李剛

【摘要】針對(duì)目前BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用過(guò)程存在的問(wèn)題，文章從實(shí)踐角度出發(fā)，分析了建筑設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與特點(diǎn)，并提出了應(yīng)用控制的方法策略。結(jié)果表明，建筑物各專業(yè)設(shè)計(jì)者需將BIM技術(shù)平臺(tái)的功能服務(wù)充分利用起來(lái)，以降低建筑各結(jié)構(gòu)部分構(gòu)件設(shè)計(jì)交流成本，進(jìn)而提升整個(gè)建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì);BIM技術(shù);構(gòu)建模型;協(xié)同設(shè)計(jì)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

隨著建筑行業(yè)的高層化發(fā)展已經(jīng)成為趨勢(shì)，工程建設(shè)對(duì)設(shè)計(jì)工作質(zhì)量與效率的需求越來(lái)越大。然而，建筑各專業(yè)之間的關(guān)聯(lián)性增加了建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量控制的難度。BIM技術(shù)，作為能夠改善這一現(xiàn)狀，降低設(shè)計(jì)工作開展難度的技術(shù)，應(yīng)引起工程建設(shè)者的重視，并切實(shí)運(yùn)用到實(shí)際工程項(xiàng)目的建設(shè)當(dāng)中。但由于工程建設(shè)者并未充分掌握BIM技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，使得該技術(shù)運(yùn)用的效果價(jià)值無(wú)法發(fā)揮出來(lái)。故，相關(guān)人員需將BIM技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用作為重點(diǎn)科研對(duì)象，以提升建筑物建設(shè)工作開展的科學(xué)合理性，進(jìn)而推動(dòng)行業(yè)穩(wěn)步向前發(fā)展。

1、建筑設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

研究表明，在建筑工程的全生命周期中設(shè)計(jì)階段對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的造價(jià)影響在75-85%之間。如不對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量、效率以及各專業(yè)間的碰撞問(wèn)題進(jìn)行合理解決控制，就會(huì)在實(shí)施建設(shè)階段出現(xiàn)高額成本、質(zhì)量下降、治理隱患、工期延誤以及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)難度大等問(wèn)題。嚴(yán)重的還會(huì)造價(jià)產(chǎn)生不可估計(jì)的影響。BIM技術(shù)，其對(duì)建筑全生命周期的整體效率提升有著功能性作用，但在現(xiàn)階段使用范圍有限。一些大型項(xiàng)目在強(qiáng)制要求背景下，雖運(yùn)用BIM技術(shù)，但多集中在項(xiàng)目展示。究其原因，與BIM技術(shù)需要耗費(fèi)大量人力財(cái)力密切相關(guān)，業(yè)主方從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)很難提高應(yīng)用BIM技術(shù)的積極性。為此，研究人員提出將BIM技術(shù)運(yùn)用于設(shè)計(jì)階段，在提升設(shè)計(jì)工作開展效率的同時(shí)，為后續(xù)全生命周期各個(gè)階段的技術(shù)運(yùn)用提供推廣依據(jù)。本文通過(guò)分析建筑設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，以為運(yùn)用BIM技術(shù)開展協(xié)同設(shè)計(jì)工作提供一些理論支撐，進(jìn)而使相關(guān)建設(shè)者能夠充分認(rèn)識(shí)到此技術(shù)運(yùn)用所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)與積極意義。同時(shí)，對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)使用過(guò)程情況進(jìn)行闡述，其目的在于推動(dòng)建筑行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展，進(jìn)而服務(wù)于現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的全面發(fā)展進(jìn)程。

2、關(guān)于建筑設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 建筑模型可視性

可視性，顧名思義，就是將視覺畫面呈現(xiàn)給觀看者。在以往，AutoCAD、PKPMy以及天正建筑生成的立面圖、平面圖以及結(jié)構(gòu)配筋圖等建筑設(shè)計(jì)技術(shù)，無(wú)法為設(shè)計(jì)人員與業(yè)主方提供直觀且視覺上的效果。工程建設(shè)者只能通過(guò)頭腦想象力才能構(gòu)造出模型。雖然上述建筑設(shè)計(jì)技術(shù)具備3D模擬功能，但多是以線條狀圖形進(jìn)行展示，無(wú)法實(shí)現(xiàn)建筑物實(shí)際建設(shè)情況的觀測(cè)功能。只能在建筑項(xiàng)目竣工后才能看到建筑物情況，不能根據(jù)需求在前期設(shè)計(jì)階段進(jìn)行有效調(diào)整控制。BIM技術(shù)的運(yùn)用，能夠通過(guò)三維建模、渲染實(shí)際效果以及動(dòng)畫形式表達(dá)等功能，來(lái)為建筑物提供前期效果展示，以使其能夠生動(dòng)形態(tài)地展現(xiàn)出目標(biāo)狀態(tài)。

