王光宇

(大連萬(wàn)達(dá)商業(yè)規(guī)劃研究院有限公司，北京 100022)

1 BIM簡(jiǎn)介

BIM是Building Information Modeling縮寫，中文意思即:建筑信息化模型，也可理解為建筑數(shù)字模型。是近年來(lái)在建筑設(shè)計(jì)行業(yè)中新興的一種工程數(shù)字化設(shè)計(jì)方式，通過(guò)整體虛擬建筑信息模型實(shí)現(xiàn)全方位、全方面的土建設(shè)計(jì)及相關(guān)檢測(cè)、管網(wǎng)控制等工作。涉及領(lǐng)域越發(fā)廣泛，目前大量用于設(shè)計(jì)、建造、管理等的數(shù)字化管理工作，這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，采用BIM技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段的協(xié)同設(shè)計(jì)，施工階段的建造全過(guò)程一體化和運(yùn)營(yíng)階段對(duì)建筑物的智能化維護(hù)和設(shè)施管理，同時(shí)打破從業(yè)主到設(shè)計(jì)、施工運(yùn)營(yíng)之間的隔閡和界限，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑全生命周期管理，可以使建筑工程在其整個(gè)進(jìn)程中顯著提高效率、大量減少工程風(fēng)險(xiǎn)及浪費(fèi)。[1]

2 BIM在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)最拿手的是復(fù)雜形體設(shè)計(jì)及建造應(yīng)用，是可針對(duì)復(fù)雜形體進(jìn)行數(shù)據(jù)整合和驗(yàn)證，使得多維曲面的設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用信息技術(shù)系統(tǒng)及設(shè)備，現(xiàn)代建筑師可以充分直觀地展示新時(shí)代的設(shè)計(jì)理念和建筑美學(xué)，可以盡情地表達(dá)大膽的創(chuàng)意和神奇的構(gòu)思，塑造并優(yōu)化創(chuàng)作成果，使其創(chuàng)作成果達(dá)到傳統(tǒng)創(chuàng)作方式無(wú)法比擬的新境界。建筑師可利用計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜的建筑形體進(jìn)行拆分后利用三維信息模型進(jìn)行解析，分成網(wǎng)格塊進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)，然后送至工廠按模塊加工，再送到現(xiàn)場(chǎng)拼裝即可。同時(shí)數(shù)字模型也可提供大量建筑信息，包括面積統(tǒng)計(jì)、經(jīng)濟(jì)形體設(shè)計(jì)及成本估算等。[2]

綜合管線設(shè)計(jì)及管網(wǎng)綜合排查，目前功能復(fù)雜、大體量的建筑、摩天大樓等機(jī)電管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，在大量的設(shè)計(jì)面前很容易出現(xiàn)管網(wǎng)交錯(cuò)、相撞及施工不合理等問(wèn)題，以往人力目測(cè)檢查圖紙比較單一、不能同時(shí)檢測(cè)平面和剖面的位置，那么BIM軟件中的管網(wǎng)檢測(cè)功能為設(shè)計(jì)師解決這個(gè)問(wèn)題。檢測(cè)功能可生成管網(wǎng)三維模型，并落在建筑模型中。系統(tǒng)可自動(dòng)檢查出“打架”部位并標(biāo)注，這樣使得大量的檢查工作變得簡(jiǎn)易?？臻g凈高是與管線綜合相關(guān)的一部分檢測(cè)工作，基于BIM信息模型對(duì)建筑內(nèi)不同功能區(qū)域的設(shè)計(jì)高度進(jìn)行分析，查找不符合設(shè)計(jì)規(guī)劃的缺失，將情況反饋給設(shè)計(jì)人員，以此提高工作效率及設(shè)計(jì)品質(zhì)。

隨著建筑設(shè)計(jì)的日新月異，規(guī)范已經(jīng)無(wú)法滿足超高型、超大型或異型建筑空間的消防設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)對(duì)這些無(wú)法適用于消防規(guī)范的建筑空間參考國(guó)外案例后采取了“消防性能化設(shè)計(jì)”。所謂消防性能化設(shè)計(jì)的初衷就是使得消防安全設(shè)計(jì)更合理化，科學(xué)化，成本最優(yōu)化等。性能化設(shè)計(jì)中包含數(shù)字模擬人員疏散時(shí)間、疏散距離、有毒氣體擴(kuò)散時(shí)間、建筑材料耐燃燒極限等，使實(shí)際應(yīng)用前就研究好最安全的人員疏散方案，設(shè)置最經(jīng)濟(jì)合理的消防器材以及最快速的撲救工作，為發(fā)生意外時(shí)減少損失并贏得寶貴時(shí)間。

BIM設(shè)計(jì)不但只針對(duì)建筑內(nèi)部進(jìn)行分析，場(chǎng)地規(guī)劃甚至更大的區(qū)域規(guī)劃也是可以提供大量的計(jì)算分析。例如整體場(chǎng)地內(nèi)的日照、風(fēng)向、風(fēng)速、降水、地形坡度分析等模擬分析，由此利用計(jì)算機(jī)可分析出不同坡度的分布及場(chǎng)地坡向，建設(shè)地域發(fā)生自然災(zāi)害的可能性，區(qū)分可適宜建設(shè)與不適宜建設(shè)區(qū)域。協(xié)助土方量的計(jì)算，模擬土地沉降、場(chǎng)地排水設(shè)計(jì)等等，對(duì)前期場(chǎng)地設(shè)計(jì)可起到至關(guān)重要的作用。

