俞 良，張鑫田

1.浙江大學建筑設計研究院有限公司，浙江 杭州 310028

2.中國建筑上海設計研究院有限公司，上海 200333

1 BIM技術(shù)概述及應用現(xiàn)狀

建筑信息模型（BIM）是一種應用于工程規(guī)劃、設計、施工、管理的數(shù)據(jù)化工具，以三維圖形為主，附加各類構(gòu)件信息的操作軟件。BIM技術(shù)是由美國Autodesk公司于2002年提出的，目的在于將建筑的全生命周期內(nèi)的所有信息集成在一個三維模型中。BIM的核心是建立與實際情況一致的三維模型和構(gòu)件信息，從而組成一個完整的建筑工程信息資料庫。

應用BIM技術(shù)可將二維設計變成三維設計，其具有可視化特性，可提高設計的質(zhì)量和效率。隨著BIM技術(shù)在建筑設計領(lǐng)域的不斷發(fā)展，以及國家標準《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》（GB/T 51212—2016）的發(fā)行并實施，建筑設計行業(yè)正積極推進BIM技術(shù)的應用。至今，大部分設計院都成立了BIM團隊，復雜工程項目都可借助BIM技術(shù)進行優(yōu)化設計，特別是碰撞檢查，解決了復雜空間管網(wǎng)設計的難題。

2 BIM技術(shù)在設計中的應用優(yōu)勢

2.1 協(xié)調(diào)性

傳統(tǒng)二維設計無法做到實時溝通，二維設計圖紙往往繪制在不同的施工圖紙上，在進行整合時才發(fā)現(xiàn)各種對接不完善的問題，有些問題甚至到現(xiàn)場施工時才會被發(fā)現(xiàn)。使用BIM可以避免此類問題的發(fā)生。BIM技術(shù)可以讓整個設計團隊在同一個平臺中的同一個模型下設計各自的內(nèi)容，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)共享，并且互不干擾。在同一個模型中作業(yè)，設計師能互相看見對方的設計成果，既加速了信息溝通的速度，避免因信息滯后帶來的不必要的工作量，又能及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，如各種設備位置的重合。此外，BIM技術(shù)可以有效規(guī)避二維設計容易造成的設計缺陷，提升設計質(zhì)量，減少后期修改，降低成本及風險。

2.2 模擬性

BIM的模擬性不僅指建筑物、綜合管線等靜態(tài)模擬，還包括在現(xiàn)實中難以操作的動態(tài)模擬。比如，在設計階段的節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等施工階段的模擬。其中，施工模擬相當于施工預演，方便施工人員了解施工工序，有利于提高項目施工及管理效率；管理方也能及時了解項目實際進度與模擬進度之間的差別，以便根據(jù)實際情況調(diào)整施工方案。

2.3 可視化

傳統(tǒng)的建筑電氣工程設計主要以二維平面圖形為主，在對工程的建筑空間關(guān)系及各項物質(zhì)信息關(guān)系進行全面構(gòu)建時，主要依靠相關(guān)設計人員的個人專業(yè)經(jīng)驗，設計效果可能不理想，導致影響整體質(zhì)量。在使用BIM技術(shù)后，可以將設計師個人的設想通過三維模型全面的展現(xiàn)，能夠更好地展現(xiàn)整個工程各專業(yè)的設計細節(jié)。BIM技術(shù)的可視化，可以讓設計團隊在項目中更好地溝通、討論和決策。

某改造項目的三維模型圖如圖1所示。根據(jù)模型，可以直觀地看到各個專業(yè)設計師的設計效果，有利于更深入地了解項目、完善項目。

圖1 某改造項目三維模型

3 BIM技術(shù)在建筑電氣設計中的具體應用

3.1 協(xié)同設計

BIM設計一般采用工作集協(xié)同方式，中心文件模型在BIM服務器上。各專業(yè)設計師通過局域網(wǎng)可以打開中心文件，然后點擊“另存為”，將文件保存至本地計算機。每個設計師可以認領(lǐng)自己專業(yè)相對應的編輯權(quán)限。一旦認領(lǐng)，其余設計師無權(quán)編輯該工作集內(nèi)的圖元，只允許查看。特殊情況下，如果需要編輯對方已認領(lǐng)的工作集內(nèi)的圖元，需要向?qū)Ψ桨l(fā)出獲取編輯權(quán)限的請求，經(jīng)對方同意后才有權(quán)限編輯修改該圖元。這一限制可以規(guī)避多人設計時的相互影響。在設計過程中，可以設置自動保存的時間間隔，也可以手動隨時保存。及時將各專業(yè)的設計成果及時更新至中心文件，方便其余專業(yè)接收最新的提資，每位設計師可以及時了解其他專業(yè)的進展情況，從而調(diào)整自己的設計進度。在工作集中制圖階段，所有設計師都基于同一個中心文件模型開展設計，各自的成果隨時可以通過局域網(wǎng)共享，并且是作為一個統(tǒng)一的整體，平、立、剖視圖與三維模型均完全對應。工作集協(xié)同模式下，各專業(yè)進度及設計成果一目了然，而且能夠隨時實現(xiàn)專業(yè)內(nèi)部及專業(yè)之間的協(xié)調(diào)工作，大幅度提高了設計的質(zhì)量和效率。