2.2 協(xié)調(diào)不同工種一致性

建筑物工程被劃分為多個(gè)方面，每個(gè)方面由不同項(xiàng)目專業(yè)人員單獨(dú)完成設(shè)計(jì)，在后期，才進(jìn)行整合。然而，項(xiàng)目涉及的專業(yè)跨度較大，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)者自根據(jù)本專業(yè)情況出圖紙。在工程量大且方案雜亂無(wú)序的情況下，不同部門的溝通成本較大，最終設(shè)計(jì)方案的確定甚至?xí)霈F(xiàn)無(wú)法協(xié)調(diào)一致的情況。BIM技術(shù)的運(yùn)用，不同專業(yè)可根據(jù)同一個(gè)三維模型開展設(shè)計(jì)工作，不僅節(jié)省了各專業(yè)溝通整合時(shí)間，還提高了分工協(xié)作效率。避免因交流不及時(shí)、不全面而出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題，從整體角度提升了建筑物建設(shè)使用的質(zhì)量效果。

2.3 優(yōu)化整體性

建筑項(xiàng)目從方案提出、設(shè)計(jì)、施工、竣工，再到后期運(yùn)營(yíng)，均需要對(duì)信息進(jìn)行改進(jìn)與完善。BIM技術(shù)的運(yùn)用，規(guī)避以往建筑程序數(shù)據(jù)缺失、施工階段交流不及時(shí)、工期長(zhǎng)以及效率不高等問(wèn)題，通過(guò)信息庫(kù)儲(chǔ)存建筑結(jié)構(gòu)狀態(tài)與詳細(xì)數(shù)據(jù)。如此，無(wú)論是建筑物具有多樣性、復(fù)雜性的外在形態(tài)，還是結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件、施工使用材料，均可詳細(xì)體現(xiàn)。設(shè)計(jì)人員通過(guò)運(yùn)用工具就可對(duì)當(dāng)前三維模型進(jìn)行完善，無(wú)需反復(fù)改稿處理。

2.4 增強(qiáng)各模型間關(guān)聯(lián)性

當(dāng)建筑物與結(jié)構(gòu)模型處在BIM技術(shù)環(huán)境下，是以不同維度狀態(tài)存在的，其之間既是一個(gè)整體，又相互關(guān)聯(lián)。設(shè)計(jì)者可通過(guò)構(gòu)建模型來(lái)獲取相關(guān)對(duì)象。如設(shè)計(jì)人員在原模型數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上更改部分內(nèi)容時(shí)，其他關(guān)聯(lián)的部門與最終的構(gòu)建模型也會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)改變。而且，共用數(shù)據(jù)庫(kù)的各專業(yè)設(shè)計(jì)人員，均可得到動(dòng)態(tài)信息變化。此功能的實(shí)現(xiàn)，能夠在大幅減少設(shè)計(jì)者工作量同時(shí)，為更新方案的分析改善提供良好平臺(tái)環(huán)境。

2.5 模型可出圖性

當(dāng)建筑物與構(gòu)件的設(shè)計(jì)工作完畢后，就可獲得三維模擬圖。BIM技術(shù)的運(yùn)用，能夠?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)施工階段提供所需的立面圖、平面圖、剖面圖以及管道圖等。此技術(shù)功能，整合了建筑所有二維圖紙于一體。如需要出具相關(guān)圖紙，只需使用出圖功能就可完成模型出圖[1]。

3、BIM技術(shù)及其在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用控制實(shí)踐

某商業(yè)建筑，地上10層，地下3層，屬于高層建筑。其中地下3層為機(jī)動(dòng)車庫(kù)、設(shè)備用房;地上1-7層為商場(chǎng)、設(shè)備用房;8-10層為餐飲、設(shè)備用房。設(shè)計(jì)采用BIM技術(shù)，初期在平臺(tái)完成了項(xiàng)目信息注冊(cè)與各項(xiàng)設(shè)置，此后，再進(jìn)行各專業(yè)設(shè)計(jì)。以下內(nèi)容，為具體設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程：

（1）明確創(chuàng)建過(guò)程。第一步，注冊(cè)項(xiàng)目，輸入項(xiàng)目名稱與工程概況。第二步，面向BIM技術(shù)的協(xié)同平臺(tái)專業(yè)權(quán)限設(shè)置，完成各類設(shè)計(jì)人員信息與權(quán)限設(shè)置工作。第三步，創(chuàng)建建筑項(xiàng)目群，將相關(guān)方添加到項(xiàng)目群，以為后續(xù)溝通交流提供基礎(chǔ)。這里的模塊與微信類似，但也存在一定差異。如此，各單位、專業(yè)在溝通交流過(guò)程，就可以實(shí)時(shí)狀態(tài)共享BIM模型，大幅提升溝通效率。

（2）構(gòu)建模型。本工程采用Revit Archit

ecture軟件來(lái)完成構(gòu)件設(shè)計(jì)，如梁、樓梯、結(jié)構(gòu)墻以及主體等。同時(shí)，在BIM模型基礎(chǔ)上，與給排水專業(yè)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，以為建筑結(jié)構(gòu)、給排水以及建筑設(shè)計(jì)等專業(yè)提供協(xié)同工作條件。具體來(lái)說(shuō)，就是從二維圖紙出發(fā)，從空間上完成梁、柱以及墻等構(gòu)件的布設(shè)。此過(guò)程，先要導(dǎo)入CAD二維平面圖紙，而后，對(duì)圖紙位置進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整。這里的調(diào)整是指，保證其與軸網(wǎng)的對(duì)應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，開展柱、墻等構(gòu)件的繪制工作。如圖1所示，為立面與平面視圖中柱子與墻體的情況顯示。

