張 彬 谷春濤 王 浩 蘇永章 王鎮(zhèn)基 劉文博 高 飛

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

1 三維設(shè)計(jì)概述

Building Information Modeling（建筑信息模型），簡稱BIM,即包含有效信息的三維模型。與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)有著內(nèi)在本質(zhì)的區(qū)別，BIM技術(shù)的核心是數(shù)據(jù)，在整個建筑的設(shè)計(jì)建設(shè)運(yùn)營中產(chǎn)生的各種有效數(shù)據(jù)。建筑的各個參與方通過對BIM模型中產(chǎn)生的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整合、共享來對項(xiàng)目的過程和資源等進(jìn)行及時的修正和管理優(yōu)化。

BIM技術(shù)具有可視化、關(guān)聯(lián)性、協(xié)調(diào)性和可出圖性4個突出特點(diǎn)。最重要的特征即可視化，BIM模型具有優(yōu)秀的三維空間穿透展示能力，并且一直貫穿項(xiàng)目的全生命周期?？梢暬瘧?yīng)用使得項(xiàng)目在設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中提前反映建筑物的全貌和細(xì)節(jié)，并且對各個不同主體的參與方快節(jié)奏高效率地溝通交流，提前發(fā)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)的錯誤和不合理，減少設(shè)計(jì)變更，節(jié)省時間成本，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

建立BIM模型即定義了建筑物內(nèi)所有構(gòu)件相互關(guān)聯(lián)且可識別，改動模型的參數(shù)或者對象發(fā)生變動時，構(gòu)件的屬性，如尺寸、位置都會相對應(yīng)聯(lián)動更新，BIM技術(shù)的關(guān)聯(lián)性保證項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營維護(hù)各個生命周期內(nèi)的任何階段都是一致的，并且經(jīng)過鎖定的構(gòu)件信息參數(shù)不會再改變。同時模型信息可以自動演化延伸，在項(xiàng)目的不同階段模型對象可以簡單地進(jìn)行修改和深化，不需從新重復(fù)建模。

BIM模型的核心是數(shù)據(jù)，是通過三維設(shè)計(jì)不斷地添加數(shù)據(jù)信息搭建模型的過程。

2 BIM技術(shù)的當(dāng)前使用背景

國外對BIM技術(shù)的應(yīng)用研究比較早，在理論和實(shí)踐的應(yīng)用相對比較成熟。國內(nèi)起步較晚，但得益于很多大型項(xiàng)目的建設(shè)落地，很多建設(shè)方和設(shè)計(jì)方都積極地把BIM技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際項(xiàng)目中。如上海中心大廈，建筑為超高層建筑，各專業(yè)協(xié)調(diào)工作量大，BIM模型有利于推進(jìn)設(shè)計(jì)深化，改善參與方的協(xié)同方式，分工更加精細(xì)化，但也遇到參與方軟件不兼容及建模標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)流通不暢等問題。

國內(nèi)經(jīng)過幾年應(yīng)用探索，BIM技術(shù)的二次開發(fā)和本地化等方面有了長足的進(jìn)步，各個高等院校開設(shè)相關(guān)的專業(yè)培養(yǎng)BIM人才。上海對政府投資性項(xiàng)目必須應(yīng)用BIM技術(shù)并將BIM作為建筑信息智能化和工業(yè)化的工作重點(diǎn)。國家層面的住建部《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》也多出涉及BIM技術(shù)，相關(guān)部門制定標(biāo)準(zhǔn)來支持BIM技術(shù)的發(fā)展和落地。

3 BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)院項(xiàng)目中的應(yīng)用

3.1 方案設(shè)計(jì)

不同于傳統(tǒng)CAD的二維設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)下的方案設(shè)計(jì)以三維狀態(tài)為基礎(chǔ)，充分利用BIM的可視化技術(shù)，優(yōu)秀的三維空間展示能力，在項(xiàng)目規(guī)劃、選址等發(fā)揮作用，如civil3d對地形的強(qiáng)大處理能力，infarworks在城市整體規(guī)劃、道路橋梁方案設(shè)計(jì)的快速處理。模型任意剖切對細(xì)節(jié)表達(dá)充分，模型的單層剖切可以為設(shè)計(jì)師和業(yè)主提供更直觀和可視化的三維討論平臺，并在三維局部方案的產(chǎn)品比選時，可以快速判斷出最佳設(shè)計(jì)方案（如圖1所示）。BIM技術(shù)可以直接導(dǎo)入效果圖軟件，并可根據(jù)設(shè)計(jì)師指定的視角渲染出效果，相對效果圖，成品更快，成本低，提高了與業(yè)主溝通交流效率，節(jié)省了時間成本。

綠色建筑指通過利用合理的技術(shù)手段，讓能源資源得到優(yōu)化配置，起到節(jié)約能源的效果。在綠色建筑的項(xiàng)目應(yīng)用上，傳統(tǒng)方法是依靠設(shè)計(jì)師主觀經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)數(shù)據(jù)。BIM技術(shù)可利用日照、采光、通風(fēng)、人員疏散、能耗等參數(shù)設(shè)置來模擬分析，提高建筑的性能、質(zhì)量、安全及合理性，并提供科學(xué)的方案設(shè)計(jì)建議，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

BIM技術(shù)給方案設(shè)計(jì)的新理念和新思路提供一套有別于傳統(tǒng)二維的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程，以其可視化、參數(shù)化、仿真模擬等特點(diǎn)使方案設(shè)計(jì)在創(chuàng)意完成度、效率、質(zhì)量等方面的缺陷得到彌補(bǔ)。

