BIM技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方法的沖擊

賀　鳳，李　斌（.長(zhǎng)沙鳳凰建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖南長(zhǎng)沙40000；.湖南大雅建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖南　長(zhǎng)沙　40000）

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BIM技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方法的沖擊

賀鳳1，李斌2
（1.長(zhǎng)沙鳳凰建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000；2.湖南大雅建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展迅速，建筑形態(tài)越加多樣、建筑功能越加多元，面對(duì)當(dāng)今建筑工程復(fù)雜而多樣的設(shè)計(jì)要求，CAD設(shè)計(jì)各種缺陷開始凸顯。新興建筑信息模型（Building Information Modeling）技術(shù)具有集成、具象與智能的特點(diǎn)，更加適應(yīng)當(dāng)代工程建設(shè)設(shè)計(jì)信息化的發(fā)展要求。本文主要針對(duì)BIM的功能特性及其對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方法的沖擊展開了具體分析。

BIM技術(shù)；傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方法；沖擊

1　引言

BIM技術(shù)的應(yīng)用是建筑行業(yè)的第二次信息革命，在我國(guó)，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)企業(yè)對(duì)其已有了解并不同程度地進(jìn)行了項(xiàng)目實(shí)踐應(yīng)用。BIM技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方法的沖擊巨大，其應(yīng)用目的在于用新的思維和方法來(lái)反思現(xiàn)狀，推動(dòng)傳統(tǒng)方式更好的提升。

2　BIM的功能特性

BIM最早被認(rèn)為是一個(gè)可以進(jìn)行創(chuàng)建、修改、共享以及管理建筑信息的過(guò)程。2008年，Azhar提出BIM是用于管理建筑項(xiàng)目的一項(xiàng)創(chuàng)新。2012年，BIM被理解為是一個(gè)包含建筑的物理及功能特性的數(shù)字化的資料庫(kù)，在建筑的整個(gè)生命周期里作為一個(gè)共享信息資源的平臺(tái)，為使用者提供有效可信的相關(guān)數(shù)據(jù)資料。同時(shí)，基于計(jì)算機(jī)的N維度模型，BIM可以對(duì)設(shè)計(jì)方案、施工計(jì)劃以及運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行模擬。BIM作為一個(gè)建筑項(xiàng)目的交付管理模式，改變了建筑行業(yè)生成和管理信息的方式，同時(shí)引進(jìn)了新的建筑過(guò)程、建筑技術(shù)和建筑關(guān)系，具有可視化、協(xié)調(diào)性和模擬性三大特點(diǎn)。

3　BIM技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方法的沖擊

BIM應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)中最初的目的是提高建筑設(shè)計(jì)效率，但是就實(shí)際情況而言，BIM技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的沖擊的全方面的，是建筑設(shè)計(jì)行業(yè)思維、方法的改變。

3.1建筑設(shè)計(jì)的思維轉(zhuǎn)型

BIM所提供的是一種更接近現(xiàn)實(shí)世界的設(shè)計(jì)思維，表現(xiàn)為一種鏈條式的復(fù)合的建筑產(chǎn)業(yè)化模式：分散的現(xiàn)實(shí)-分散的虛擬-整體的虛擬-分散的現(xiàn)實(shí)-現(xiàn)實(shí)的整體，其主要是以虛擬的三維設(shè)計(jì)思維為根本出發(fā)點(diǎn)，將傳統(tǒng)二維平面圖紙轉(zhuǎn)化為三維甚至是四維的“虛擬-現(xiàn)實(shí)”對(duì)話的立體信息模型設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，BIM也是對(duì)“設(shè)計(jì)-建造”本源的回歸，令建筑師不再苦于單純的二維施工圖紙表達(dá)空間的三維形態(tài)，而是拓展了建筑師對(duì)建筑形態(tài)探索的具象化和可操作性，讓建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建造走向三維、四維甚至五維的數(shù)字化行列。

3.2建筑設(shè)計(jì)的方法轉(zhuǎn)變

我國(guó)建筑師自古以來(lái)采取的都是手工制圖、手工燙樣、手工模型的方式進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，自20世紀(jì)90年代計(jì)算機(jī)制圖引入，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)了革命性的改變。與二維計(jì)算機(jī)制圖的模式相比，BIM提供了更為直接、直觀，具有共同靶標(biāo)的設(shè)計(jì)方式，能夠創(chuàng)建和共享合作性強(qiáng)、一致性高、可計(jì)算的建筑項(xiàng)目信息，提供高質(zhì)量的設(shè)計(jì)圖紙、虛擬模型、建造過(guò)程仿真、運(yùn)營(yíng)管理檔案。

