BIM技术在建筑设计中的作用

王鹏飞 范帅昌 齐建锋 王炎 常立群 李克贞

摘 要：自建筑业信息化“十三五”发展纲要实施以来，建设工程领域BIM应用的广度和深度显著增强，其应用方法和应用成果不仅体现在工程项目的全生命周期，同时也充分展示了各建设工程领域相关单位的 BIM 技术应用水平。BIM目前的使用还处于非常初级的阶段，能理解它的好处，却很难在项目中实际应用。抛开学习的时间和成本，以及团队的“战略”，仅从“战术”的角度也不难找到应用的落脚点。本文结合南水北调焦作纪念馆钢结构项目的BIM技术应用，阐释了BIM在设计中的作用，如何才能高效地发挥作用。

关键词：BIM应用;协同设计;品质及附加值

文章编号：2095-4085（2020）08-0159-02

1 由整体空间设计向三维设计的转变

通常情况下，平面设计或造型构思的过程中，空间设计往往是被剥离在概念设计之外的。基于建筑信息模型（BIM）的思维，可以将建筑的各維度空间（室内空间、室外空间），建筑外表皮及造型特点，平面系统功能整合在一个互相关联的逻辑体系中，在做平面设计的同时也在进行建筑空间的设计，而且在建筑物的立面造型上又直观地表达和反映了空间设计的概念，从而使最终的设计图纸是一个三维模型在不同平立面上的表达。设计工程师就可以立体三维的方式完整直观的对设计对象进行详细察看，进行空间推敲和设计思考。

本工程钢结构主要为纪念馆主体结构部分，主要功能为展览及红色文化教育基地，由一栋建筑组成，建筑使用年限50a，抗震设防烈度为7°，最大建筑高度为23.90m。空间异形结构，主楼长165m，宽86m，造型独特，节点复杂多样，钢结构二次深化设计建模及节点优化难度大。整体建模工程量大，构件形式种类多，多种节点构造复杂，多数构件具有唯一性，建模精度高，进度要求高，是深化设计工作的重点。

2 可持续设计、多平台协作、提升效率

基于BIM理念的跨软件平台协作，让设计师可以选择最合适的软件完成相应的工作。本工程从开始着手深化设计就将Tekla，rhino，revit，CAD等软件平台有机结合起来，利用BIM体系的多软件协作，可以将创建的模型其价值发挥到最大。从项目开始就成立了BIM小组，及时跟踪和协调。双向交互的软件，例如结构分析，模型创建可直接用于结构计算软件的分析，无需在分析软件中二次建模，而在分析软件中的结构截面调整，可直接回馈给模型，实现双向交互。在传统设计中，二维图纸设计，联动效果差的分析软件，甚至要独立二次建模的分析软件，设计方或者付出较大精力用以对修改后的设计做分析更新，或者选择性的放弃部分性能分析更新工作，分析结果与现有设计并不相符。根据分析情况进行修改，修改后，可快速用于后续多次的分析。

3 设计构思的表达、整合设计环节和提升设计品质

本工程为南水北调焦作城区段生态保护PPP项目D区1#楼— —南水北调纪念馆工程，为了与两岸生态保护系统及南水北调主体文化公园整体协调统一，南水北调焦作纪念馆是南水北调焦作城区段绿化带工程的地标式建筑，是南水北调焦作城区段生态保护D区的重要组成部分，是打造“一馆一园一廊一楼”开放式带状生态公园的点睛之作，也是展示南水北调整体形象、弘扬南水北调精神的亮点工程，纪念馆设计造型取自中国传统文化水调华章造型，建筑外观以水为形，以渠为意，取意“水到渠成”，陈设内容突出南水北调精神、南水北调文化，将打造成焦作市区西部特色鲜明的南水北调展陈纪念生态文化公园。

