浅谈建筑全生命周期中BIM技术应用

易晖翔

（广州市设计院集团有限公司）

1 BIM技术应用特点分析

在现在的施工设计项目中，从土建、结构到机电专业，存在各专业相互协调落实条件的过程。为避免土建专业提资过晚而造成机电工作进度滞后，机电专业会同时进行框架结构的部分设计。通过BIM技术可实现多专业设计实时更新替换，并且展示出更为准确的三维模型。而在三维模型中，也能更清楚的展示出图纸的H+（标高）等属性，为造价专业计算竖向工程量提供了更精准的数据。多专业于同一平台作业，能够在设计阶段模拟在施工过程中各专业管线碰撞的问题，避免施工条件不足而产生返工，从技术提升上节约了各项成本，提高效率。

2 BIM协同性特点

在项目策划的阶段，即需考虑是否需要BIM技术的介入。BIM技术在项目的策划、设计、施工、运营管理等各阶段，都有逐步深入地应用，为各方提供了一个宣传展示、信息碰撞、数据获取、分析运营的平台。从初步的方案，能够通过BIM技术展示出整体的3D效果；在设计过程中，有效改善业主、设计、施工等多方的问题碰撞沟通，从软件应用上帮助施工单位决策，运用三维模拟的方式减少各重点部位在施工过程中的错漏碰撞，有效地减少了后续的更正修改率，减少了设计、施工过程中的时间、人力、物力浪费，为各阶段设计、决策提供更为有效的模型依据[1]。

笔者站在设计的角度，在熟练掌握BIM软件之后，建模过程中能迅速发现其他专业对自身专业的影响。从简单的管线碰撞、机房排布，到深入的综合净高、造价算量，都是需要各专业设计从中配合调整，针对平面图纸再次审核，对图纸有效把关。最终，提供一版精确无误的三维模型以作为造价算量、施工指导文件。

多专业处于同一平台作业，最后再进行整合调整，这便是BIM建模的一个过程。常规的CAD设计，未能做到协同作业，后置专业存在无法及时获取建筑平面提资的情况，也存在在一版图纸交付后，发现建筑底图不一致，未能及时有效的更新提资条件。而这，也是协同作业的一个优势，BIM技术通过同一平台，在设计人员习惯性的保存后，便能够在服务器端实时更新模型，各专业也能根据更新迅速修改自身设计内容，避免因提资节点滞后而导致图纸更新的不及时。反之，当机电专业在同一模型上进行设计时，土建专业也能够根据管线图纸，检查到对自身专业的影响。包括建筑的外立面效果，走廊内净高，以及结构专业的管线穿梁孔洞，能够及时反馈给各专业，方便设计人员及时沟通调整设计上的欠缺点。协同的流程不同于以往一次提资、一次沟通的过程，变为发现问题立刻解决的方式，避免了因多方需求不一致且沟通时长不够导致图纸修改不到位的情况，多专业之间通过三维模型增强了模型可视化的有效沟通。

3 BIM模型数据可视化特点

建筑物作为一个实体，平面图并不能完全展示设计者对其作品所定义的内涵，这无非是一个管中窥豹的过程。数字三维模型的出现，使之以一种更全面的方式，将我们所设想的建筑，更全面地展示在人们的眼前。设计不单单是一份事业，同时也是一门艺术，观点的不同，对艺术的评判亦会产生碰撞的火花。以前，或许在沟通上存在言语表述不清晰的地方，需求方无法正确在脑海中勾勒出我们所描述的画面，我们也无法正确理解需求方的部分需求。但是随着数字三维模型的技术推进，我们可以用区别于以往平面图的展示方式，用三维模型来表达我们所规划的作品，需求方也可以更加精准地针对某一点提出不同的看法和意见。加快了沟通的过程，更加有效地使设计周期缩短，出品成果时间更迅速（见图1）。

图1 BIM可视化模型图

4 BIM技术在建筑工程设计中的应用

在当前的建筑工程设计中，由于BIM技术的尚未普及，加上现在行业正处于一个低迷的状态，设计方工作量很大，业主需求不明确导致输入条件不稳定，重复修改多次图纸。设计作为一个建筑落地的初期的重要环节，各个设计人员无法统一一个设计思路，针对甲方所期望实现的功能，需要达到的效果也有不同的做法，部分人员缺失基础创新能力，以至于在项目落地后，有时会很难使各方都满意这一件作品。

由于采用较为简单的效果模型，因此在进行初步设计时，会产生一些问题。在对模型进行剖析时，无法验证它的落地性。仅为一个概念思想，而会缺乏理论上的支持，其中存在着风险，导致对建筑的设计不能得到有效地保障。

目前行业内工期压力大，在把控设计效果的同时，也会缩短出品设计成果的周期，这也极大地增加了设计人员的工作难度。传统的设计手段，在展示效果图的时候，往往是基于一个概念或一个二维静态平面，与三维的模型有着极大地区别，它是静态的，缺乏全面美感度的一面。虽然成品效果基于初步设计在后期已进行了更加深化的加工，具有了针对于最初概念所独有的特色。但是对于建筑设计领域，还无法展示其全貌。各个专业所关注的效果点不同，整体的效果图也可能会欠缺建筑内部及部分外部的局部内容，以至于在建筑落成后，非专业人员对于其最终成品会有一定的落差感。