3.2 照明設計

根據(jù)規(guī)范要求，不同功能用房有不同的照度要求，每個房間使用的燈具、光源也不同，因此單獨計算每個房間的照度費時又費力。BIM Space軟件具有很多高效的功能，比如自動計算照度、自動布燈、開關(guān)的批量調(diào)整、自動連線等。利用BIM Space軟件可以將各房間的照度要求植入軟件中，運行照度計算功能，軟件可讀取模型數(shù)據(jù)，在界面中選擇所需的燈具型號和光源型號，完成照度計算，計算完成后可導出計算表。軟件可根據(jù)照度計算結(jié)果自動布燈，還可以根據(jù)房間的寬高比調(diào)整自動布燈的間距，再由設計師對局部不合理的地方進行手動微調(diào)。開關(guān)還可以設置距門參數(shù)，進行批量調(diào)整。同時，BIM Space可以在框選區(qū)域或當前視圖進行住宅項目的自動布燈。軟件會在臥室、客燈、餐廳等中心位置插入燈具，在廚房、衛(wèi)生間等潮濕場所還可生成防水防塵燈具。軟件會根據(jù)房間的不同，將開關(guān)位置布置在房間的內(nèi)部或者外部。燈具布置完成后，軟件可以自動連線。此外，BIM Space可以根據(jù)柱跨、車位、車道線等信息自動布置地下車庫的照明。根據(jù)車道線和車位，軟件可以劃分為行車區(qū)域和停車區(qū)域，按照梁格的尺寸所對應的燈具數(shù)量自動生成。燈具類型和標高等參數(shù)可以手動調(diào)整。

3.3 管線綜合設計

隨著現(xiàn)代建筑功能的日益復雜，各專業(yè)管線也越來越多，導致難以直觀發(fā)現(xiàn)各專業(yè)管線之間的沖突。傳統(tǒng)二維設計的局限性在于無法充分優(yōu)化復雜管線，為現(xiàn)場施工帶來較大的困擾，不僅可能造成浪費、返工，還可能影響凈高和工期。為此，可以采用BIM設計的三維模型，利用BIM技術(shù)進行電氣設計時，相當于為電氣工程建立了一個虛擬的三維模型。管線標高、具體定位、形狀均可以在三維模型中表示，三維模型建立后，一般利用Navisworks軟件進行碰撞檢查，然后通過平移、動態(tài)觀察、環(huán)視、漫游等操作對具體碰撞點進行可視化分析。電氣專業(yè)碰撞檢查應優(yōu)先檢查橋架與結(jié)構(gòu)主體的沖突，根據(jù)檢查結(jié)果所顯示的具體沖突位置，生成碰撞檢查報。根據(jù)報告，在模型中調(diào)整橋架高度或路徑，避開結(jié)構(gòu)梁。橋架與結(jié)構(gòu)主體零碰撞后，再進行與水、暖專業(yè)管道的碰撞檢查，并生成檢查報告。各專業(yè)根據(jù)報告優(yōu)化管線方案并修改模型，直至通過碰撞檢查。三維管線綜合碰撞檢查是BIM技術(shù)應用于建筑行業(yè)最突出的特點與優(yōu)勢，彌補了二維設計的相關(guān)缺陷。某改造項目根據(jù)碰撞檢測報告調(diào)整完成后的三維模型圖如圖2所示。

圖2 調(diào)整后的管網(wǎng)綜合圖

4 結(jié)束語

目前，BIM技術(shù)逐漸趨于成熟，廣泛應用于建筑行業(yè)，在協(xié)同設計、照明設計、管線綜合等方面的優(yōu)勢效果明顯。協(xié)同設計可以使各專業(yè)模型實時更新、觀察，提高各專業(yè)的配合效率；軟件的自動布置功能極大地提高了設計效率；管線綜合可彌補二維設計的缺陷，使設計更加完善。但是，電氣設計師還需對BIM技術(shù)進行深入的研究與創(chuàng)新，不斷完善其設計功能，進一步推進BIM技術(shù)在建筑設計行業(yè)中的應用。