建筑师尤其是偏向前期部分的，往往要把控设计的各个环节，功能设计，造型空间，直至效果图，汇报文本。在建筑信息模型的帮助下，设计工程师可以更好的完成造型设计的推敲和建模，可以更直观、更直接的看到存在问题和缺陷，反复斟酌，提前解决掉二维空间中不易发现的问题，避免了和后期制作人员“多一点”或“少一点”的模糊沟通，大大提高建筑师对整体项目设计的控制能力。

同时可以使整体的设计方案直观明了，科学合理，使复杂问题简单化，减少和避免了重复性的工作，让设计师可以有更多的时间和精力回归到设计问题的解决，提升整体设计作品的品质。

4 最大的优势整合设计环节

三维设计在给我们带来可以提前立体直观审视的同时，也毫不客气地把传统二维设计中容易忽略的问题暴露了出来，“倒逼着”设计师不得不去思考和解决展现出来的问题。这也是目前设计师抗力比较大的关键。设计师认为很多原本不需要现在解决的问题被“赤裸裸”地暴露出来，就会需要花更多的时间和精力，与当下普遍偏低的设计收费不对等。这点确实是对设计师提出了更高的要求，不光要有建筑设计前期后期的设计能力，还要有跨专业的协调能力，更重要的是要理解模型深度对设计的影响最终做出合理的判断。

对于一些复杂的空间结构就更要对各专业统筹协调，比如南水北调焦作纪念馆属于空间异形多层展览馆类建筑，牵涉土建、钢结构、机电管线、幕墙装饰、园林、景观等多专业多工种，各个专业环节又单独需要二次深化设计，只要其中有一个专业或一个环节出现错误，就会导致连锁反应。借助BIM施工技术可以对各个专业版块进行优势整合，提前对工程项目的设计进行一次模型模拟和演练，可以发现很多专业内部、专业间配合、空间高度上的冲突碰撞，对碰撞检查出来的问题进行优化和调整，实现各专业的无缝衔接，实现设计意图。当然预演的前提是要确保各专业模型的精确度要达到相关要求，否则就失去了模型预演的意义，毫无参考价值。根据钢结构深化设计模型与建筑幕墙设计模型整合进行碰撞检查，发现问题及时进行调整和优化。

5 BIM协同设计可以提升设计的附加值

BIM协同设计中，通过对应用目标的设定，可以对模型设定更多的规则，从而使模型具有更多的应用功能，可以大量地减少性能化分析的成本，拓展一些后续阶段的应用，模型中已经包含了足够的算量信息，通过相关工具可以快速得出算量与定额，提升了模型量化的经济评估。

利用BIM模型可以通过可视化交底进行施工现场指导，对工程项目施工过程中的重难点，关键工序及质量控制点充分熟悉，帮助施工班组以及各项工作按规范要求保证保量完成，提高施工效率，避免返工，降本增效。

6 结 语

BIM并不只是一个软件工具，更重要的是一种设计的思维与全局的信息工作管理观念，正向BIM协同设计，基于服务平台和云端的协同文件，创建了直观的全连动的BIM模型与信息，精准BIM信息模型中的图形和属性都直接反应设计本意，使得模型可以被充分信任地用于各种BIM应用，避免了逆向翻模中逆向成果与设计本意不一致而造成的诸多风险与重复建模工作。同时，正向BIM协同设计，优于传统协同设计的根本原因，在于它更高层级的协同，不仅协同了人、专业，也协同了设计过程中的诸多应用与任务节点。再者，将设计充分引入到三维体系和可视化建造过程，较传统设计将更多信息提前、工作前置、内容整合，以充分发挥设计的价值。

参考文献：

[1]董柏生，南水北调纪念馆南水北调第一楼昨日开工建设[N].焦作日报，2018-11-17.

[2]柳绢花，李艳妮.基于BIM的虚拟施工技术应用研究[J].电脑知识与技术，2011，（10）.

[3]花蕾.探究BIM技术在施工阶段的运用[J].工程技术研究，2018，（09）.

[4]刘哲.应用BIM技术的建筑精益设计初探[J].重庆建筑，2016，（01）.