建筑設(shè)計(jì)方法的轉(zhuǎn)變主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）BIM團(tuán)隊(duì)以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持的特定文件格式完成BIM建模，將BIM中的相關(guān)數(shù)據(jù)鏈接導(dǎo)入到相應(yīng)的施工軟件中。利用Revit軟件，按照二維設(shè)計(jì)圖紙創(chuàng)建項(xiàng)目的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備BIM模型，對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)展示，令設(shè)計(jì)方、業(yè)主、施工方等各參與方直觀理解方案設(shè)計(jì)，觀察設(shè)計(jì)成果，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)可行性，施工前提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目成本控制、信息協(xié)調(diào)。

（2）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程中，通常是按照“建筑-結(jié)構(gòu)-水電”的順序進(jìn)行，因?yàn)椴煌瑢I(yè)不同節(jié)點(diǎn)的交流對(duì)接可能會(huì)出現(xiàn)信息阻塞、溝通不足等問(wèn)題，使得不同設(shè)計(jì)個(gè)體的版本沖突、差異，例如：土建內(nèi)部沖突、水暖電各專業(yè)內(nèi)部沖突、建筑結(jié)構(gòu)與各類設(shè)備之間的沖突，給項(xiàng)目實(shí)施帶來(lái)一定風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)人員接受了解BIM并熟練掌握BIM技術(shù)的情況下，可以有效降低甚至避免發(fā)生以上事件。AutodeskNavisworks自動(dòng)檢測(cè)功能可以幫助找出并提示碰撞點(diǎn)。使得參與設(shè)計(jì)的各專業(yè)圖紙集成到同一建筑信息模型中，也為各專業(yè)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)提供了良好平臺(tái)。

（3）設(shè)計(jì)人員可以將設(shè)計(jì)成果生動(dòng)直觀的展現(xiàn)給業(yè)主，再加上一定的效果渲染，有據(jù)可循，有形可依，使得業(yè)主能夠理智判斷設(shè)計(jì)是否滿足自己的功能需求，并及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)方做相應(yīng)調(diào)整優(yōu)化。這是一個(gè)多贏狀態(tài)，在軟件支撐輔助下，項(xiàng)目參與方都能得到最理想的結(jié)果。

4　實(shí)例分析BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1工程概況

本項(xiàng)目是綜合性辦公樓，主要包括兩棟32層高辦公樓、一層地下商業(yè)建筑及地下室停車庫(kù)組成，其效果圖如圖1所示。該項(xiàng)目總建筑面積179554.78m2，主體建筑屋頂高度為158.53m，幕墻頂標(biāo)高178.4m。

4.2BIM技術(shù)的應(yīng)用

針對(duì)設(shè)計(jì)難度大、甲方要求高及多家設(shè)計(jì)單位聯(lián)合設(shè)計(jì)的局部區(qū)域運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，從三維可視化設(shè)計(jì)的角度協(xié)調(diào)解決各專業(yè)、各設(shè)計(jì)參與的設(shè)計(jì)問(wèn)題，提高行業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

4.2.1管道支吊架模擬

為了提高設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量，保證現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電管線安裝的實(shí)施，根據(jù)管道綜合布置后管道安裝情況，布置各專業(yè)支架，確保施工安裝的順利。如圖2所示。

圖2　管道支吊架模擬圖〈一〉

本工程運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行機(jī)電管線綜合排布設(shè)計(jì)，合理排布機(jī)電管線，在避免超高層噴淋穿梁情況下，標(biāo)準(zhǔn)層走廊天花裝飾凈高由原設(shè)計(jì)2800mm提高至2900mm，辦公區(qū)域凈高為3100mm。在滿足甲方需求的同事，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和品質(zhì)，使機(jī)電施工圖設(shè)計(jì)更為精準(zhǔn)化、細(xì)節(jié)化。如圖3所示。

圖3　管道支吊架模擬圖〈二〉

4.2.2異型鋼構(gòu)及幕墻綜合設(shè)計(jì)

本工程裙樓雨棚設(shè)計(jì)造型復(fù)雜，大雨棚上表面為雙曲面的造型結(jié)構(gòu)，其中參與設(shè)計(jì)單位較多，包括方案設(shè)計(jì)單位、鋼結(jié)構(gòu)及雨水排水設(shè)計(jì)單位、幕墻深化單位、幕墻施工單位等等。原方案設(shè)計(jì)采用Rhinoceros模型作為造型設(shè)計(jì)，但原模型缺少精確定位及難以表現(xiàn)施工節(jié)點(diǎn)大樣。本項(xiàng)目采用Revit軟件，將原Rhinoceros模型造型部分利用體量進(jìn)行重新的定位及建模，并綜合各專業(yè)及各單位的設(shè)計(jì)方案統(tǒng)一在BIM模型中體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同設(shè)計(jì)，提高溝通效率的目的。雨棚設(shè)計(jì)的BIM深化設(shè)計(jì)，共有5個(gè)區(qū)域的設(shè)計(jì)優(yōu)化，涉及11個(gè)部位的優(yōu)化變更。