當(dāng)柱與墻的構(gòu)件布置完成后，就可著手梁與板等構(gòu)件的布設(shè)。在與給排水專業(yè)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)的過(guò)程中，這里的結(jié)構(gòu)柱與建筑柱存在差異。后者目的在于裝飾，前者則表示為承重重量與上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件支撐。值得注意的是，由于梁、墻都是承重構(gòu)件，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需從綜合角度出發(fā)，考慮荷載分析與結(jié)構(gòu)構(gòu)件布設(shè)計(jì)算。項(xiàng)目墻體構(gòu)建完成后，就可對(duì)建筑其他構(gòu)建進(jìn)行模型構(gòu)建。如屋頂、樓梯、樓板以及窗門等。因Revit軟件具備樣板族文件，因此，軟件操作人員只需通過(guò)調(diào)用于編輯即可著手構(gòu)件模型的創(chuàng)建。

（3）設(shè)計(jì)檢測(cè)分析。當(dāng)各個(gè)專業(yè)模型構(gòu)建完畢后，就可將各自模型上傳至平臺(tái)進(jìn)行合模檢測(cè)工作。當(dāng)檢測(cè)結(jié)果分析完畢，就可對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。如圖2所示，為結(jié)構(gòu)及設(shè)備管道合模模型檢測(cè)的構(gòu)件碰撞示意圖。

根據(jù)檢測(cè)沖突報(bào)告內(nèi)容，對(duì)圖中模型對(duì)應(yīng)的碰撞點(diǎn)進(jìn)行分析與修改。沖突消除后，要再運(yùn)行沖突檢測(cè)功能，以避免模型修改操作對(duì)其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生新的碰撞沖突問(wèn)題影響。對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與給排水專業(yè)之間的沖突，也可運(yùn)用此功能進(jìn)行消除[2]。如圖3所示，為結(jié)構(gòu)與給排水專業(yè)的設(shè)計(jì)沖突情況。

除去必要的建筑各專業(yè)構(gòu)件模型構(gòu)建過(guò)程，還要對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化。首先，需要對(duì)設(shè)計(jì)沖突檢測(cè)進(jìn)行優(yōu)化。第一次合模檢測(cè)的碰撞共657個(gè)。協(xié)同設(shè)計(jì)人員可通過(guò)對(duì)沖擊點(diǎn)的索引，快速找到?jīng)_突點(diǎn)位置，以提高修改工作開展效率。其中結(jié)構(gòu)沖突點(diǎn)修改，應(yīng)交由結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)人員完成。同樣，其他專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)沖突點(diǎn)，也要交由歸屬專業(yè)設(shè)計(jì)者完成修改處理。BIM技術(shù)在沖突檢測(cè)中的作用體現(xiàn)在，能夠大幅提升各專業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙修改的效率與質(zhì)量。

此外，對(duì)于設(shè)計(jì)凈空的優(yōu)化工作，BIM技術(shù)的運(yùn)用主要通過(guò)將虛擬人物防治在建筑物內(nèi)部，經(jīng)漫游來(lái)找出凈高存在問(wèn)題的樓層。而后，就可根據(jù)層高參數(shù)調(diào)整來(lái)優(yōu)化，以提高凈空優(yōu)化工作效率。如表1所示，為項(xiàng)目?jī)?yōu)化數(shù)據(jù)情況。

對(duì)于管線設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，應(yīng)從綜合角度出發(fā)，即通過(guò)與各專業(yè)的溝通交流來(lái)協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化。面向BIM技術(shù)的三維模型具有直觀簡(jiǎn)單特點(diǎn)，能夠經(jīng)沖突檢測(cè)來(lái)提高建筑物的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。如圖4所示，為管線綜合優(yōu)化前后對(duì)比效果。

具體協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程，各專業(yè)設(shè)計(jì)者可在項(xiàng)目群中進(jìn)行交流，并運(yùn)用截取三維圖形功能，來(lái)提高溝通效率。此外，文件存儲(chǔ)功能與權(quán)限管理功能，還為各專業(yè)模型的傳遞提供了平臺(tái)，有效降低了文件傳遞出錯(cuò)機(jī)率[3]。由此可見，BIM技術(shù)運(yùn)用為建筑協(xié)同設(shè)計(jì)提供的功能服務(wù)，將實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)溝通與項(xiàng)目管理等多種需求目標(biāo)，切實(shí)提升了建筑設(shè)計(jì)效率的整體性。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用BIM技術(shù)前，需對(duì)具體流程進(jìn)行明確，以為后期構(gòu)件模型、沖突檢測(cè)以及協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化等工作提供基礎(chǔ)。事實(shí)證明，只有從協(xié)同角度出發(fā)，才能使各專業(yè)部門的設(shè)計(jì)工作質(zhì)量與效率得到提升。

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