文/朱紅坤

（華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海，200040）

1.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)分析

BIM設(shè)計(jì)模型中需表達(dá)二維圖中所有內(nèi)容，創(chuàng)建BIM模型并進(jìn)行深化、更新和維護(hù)，通過(guò)BIM模型直觀展示設(shè)計(jì)效果，BIM信息模型及可視化模型瀏覽可協(xié)助不同替代方案的比較；對(duì)空間設(shè)計(jì)、指標(biāo)把控等問(wèn)題在設(shè)計(jì)時(shí)間初期能確實(shí)地進(jìn)行方案的比較很重要。因此在設(shè)計(jì)前期對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的潛在問(wèn)題進(jìn)行發(fā)現(xiàn)處理，能夠直接的避免成本與質(zhì)量的損失。

1.1 BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

BIM三維設(shè)計(jì)范圍包括工程項(xiàng)目?jī)?nèi)所有的建筑工程、結(jié)構(gòu)工程、機(jī)電（給排水、暖通、電氣、智能化）工程、室外小市政綜合管線、幕墻、景觀、標(biāo)識(shí)標(biāo)牌、裝修工程及其它與本項(xiàng)目相關(guān)之建設(shè)工程。相對(duì)傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)，BIM三維設(shè)計(jì)主要包含以下應(yīng)用：

（1）BIM三維信息模型搭建的基本要求

基于工程圖紙及相關(guān)設(shè)計(jì)意圖后，首先配合各專業(yè)、甲方確定模型標(biāo)準(zhǔn)，配合實(shí)施計(jì)劃的進(jìn)度表、按要求的范圍搭建全專業(yè)BIM模型（模型等級(jí)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)深度），模型將包括建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、內(nèi)裝、幕墻等相關(guān)專業(yè)；并進(jìn)行圖紙內(nèi)容分析，提供有效解決方案。

（2）可建造性分析及優(yōu)化

通過(guò)BIM技術(shù)手段將所有專業(yè)圖紙于BIM三維平臺(tái)中進(jìn)行模擬復(fù)核，復(fù)核設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤問(wèn)題；復(fù)核圖紙信息表述不全問(wèn)題；所有專業(yè)的可建性分析；復(fù)核所有專業(yè)內(nèi)部不匹配問(wèn)題；復(fù)核所有專業(yè)之間的沖突問(wèn)題；提供所有專業(yè)之間的整合性分析。提前預(yù)見設(shè)計(jì)圖紙的可行性和建造中出現(xiàn)的問(wèn)題，并提供有效解決方案。

（3）提升項(xiàng)目品質(zhì)

業(yè)主、設(shè)計(jì)方、施工方各方均能通過(guò)BIM模型進(jìn)行可視化審閱和比較，輔助各方準(zhǔn)確理解項(xiàng)目情況和特點(diǎn)，整合各個(gè)專業(yè)信息，優(yōu)化相關(guān)設(shè)計(jì)，在同一個(gè)平臺(tái)上協(xié)作，增進(jìn)溝通理解，減少交流障礙。

1.2 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)分析

（1）提升管理效率

能提供實(shí)時(shí)或當(dāng)前版本設(shè)計(jì)資料的協(xié)調(diào)報(bào)告，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低因錯(cuò)漏碰缺等造成的施工返工，縮減施工周期。BIM技術(shù)分析模式是在二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中進(jìn)行各專業(yè)BIM模型的創(chuàng)建。結(jié)合BIM模型，進(jìn)行三維碰撞分析與可視化的審閱，校核二維圖紙中存在的各專業(yè)信息不匹配、信息缺失與不復(fù)核規(guī)范要求等問(wèn)題。各專業(yè)設(shè)計(jì)師根據(jù)BIM模型發(fā)現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的修改補(bǔ)充。

（2）提供數(shù)據(jù)支撐

基于BIM模型對(duì)主控材料進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)不在局限于設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，將業(yè)主管控中所需要的數(shù)據(jù)想辦法提取出來(lái)高效利用，輔助現(xiàn)場(chǎng)成本管控。并結(jié)合工程進(jìn)度計(jì)劃基于模型出具靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工程量清單，指導(dǎo)材料需求計(jì)劃的編制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料計(jì)劃的精細(xì)化管理，提供與當(dāng)前版本設(shè)計(jì)資料對(duì)應(yīng)的數(shù)量明細(xì)表，對(duì)各專業(yè)的工程量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的復(fù)核、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的比較決策以及為算量統(tǒng)計(jì)提供補(bǔ)充確切的參考依據(jù)。