裙樓大雨棚設(shè)計(jì)為多方設(shè)計(jì)單位聯(lián)合設(shè)計(jì)，大雨棚為異型雙曲線結(jié)構(gòu)，BIM技術(shù)在本項(xiàng)目中起到協(xié)調(diào)主導(dǎo)作用，利用可視化、參數(shù)化、精確化的BIM模型集成各家設(shè)計(jì)方案并綜合，解決多處在平面設(shè)計(jì)中不容易發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。另外在設(shè)計(jì)過(guò)程中，BIM設(shè)計(jì)技術(shù)針對(duì)每一個(gè)問(wèn)題均提供三維實(shí)際情況并對(duì)設(shè)想方案預(yù)先進(jìn)行模擬，保證最后各家出圖的正確性，大大地提高了設(shè)計(jì)出圖的效率和減低了日后施工出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更的可能性。

本區(qū)域涉及多方單位聯(lián)合設(shè)計(jì)，BIM目的在于協(xié)調(diào)解決裙樓雨棚幕墻包裹、鋼結(jié)構(gòu)、雨水排水管道敷設(shè)等沖突問(wèn)題，擬定解決方案。

4.2.3地下室模型展示

本工程地下室B1層包括商業(yè)、車庫(kù)及設(shè)備機(jī)房三大部分，地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，大部分板梁設(shè)計(jì)為加腋結(jié)構(gòu)，且頂板結(jié)構(gòu)劃分為較多不同的降板區(qū)域且降板區(qū)間高差較大。另外本層機(jī)電管線情況十分復(fù)雜，在7#、8#核心筒側(cè)均設(shè)有中壓機(jī)房、變配電機(jī)房及柴油發(fā)電機(jī)房，電纜橋架及母線槽安裝集中，且設(shè)備走道上方為夾層風(fēng)道，導(dǎo)致安裝空間受限；另外，由于首層空調(diào)設(shè)有地板送風(fēng)系統(tǒng)，地下室商業(yè)區(qū)域風(fēng)管密集、占據(jù)較大安裝空間。

4.2.4地下室車庫(kù)漫游模擬

針對(duì)上述復(fù)雜的建筑特征，引入Fuzor軟件進(jìn)行車庫(kù)漫游演示及虛擬施工完成效果，見(jiàn)圖4。

圖4　地下室車庫(kù)漫游模擬示意圖

Fuzor一款全新的BIM虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，在國(guó)外成熟BIM系統(tǒng)領(lǐng)域中運(yùn)用廣泛，其最大的特點(diǎn)是與Revit等BIM軟件實(shí)現(xiàn)即時(shí)同步，Revit修改的內(nèi)容及自身材質(zhì)實(shí)時(shí)并完整地反應(yīng)到Fuzor中，省略了常用的Naviswork等反復(fù)導(dǎo)入、添加材質(zhì)等工作，為設(shè)計(jì)工程師提供一個(gè)順暢的設(shè)計(jì)效果檢驗(yàn)平臺(tái)。

4.2.5樣板間精裝修區(qū)域模擬

根據(jù)項(xiàng)目要求針對(duì)接待區(qū)、貴賓休息區(qū)、電梯前室等區(qū)域進(jìn)行了精裝修模擬，如圖5所示即為接待區(qū)效果圖。

圖5　接待區(qū)效果圖

4.3BIM技術(shù)應(yīng)用效果

該工程從項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初便開始應(yīng)用BIM技術(shù)，主要包括三維可視化、管線綜合、凈高分析、管道支架以及虛擬展示，取得了一系列的成果。尤其是在復(fù)雜曲面鋼結(jié)構(gòu)雨棚的設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用BIM技術(shù)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的不足，真正起到優(yōu)化設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工的作用，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5　結(jié)語(yǔ)

BIM的推行可以提高建設(shè)效率和行業(yè)水平，新事物的出現(xiàn)相對(duì)傳統(tǒng)事物具有一定的優(yōu)越性，也產(chǎn)生了一定的沖擊力，建筑信息模型（BIM）融合下的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式轉(zhuǎn)變，主要體現(xiàn)在工具、思維、方法、表達(dá)等各個(gè)方面，可以預(yù)見(jiàn)，這種轉(zhuǎn)變將會(huì)從最初的項(xiàng)目實(shí)踐層面逐漸激發(fā)整個(gè)行業(yè)體制、機(jī)制的再創(chuàng)新。

［1］閆積剛，賈福強(qiáng).BIM技術(shù)對(duì)比傳統(tǒng)建筑軟件技術(shù)的研究［J］.建筑設(shè)計(jì)管理，2015（8）：70～72.

［2］陳慶豐，徐云博，劉繼鵬，等.探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用［J］.四川水泥，2015（11）：51.

［3］趙一鋒，席岳琳，張玉梅，等.淺析BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（2）：23～25.

李 斌（1984-），男，工程師，本科，主要從事建筑電氣設(shè)計(jì)工作。

TU201.4

A

2095-2066（2016）19-0187-02

2016-6-21

賀 鳳（1986-），女，工程師，本科，主要從事建筑設(shè)計(jì)工作。