圖1 方案設(shè)計(jì)

3.2 管線綜合

人們對建筑的智能化、舒適性和節(jié)能等方面提出更高要求，使得機(jī)電管線系統(tǒng)復(fù)雜、種類繁多，管線的安裝空間小。在管線布局和碰撞檢測方面，傳統(tǒng)二維圖紙很難解決問題。

BIM技術(shù)的管線綜合可在設(shè)計(jì)階段對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行三維審核，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，提前避免在施工時浪費(fèi)過多時間，減少關(guān)鍵部位返工及材料損耗。在凈高分析上，BIM技術(shù)通過三維展示簡單直接地對方案進(jìn)行凈高分析，優(yōu)化調(diào)整管線布局，使整個建筑的實(shí)際凈高滿足設(shè)計(jì)要求，同時提高舒適度（如圖2所示）。

BIM技術(shù)的優(yōu)化綜合管線布置，可以有效增加建筑物層間的上部凈高，避免出現(xiàn)管線之間的碰撞。BIM技術(shù)可對機(jī)電管線進(jìn)行綜合分析，準(zhǔn)確定位預(yù)留的洞口，彌補(bǔ)設(shè)計(jì)缺陷，提高結(jié)構(gòu)施工效率，加快整體工程進(jìn)度，給業(yè)主帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 管線綜合

3.3 增值服務(wù)

隨著人們對BIM技術(shù)認(rèn)識的加深及需求的增加，BIM技術(shù)衍生出一系列外圍服務(wù)，滿足了各參與方更高的需求，打破了設(shè)計(jì)院原有的業(yè)務(wù)框架，擴(kuò)大了更高附加值的業(yè)務(wù)范圍。如更快捷的工程量統(tǒng)計(jì)，BIM技術(shù)基于現(xiàn)實(shí)的三維建筑仿真模擬，模型本身已包含工程量，只需提取即可。效果圖和視頻宣傳片方面可充分利用三維BIM模型，直觀地在方案設(shè)計(jì)過程中交流溝通，降低設(shè)計(jì)院在效果圖的成本支出。在投標(biāo)階段，適當(dāng)增加BIM技術(shù)的應(yīng)用和展示，會增加亮點(diǎn)來提高中標(biāo)率。BIM技術(shù)的增值服務(wù)范圍較廣，如四維仿真施工模擬、數(shù)字化運(yùn)營管理等。設(shè)計(jì)院應(yīng)結(jié)合自己的業(yè)務(wù)特點(diǎn)發(fā)展有自己核心競爭力的特色BIM技術(shù)解決方案。

4 BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)院推廣應(yīng)用的難點(diǎn)及建議

設(shè)計(jì)院在項(xiàng)目建設(shè)的上游，接觸BIM技術(shù)較早，很多大型設(shè)計(jì)院都設(shè)立BIM中心或數(shù)字中心，并在實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)用，但至今并沒有形成規(guī)?；蛘咝纬缮a(chǎn)力。原因有以下幾點(diǎn):

4.1 對BIM認(rèn)識不充分，準(zhǔn)備不足，期望值過高

設(shè)計(jì)院的最大業(yè)務(wù)是設(shè)計(jì)，不是BIM增值服務(wù)。BIM技術(shù)衍生服務(wù)比較多，每個衍生服務(wù)都需要人力、物力、資源的投入，設(shè)計(jì)院需要根據(jù)自身的團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)協(xié)調(diào)好適合自己的發(fā)展方向，完美實(shí)現(xiàn)三維協(xié)同設(shè)計(jì)或者一個模型解決所有問題等。

4.2 確實(shí)掌握BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)人員

人才培養(yǎng)需要花費(fèi)資源，降低產(chǎn)值。由于BIM技術(shù)的復(fù)雜性，二維到三維設(shè)計(jì)思維的轉(zhuǎn)變等現(xiàn)實(shí)情況，在一定程度上降低了設(shè)計(jì)人員軟件學(xué)習(xí)的積極性，使得設(shè)計(jì)與BIM技術(shù)割裂開，不能有效協(xié)調(diào)。千軍易得，一將難求。一個好的BIM負(fù)責(zé)人對項(xiàng)目的方案制訂和執(zhí)行至關(guān)重要。

4.3 應(yīng)用BIM技術(shù)是一個長期探索的過程

在項(xiàng)目應(yīng)用層面，不適宜直接利用BIM技術(shù)上馬大項(xiàng)目，這會使得團(tuán)隊(duì)遇到很多困難，打擊團(tuán)隊(duì)積極性。BIM軟件由于是從國外引進(jìn)的，本地化程度不高，而且軟件種類多，數(shù)據(jù)不能流暢打通，這些現(xiàn)實(shí)問題都需要時間緩慢解決。

5 結(jié)語

在發(fā)達(dá)國家，使用BIM技術(shù)已經(jīng)普及，國內(nèi)對BIM技術(shù)的認(rèn)識也逐漸加深，項(xiàng)目應(yīng)用試點(diǎn)多，且在大型、超大型項(xiàng)目多有應(yīng)用，在項(xiàng)目建設(shè)的招標(biāo)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)等各環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了突破。利用BIM技術(shù)對設(shè)計(jì)者來說既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，可以帶來全新的設(shè)計(jì)流程和工作協(xié)同分配機(jī)制。BIM技術(shù)衍生出的一系列增值服務(wù)都值得深入研究探索，從而提高核心競爭力。