在现有建筑工程项目的实施推进过程中，BIM技术的辅助也是十分有必要的。BIM模型的构建，也可促进业主需求稳定化，在多方对模型的审核下，确认建筑用途及效果，避免因图纸理解不到位而产生的二次修改，有效地减少了工作量。并且在模型确认的过程中，也保证了多方对于部分细节的确认，做到了全面审核，对设计作品的落成效果有了一个提前模拟的观察与评判。

在建模和深化、转化、传递的过程中，要确保信息的完整性，防止信息外泄和扭曲，及时地将与设计方案和相关资料传递给需要的各方，在此过程中，计算、分析出工程量清单等，不可违背现行规范条例。

BIM除了能展示出视觉效果，也能对项目细节进行数据的精准展示。传统的建筑工程设计模式往往无法做到面面俱到，设计师们只能从平面图角度去观察，过程中存在平面、立面数据不一致的问题，BIM则能有效地同时修改数据，达到所有（平立剖）面数据一致的结果。BIM技术在基于三维模型的基础上，更可以添加材质作为一个更加深入的模拟，使之设计的计算数据及设计的合理性更具有可实施性。建筑专业可以对比不同材质其外立面呈现的不同效果等；结构专业则可以通过材质等计算其荷载力等；机电专业配置设备后，对于空间的考量更为精准，也可以在配合装修的阶段，预留出准确的管线排布方案以满足净高、装修效果等要求。

造价专业通过BIM模型获取数据信息后，也可以根据模型制作更为精准的算量模型，三维模型往往能比以往的二维平面获取更多数据，工程概算也能够更加精准。因为BIM模型比二维平面更加精细，对于管线的排布更为准确。原有设备专业仅提供本专业二维平面，没与其他专业协调内容，而导致工程量不准确，现在就可以通过BIM的协同特点解决。BIM技术在应用上的日益成熟，既能精准的控制造价，又能使工程设计的有效性、科学性和合理性得到全面的提升。

5 BIM在建筑施工中的应用

在进行BIM建模过程中，各专业均可对各项构件编码定位，各个构件都有其独一无二的数据列表，在进行施工前通过建模模拟施工方案，用三维的形式完整体现施工流程，现场人员也可以此作为施工指导开展实际操作。同时模型也能够达到可视化技术交底的作用，通过模型可更清楚地了解到施工所需要预留部位等注意点[3]。施工方通过对二维、三维的图面进行比对，对项目建筑所需的材料进行更精准的计算、采购，从而节约了物力成本。此外，BIM模型基于多专业在同一平台上进行设计修改，当设计数值发生变化时，相关数据会自动更新，避免了因为数据变更不及时造成的损失，确保设计内容可以精准地落实到施工过程当中（见图2）。

图2 BIM施工管线综合图

6 BIM在可视化运维管理中的应用

项目建设完成后，建设方将项目整体交付给物管方，物管方会有针对此项目业态的管理模式[2]。针对建筑内所拥有的机电系统，BIM模型可辅助搭建数据可视化3D模型地图，将智能化各子系统集成于可视化平台上，使建筑的运营情况可视化。子系统包括视频安防监控系统、入侵报警系统、出入口控制系统、梯控系统等。

对于建筑内安全防范技术优化，实时监控建筑内所需要布防区域。对于建筑内设备运营维护远程化，可以在控制室内集中控制，规划好管理模式，分批次分时段启停、调节、收费，不同标准均可一键操作；也可以在三维模型中实时查看设备运行状态，判断是否需要派遣检修人员前去维护，大大节省了人力及财力开支。当发出安防告警或者设备报警时，多项系统也可以进行联动控制，在模型中标记出报警区域，将准确的信息及时反馈给值班人员进行处理。

而对于游客来讲，身在复杂的建筑物内，假设有一套随时可以指路的地图，就可以更好地规划出自己所喜好的游览路线。三维地图搭配无处不在的蓝牙信标，可以对每一位接入系统的游客进行定位、游览引导；也可以配合其他系统的数据，计算出一段时间内，建筑的游客人数、制冷量、用电量等数据，通过大数据分析目前的盈亏状况，实时调整物业的管理运营模式，以满足当前形势下运营管理的需求，也可展示出项目的新颖亮点。

7 结语

BIM模型本身就是建筑的数字信息模型，BIM技术在协同性、数据性等方面的优势，使得BIM技术对于建筑行业，无论是在最初的设计阶段或是后续的施工阶段，以及后续的运营管理阶段都有着重大的指导意义。数字模型的出现，将有助于克服工程设计的不透明性，笔者相信，随着计算机技术与工程设计模式的不断更新迭代，今后项目会在整体上提升建设标准及管理水平。