綜合上述應(yīng)用，總的來(lái)說(shuō)可以在建筑建造前做到可持續(xù)設(shè)計(jì)分析，使得控制材料成本，節(jié)水，節(jié)電，控制建筑能耗減少碳排量等，到后期的雨水收集計(jì)算、太陽(yáng)能采集量，建筑材料老化更新等工作做到最合理化。在倡導(dǎo)綠色環(huán)保的今天，建筑建造需要轉(zhuǎn)向?qū)嵱酶鍧嵏行У募夹g(shù)，盡可能減少能源和其他自然資源的消耗，建立極少產(chǎn)生廢料和污染物的工藝和技術(shù)系統(tǒng)?？梢钥闯鯞IM的模擬性并不是只能模擬設(shè)計(jì)出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實(shí)世界中進(jìn)行操作的事物。BIM進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，例如:節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等;在招投標(biāo)和施工階段可以進(jìn)行4D模擬(3D模型加項(xiàng)目的發(fā)展時(shí)間)，也就是根據(jù)施工的組織設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工，從而來(lái)確定合理的施工方案來(lái)指導(dǎo)施工。同時(shí)還可以進(jìn)行5D模擬(基于3D模型的造價(jià)控制)，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)成本控制;后期運(yùn)營(yíng)階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震時(shí)人員逃生模擬及上面提到的消防人員疏散模擬等。

BIM設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用極廣，一切可用于工程需要的軟件都可以算為BIM技術(shù)，不但有AutodeskRevit、CAD、3Dmax、SketchUp、PKPM、MAYA 等工程與 3D維軟件，連EXCEL等辦公類軟件可以運(yùn)用在BIM技術(shù)中。相關(guān)設(shè)計(jì)軟件眾多，平臺(tái)不一是BIM技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)，但多元化平臺(tái)會(huì)各取所長(zhǎng)的提供整體建筑的信息數(shù)字化。目前對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)BIM設(shè)計(jì)及應(yīng)用人才勢(shì)在必行，應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件不但是建筑師的工作，更要應(yīng)用在建造商及施工人員的工作里，目前中建八局、中建五局已開始利用信息化模型整合施工工作。國(guó)外的建造行業(yè)應(yīng)用大都淘汰了只依賴紙質(zhì)圖紙的傳統(tǒng)施工方式，電子信息化正顯示出它的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)家科技部“十一五”計(jì)劃已經(jīng)開始對(duì)建筑業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)的課題研究。但國(guó)內(nèi)學(xué)習(xí)BIM相關(guān)指示的途徑較少，主要是私立技術(shù)學(xué)校開辦的業(yè)余學(xué)習(xí)班，并且費(fèi)用和教學(xué)質(zhì)量參差不齊。希望教育事業(yè)者對(duì)此引起重視，開辦正規(guī)全面的工程信息化專業(yè)，并列入理工科的教學(xué)范圍內(nèi)，不要輸在信息化的平臺(tái)上。在美國(guó)建筑業(yè)約有半數(shù)的機(jī)構(gòu)在應(yīng)用BIM技術(shù)，而在中國(guó)BIM技術(shù)尚處于起步階段。目前各大設(shè)計(jì)單位都在開始組建自己的BIM團(tuán)隊(duì)，一些國(guó)內(nèi)知名設(shè)計(jì)單位比如:中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院、中建國(guó)際、現(xiàn)代集團(tuán)、同濟(jì)大學(xué)設(shè)計(jì)院、水晶石等已經(jīng)開展了自己數(shù)字信息化設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)，并完成了多個(gè)知名復(fù)雜項(xiàng)目設(shè)計(jì)，建設(shè)中的如:上海中心、銀河SOHO、株洲博物館等項(xiàng)目。

3 BIM在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展望

未來(lái)20 a，中國(guó)還將以每年新增20億m2的新建速度發(fā)展?？梢哉f(shuō)中國(guó)的建設(shè)市場(chǎng)仍然處在黃金期，大量的現(xiàn)代化、高科技化的新型建筑會(huì)出現(xiàn)在人們的眼前。手工繪圖和在電腦中繪圖的習(xí)慣并沒(méi)有大的變化;而BIM技術(shù)則不僅是換了一種工具，往小的說(shuō)它將改變?nèi)说脑O(shè)計(jì)習(xí)慣、協(xié)同模式等;往大的說(shuō)它將改變?cè)O(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同作業(yè)模式、利益分配等，從而極大地促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的進(jìn)一步資源優(yōu)化整合?？梢韵嘈艂鹘y(tǒng)制圖方式會(huì)被逐漸淘汰，以BIM為開端的設(shè)計(jì)革命已經(jīng)悄然開始，可以說(shuō)建筑行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)代。

[1] 中國(guó) BIM 論壇[EB/OL]./www.bim123.com.

[2] (英國(guó))朗.吳錦譯.新生代建筑師:世界新興建筑領(lǐng)域的主角:第1版[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.