（3）輔助設(shè)計(jì)優(yōu)化

數(shù)字化應(yīng)用為建筑設(shè)計(jì)提供更全面的考慮因素，從多維度對(duì)建筑進(jìn)行綜合分析，從而使得設(shè)計(jì)方案更加合理及高效。此外，建筑信息建模作為多學(xué)科流程中的信息溝通手段有助于對(duì)建筑性能及可持續(xù)問(wèn)題進(jìn)行全方位的分析。在設(shè)計(jì)階段有必要使用BIM確保建筑物的功能性，準(zhǔn)確性，可持續(xù)性及可維護(hù)性。

（4）附加衍生價(jià)值

通過(guò)BIM集成化模式，過(guò)程中的工程數(shù)據(jù)源會(huì)被完整的給予保留，對(duì)于日后項(xiàng)目的檢修，改建以及和周邊地塊的銜接能夠提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，而不用翻閱大量不同版本的圖紙進(jìn)行比對(duì)復(fù)核，大大節(jié)約成本。通過(guò)完整的數(shù)據(jù)保留以及BIM管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)截留，使得各方數(shù)據(jù)能夠有效整合，歸納。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的再細(xì)致的規(guī)劃整理，能夠?yàn)槠渌麉^(qū)域同類型建筑提供建設(shè)性意見和后期對(duì)項(xiàng)目的運(yùn)維管理起到便捷性的作用。

2.案例分析

BIM三維設(shè)計(jì)注重對(duì)項(xiàng)目精細(xì)化設(shè)計(jì)的運(yùn)用，通過(guò)對(duì)各個(gè)重要區(qū)域及空間的比對(duì)，使得項(xiàng)目感官及使用效果提高，更重要的是通過(guò)BIM的運(yùn)用，高?？刂祈?xiàng)目中潛在風(fēng)險(xiǎn)，將BIM設(shè)計(jì)的應(yīng)用價(jià)值高度發(fā)揮。

2.1 項(xiàng)目概況及背景意義

本項(xiàng)目為框架結(jié)構(gòu)，建筑高度25.25米，地上6層地下1層，復(fù)合材料是21世紀(jì)科學(xué)的重要發(fā)展方向，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，東華大學(xué)在復(fù)合材料領(lǐng)域加大研究力度。東華大學(xué)復(fù)合材料協(xié)同創(chuàng)新中心大樓，將圍繞我國(guó)大飛機(jī)制造實(shí)際需求的整個(gè)流程，形成高性能纖維中心、樹脂和預(yù)浸料中心等八個(gè)中心。多類型的實(shí)驗(yàn)室聚集在同一棟建筑對(duì)建設(shè)要求非常高，并且相關(guān)實(shí)驗(yàn)特性對(duì)設(shè)備穩(wěn)定使用和及時(shí)維護(hù)都提出了更高標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 .協(xié)同設(shè)計(jì)及信息整合

項(xiàng)目整個(gè)過(guò)程全部采用BIM技術(shù)進(jìn)行指導(dǎo)，整個(gè)模型由建筑、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電系統(tǒng)、室內(nèi)裝飾、景觀以及部分幕墻構(gòu)成。通過(guò)BIM模型三維信息整合各專業(yè)、各系統(tǒng)。

（1）場(chǎng)地布置及優(yōu)化

在項(xiàng)目前期應(yīng)用BIM技術(shù)做出現(xiàn)場(chǎng)的三維模型布置，可以更直觀的表現(xiàn)出項(xiàng)目的實(shí)際布局，道路劃分、綠化布置、市政管網(wǎng)等情況，然后更全面更直觀根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行實(shí)際調(diào)整，做到總體的立體布置和全景研究。如圖1所示。

（2）地下室埋深與凈高優(yōu)化

地下功能的防火要求相應(yīng)較高，防火分區(qū)的面積也較小，同時(shí)管線的安裝敷設(shè)要求又相應(yīng)較高，因此需要處理這部分管線的合理布置，需要合理的排布管線，優(yōu)化梁高，使得在滿足地下空間功能及高度的情況下不過(guò)多的加大地下室埋深，減少投資成本。以上均可以通過(guò)BIM技術(shù)直觀的表達(dá)和分析，實(shí)現(xiàn)在合理有限空間內(nèi)爭(zhēng)取最大的凈高。

