浅论BIM 技术在设计院中的应用

张 彬 谷春涛 王 浩 苏永章 王镇基 刘文博 高 飞

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

1 三维设计概述

Building Information Modeling（建筑信息模型），简称BIM,即包含有效信息的三维模型。与传统二维设计有着内在本质的区别，BIM技术的核心是数据，在整个建筑的设计建设运营中产生的各种有效数据。建筑的各个参与方通过对BIM模型中产生的有效数据进行采集、整合、共享来对项目的过程和资源等进行及时的修正和管理优化。

BIM技术具有可视化、关联性、协调性和可出图性4个突出特点。最重要的特征即可视化，BIM模型具有优秀的三维空间穿透展示能力，并且一直贯穿项目的全生命周期。可视化应用使得项目在设计和建设过程中提前反映建筑物的全貌和细节，并且对各个不同主体的参与方快节奏高效率地沟通交流，提前发现方案设计的错误和不合理，减少设计变更，节省时间成本，从而实现项目的经济效益最大化。

建立BIM模型即定义了建筑物内所有构件相互关联且可识别，改动模型的参数或者对象发生变动时，构件的属性，如尺寸、位置都会相对应联动更新，BIM技术的关联性保证项目信息数据在设计、建设、运营维护各个生命周期内的任何阶段都是一致的，并且经过锁定的构件信息参数不会再改变。同时模型信息可以自动演化延伸，在项目的不同阶段模型对象可以简单地进行修改和深化，不需从新重复建模。

BIM模型的核心是数据，是通过三维设计不断地添加数据信息搭建模型的过程。

2 BIM技术的当前使用背景

国外对BIM技术的应用研究比较早，在理论和实践的应用相对比较成熟。国内起步较晚，但得益于很多大型项目的建设落地，很多建设方和设计方都积极地把BIM技术应用在实际项目中。如上海中心大厦，建筑为超高层建筑，各专业协调工作量大，BIM模型有利于推进设计深化，改善参与方的协同方式，分工更加精细化，但也遇到参与方软件不兼容及建模标准不统一，导致数据流通不畅等问题。

国内经过几年应用探索，BIM技术的二次开发和本地化等方面有了长足的进步，各个高等院校开设相关的专业培养BIM人才。上海对政府投资性项目必须应用BIM技术并将BIM作为建筑信息智能化和工业化的工作重点。国家层面的住建部《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》也多出涉及BIM技术，相关部门制定标准来支持BIM技术的发展和落地。

3 BIM技术在设计院项目中的应用

3.1 方案设计

不同于传统CAD的二维设计，BIM技术下的方案设计以三维状态为基础，充分利用BIM的可视化技术，优秀的三维空间展示能力，在项目规划、选址等发挥作用，如civil3d对地形的强大处理能力，infarworks在城市整体规划、道路桥梁方案设计的快速处理。模型任意剖切对细节表达充分，模型的单层剖切可以为设计师和业主提供更直观和可视化的三维讨论平台，并在三维局部方案的产品比选时，可以快速判断出最佳设计方案（如图1所示）。BIM技术可以直接导入效果图软件，并可根据设计师指定的视角渲染出效果，相对效果图，成品更快，成本低，提高了与业主沟通交流效率，节省了时间成本。

绿色建筑指通过利用合理的技术手段，让能源资源得到优化配置，起到节约能源的效果。在绿色建筑的项目应用上，传统方法是依靠设计师主观经验，缺乏科学数据。BIM技术可利用日照、采光、通风、人员疏散、能耗等参数设置来模拟分析，提高建筑的性能、质量、安全及合理性，并提供科学的方案设计建议，优化设计方案。

BIM技术给方案设计的新理念和新思路提供一套有别于传统二维的结构设计流程，以其可视化、参数化、仿真模拟等特点使方案设计在创意完成度、效率、质量等方面的缺陷得到弥补。

图1 方案设计

3.2 管线综合

人们对建筑的智能化、舒适性和节能等方面提出更高要求，使得机电管线系统复杂、种类繁多，管线的安装空间小。在管线布局和碰撞检测方面，传统二维图纸很难解决问题。

BIM技术的管线综合可在设计阶段对设计图纸进行三维审核，提前发现设计问题，提前避免在施工时浪费过多时间，减少关键部位返工及材料损耗。在净高分析上，BIM技术通过三维展示简单直接地对方案进行净高分析，优化调整管线布局，使整个建筑的实际净高满足设计要求，同时提高舒适度（如图2所示）。

BIM技术的优化综合管线布置，可以有效增加建筑物层间的上部净高，避免出现管线之间的碰撞。BIM技术可对机电管线进行综合分析，准确定位预留的洞口，弥补设计缺陷，提高结构施工效率，加快整体工程进度，给业主带来明显的经济效益。

图2 管线综合

3.3 增值服务

随着人们对BIM技术认识的加深及需求的增加，BIM技术衍生出一系列外围服务，满足了各参与方更高的需求，打破了设计院原有的业务框架，扩大了更高附加值的业务范围。如更快捷的工程量统计，BIM技术基于现实的三维建筑仿真模拟，模型本身已包含工程量，只需提取即可。效果图和视频宣传片方面可充分利用三维BIM模型，直观地在方案设计过程中交流沟通，降低设计院在效果图的成本支出。在投标阶段，适当增加BIM技术的应用和展示，会增加亮点来提高中标率。BIM技术的增值服务范围较广，如四维仿真施工模拟、数字化运营管理等。设计院应结合自己的业务特点发展有自己核心竞争力的特色BIM技术解决方案。

4 BIM技术在设计院推广应用的难点及建议

设计院在项目建设的上游，接触BIM技术较早，很多大型设计院都设立BIM中心或数字中心，并在实际项目中应用，但至今并没有形成规模化或者形成生产力。原因有以下几点:

4.1 对BIM认识不充分，准备不足，期望值过高

设计院的最大业务是设计，不是BIM增值服务。BIM技术衍生服务比较多，每个衍生服务都需要人力、物力、资源的投入，设计院需要根据自身的团队结构特点协调好适合自己的发展方向，完美实现三维协同设计或者一个模型解决所有问题等。

4.2 确实掌握BIM技术的设计人员

人才培养需要花费资源，降低产值。由于BIM技术的复杂性，二维到三维设计思维的转变等现实情况，在一定程度上降低了设计人员软件学习的积极性，使得设计与BIM技术割裂开，不能有效协调。千军易得，一将难求。一个好的BIM负责人对项目的方案制订和执行至关重要。

4.3 应用BIM技术是一个长期探索的过程

在项目应用层面，不适宜直接利用BIM技术上马大项目，这会使得团队遇到很多困难，打击团队积极性。BIM软件由于是从国外引进的，本地化程度不高，而且软件种类多，数据不能流畅打通，这些现实问题都需要时间缓慢解决。

5 结语

在发达国家，使用BIM技术已经普及，国内对BIM技术的认识也逐渐加深，项目应用试点多，且在大型、超大型项目多有应用，在项目建设的招标、设计、施工、运行维护等各环节都实现了突破。利用BIM技术对设计者来说既是机遇也是挑战，可以带来全新的设计流程和工作协同分配机制。BIM技术衍生出的一系列增值服务都值得深入研究探索，从而提高核心竞争力。