现问题。

4    结语

随着BIM技术的不断发展，建筑行业的信息化程度越来越高。BIM技术的应用为我国建筑业在设计方面带来了毋庸置疑的便利，虽然BIM技术在国内的应用仍然存在一些阻碍和问题，但随着时代的发展以及政府、企业、机构等多方面的努力，国内的BIM技术软件应用标准将逐渐完善，最终会落实适合中国建筑行业发展的BIM技术应用准则。

[参考文献]

[1]周建亮，吴跃星.美国BIM技术发展及其对我国建筑业转型升级的启示[J].科技进步与对策，2014（11）：31-33.

[2]许   炳，朱海龙.我国建筑BIM应用现状及影响机理研究[J].建筑經济，2015（3）：13-14.

[3]李俊卫，黄玮征，王旭峰. BIM在工程勘察设计阶段的应用研究[J].建筑经济，2015（9）：117-112.

[4]吕慧娟.无人机倾斜摄影三维建模和应用[J].山西建筑，2018（16）：180-181.