（3）管線綜合及設(shè)備機(jī)房合理深化布置

由于建筑內(nèi)部不同的使用功能和使用時(shí)間，設(shè)備分類將會(huì)較多、合理組織管線集成能夠產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益，合理布置相應(yīng)的管井能夠使得使用面積增大、建筑凈高提升、縮短管線長(zhǎng)度，降低能耗，大大提高建筑能效。

（4）空間及凈高效果把控

入口及流線是整個(gè)項(xiàng)目極其重要部分，其內(nèi)部區(qū)域的空間感受、便捷引導(dǎo)都是建筑形象的體現(xiàn)，因此需要仔細(xì)的將公共部位處理好，既包括隱蔽工程的管線布置；也包含室內(nèi)空間的完美展示也同時(shí)考慮安裝維修的便利度。結(jié)合BIM模型的直觀感受，能夠?qū)⒐部臻g處理得更好。

（5）細(xì)節(jié)策劃比較

科研建筑往往綜合管線復(fù)雜、設(shè)備較多，而許多空間尤其是實(shí)驗(yàn)室空間更需要足夠的高度,通過(guò)BIM可以合理利用高度，力圖在不增加層高的情況下提升凈高和在施工前及時(shí)調(diào)整不符合要求的層高。同時(shí)不同功能的實(shí)驗(yàn)室的要求不同，保持效果真實(shí)體現(xiàn)，項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室屬于不同的學(xué)科的教授，BIM融合室內(nèi)裝飾、幕墻及景觀這些專業(yè)的表現(xiàn)，還原整個(gè)建筑的真實(shí)性，使得不同使用者對(duì)項(xiàng)目日后的效果在建造前達(dá)成高度統(tǒng)一，避免日后的改造和調(diào)整。

（6）設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)管理

基于BIM模型進(jìn)行建筑的可建造行分析，在模型創(chuàng)建的過(guò)程中，在BIM模型里會(huì)對(duì)當(dāng)前版本圖紙進(jìn)行校核檢驗(yàn)，如有設(shè)計(jì)漏洞及時(shí)溝通業(yè)主協(xié)調(diào)各專業(yè)進(jìn)行三維審閱，對(duì)構(gòu)造是否合理進(jìn)行校核。經(jīng)過(guò)BIM快速對(duì)修改方案推敲驗(yàn)證，落實(shí)修改方案，縮短設(shè)計(jì)周期，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。使得設(shè)計(jì)問(wèn)題一致處于極低的可控位置。同時(shí)針對(duì)設(shè)計(jì)圖紙上無(wú)法反映的問(wèn)題：例如坡道邊的集水井原本各方都認(rèn)為沒(méi)有問(wèn)題，根據(jù)模型發(fā)現(xiàn)管線和閥門的設(shè)置，影響了轉(zhuǎn)彎的通行距離，也造成了設(shè)備管道易損壞的幾率。諸如此類問(wèn)題都被逐一排查，組織協(xié)調(diào)實(shí)施追溯，極大保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

（7）施工配合

通過(guò)BIM集成化模式，提交給施工單位的資料從單純的二維圖紙變成二維圖紙與三維模型共同提資的方式，使得圖紙傳達(dá)的信息更為完善和直觀。通過(guò)BIM模型直接出圖，指導(dǎo)施工，高效解決凈高控制的特點(diǎn)并結(jié)合施工的安裝特點(diǎn)，充分考慮安裝和維修要求，從而達(dá)到建造成本有效降低，施工組織便利的目的。同時(shí)在有疑義的部分能夠基于模型進(jìn)行討論，處理起來(lái)較為方便。實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)把控，在控制上實(shí)現(xiàn)精細(xì)把控，精準(zhǔn)定位，重要空間的可視化展現(xiàn)，復(fù)雜細(xì)節(jié)功能分析比較，使設(shè)計(jì)美觀度、完整度較常規(guī)做法有了巨大提升，本項(xiàng)目的鋼結(jié)構(gòu)模型的精準(zhǔn)性使得常規(guī)的鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)得以省略，大大提高工作效率。如圖3、圖4所示。

2.3 BIM技術(shù)在本項(xiàng)目的創(chuàng)新應(yīng)用

依據(jù)實(shí)驗(yàn)室工作的特性，考慮溫度、濕度等因素，辦公區(qū)域與實(shí)驗(yàn)區(qū)域分離，理化生試驗(yàn)室建設(shè)要求高，室內(nèi)小氣候精確控制；功能特殊，設(shè)備復(fù)雜，空間層次變化多，維修便利度要求高，質(zhì)量安全控制嚴(yán)，施工精度要求高等特點(diǎn)并在設(shè)計(jì)階段結(jié)合BIM模型對(duì)建筑能耗進(jìn)行模擬分析。

（1）地理氣候及采光模擬分析

搭建準(zhǔn)確建筑空間模型，導(dǎo)入BIM應(yīng)用于建構(gòu)自然工法的信息模型建材料真實(shí)情況，根據(jù)當(dāng)?shù)刂饡r(shí)氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際建筑使用時(shí)間表，通過(guò)無(wú)人機(jī)對(duì)基地現(xiàn)狀進(jìn)行航拍，航拍模型與BIM模型結(jié)合進(jìn)行日照模擬，分析展現(xiàn)、核實(shí)檢查，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的預(yù)期性能，做好風(fēng)險(xiǎn)管控，提高設(shè)計(jì)決策。

（2）運(yùn)維管理平臺(tái)建設(shè)

數(shù)字化建筑模型在設(shè)計(jì)及施工階段運(yùn)用已經(jīng)十分廣泛，但運(yùn)維階段仍處于發(fā)展初期。傳統(tǒng)運(yùn)維管理會(huì)出現(xiàn)資料錯(cuò)誤及遺失等問(wèn)題，而使用統(tǒng)一的數(shù)字化檔案可以最大程度地避免問(wèn)題的發(fā)生。運(yùn)維階段使用回溯過(guò)程高效一致，對(duì)于項(xiàng)目的模型使用，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工的各種特殊性，在模型構(gòu)件中創(chuàng)立了相關(guān)超鏈接，把圖紙版本、圖紙變更、問(wèn)題報(bào)告、現(xiàn)場(chǎng)圖片與項(xiàng)目模型相關(guān)聯(lián)，增強(qiáng)用戶實(shí)用性、便利性，更好的服務(wù)于項(xiàng)目實(shí)施。使得模型在使用過(guò)程中對(duì)應(yīng)圖圖紙、報(bào)告、調(diào)整結(jié)果以及現(xiàn)場(chǎng)照片都可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)追溯，將BIM技術(shù)過(guò)程可追溯的特點(diǎn)完全發(fā)揮出來(lái)。經(jīng)過(guò)自主研發(fā)對(duì)建筑模型進(jìn)行全景式VR互動(dòng)及展示，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)階段對(duì)設(shè)計(jì)感知度的提升，施工方對(duì)模型直接讀取指導(dǎo)施工，業(yè)主在全過(guò)程對(duì)進(jìn)度效果的把控更強(qiáng)。

3.總結(jié)

針對(duì)于全過(guò)程BIM數(shù)字化建造，整個(gè)項(xiàng)目目前處于實(shí)施過(guò)程中，土建施工階段工期已提前43天，為項(xiàng)目順利完成鋪下良好的基礎(chǔ)，也為高校一貫傳統(tǒng)的基建管理提供了信息化管控的方式。對(duì)數(shù)據(jù)分析模擬、總結(jié)以及積累，為品質(zhì)把控、項(xiàng)目管理、成本節(jié)約以及項(xiàng)目管控等精細(xì)化決策提供了依據(jù)，為低成本，嚴(yán)管控，高品質(zhì)，短周期目標(biāo)提供有力支撐。通過(guò)此次東華大學(xué)松江校區(qū)復(fù)合材料協(xié)同創(chuàng)新中心大樓項(xiàng)目BIM模型的實(shí)際應(yīng)用，充分體現(xiàn)了BIM應(yīng)用在信息整合、專業(yè)協(xié)調(diào)、協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢測(cè)，管線綜合深化，施工模擬，運(yùn)營(yíng)管理上的優(yōu)勢(shì)，為項(xiàng)目運(yùn)作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。