◎ 上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司總工程師 高承勇

上世紀(jì)八十年代，計(jì)算方式的變革使個(gè)人利用信息化手段進(jìn)行輔助計(jì)算，到了90年代設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)先后應(yīng)用CAD技術(shù)，并帶來(lái)個(gè)人工作方式的變革。2000年之后，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)開始嘗試基于工程項(xiàng)目的協(xié)同設(shè)計(jì)，2010年，BIM理念正式帶來(lái)了行業(yè)模式的變革。

現(xiàn)代集團(tuán)在BIM領(lǐng)域的實(shí)踐與探索

在BIM方面，現(xiàn)代集團(tuán)將擁有設(shè)計(jì)、施工和工程管理背景的專業(yè)人員組建為一支團(tuán)隊(duì)，選用多條BIM技術(shù)路線并從事數(shù)字化新技術(shù)的研究與應(yīng)用，同時(shí)承擔(dān)多項(xiàng)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部以及國(guó)家“十一五”的科技支撐項(xiàng)目。研究成果服務(wù)于生產(chǎn)項(xiàng)目，突出性能化，發(fā)揮BIM中的信息優(yōu)勢(shì)并強(qiáng)調(diào)全過程業(yè)務(wù)的載體作用。最終形成各類技術(shù)與管理文檔，提煉出切實(shí)可行的方法、流程和標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)代集團(tuán)支持和參與多項(xiàng)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部課題，其中國(guó)家級(jí)科研課題4項(xiàng)，包括：現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)研究、基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能軟件系統(tǒng)實(shí)施方案、基于BIM技術(shù)的建筑成本預(yù)測(cè)軟件系統(tǒng)實(shí)施方案和基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)軟件研究。省部級(jí)課題9項(xiàng)，包括：基于BIM的建筑性能分析平臺(tái)研究、建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量與知識(shí)管理流程化信息平臺(tái)研究、基于建筑協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)的檔案數(shù)字化管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究、勘察設(shè)計(jì)行業(yè)信息化建設(shè)里程和發(fā)展戰(zhàn)略研究、建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、建筑工程信息模型存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、BIM技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用對(duì)策研究和白圖替代藍(lán)圖應(yīng)用對(duì)策研究等。有了這些研究課題，BIM才能在工程項(xiàng)目的全過程建立應(yīng)用基礎(chǔ)。

現(xiàn)代集團(tuán)也承辦多項(xiàng)BIM論壇推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步，先后承辦“2009第二屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇”、“2010國(guó)際技術(shù)交流講座”和“2011BIM與工程建設(shè)信息化行業(yè)高峰論壇”等?，F(xiàn)代集團(tuán)對(duì)BIM技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略是，首先要制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)行業(yè)變革；其次，整合上下游，形成新服務(wù)產(chǎn)品與平臺(tái)；第三，深化應(yīng)用價(jià)值，服務(wù)全過程業(yè)務(wù)；第四，加速BIM發(fā)展，提升設(shè)計(jì)品質(zhì)。

現(xiàn)代集團(tuán)BIM研究重點(diǎn)方向有：在工程設(shè)計(jì)全過程中的應(yīng)用；BIM模型與其他軟件的接口研究；工程全過程業(yè)務(wù)的集成應(yīng)用研究；BIM專項(xiàng)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用研究和BIM工程生命期數(shù)據(jù)管理平臺(tái)?，F(xiàn)代集團(tuán)在具體項(xiàng)目當(dāng)中不斷進(jìn)行實(shí)踐和探索，各分子公司根據(jù)業(yè)務(wù)需要組建BIM專業(yè)團(tuán)隊(duì)，集團(tuán)信息中心成立“數(shù)字化咨詢部”并開展BIM標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)推廣及工程咨詢。同時(shí)，集團(tuán)自2006年起開始涉足BIM技術(shù)領(lǐng)域， 在2010上海世博等眾多重大工程項(xiàng)目中嘗試研究和應(yīng)用BIM技術(shù)，BIM技術(shù)開始參與建筑設(shè)計(jì)。集團(tuán)以信息中心為首，陸續(xù)組建起專業(yè)的BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)，開展BIM技術(shù)研發(fā)工作。目前，整個(gè)集團(tuán)的BIM專業(yè)從業(yè)人員已近100人。

通過現(xiàn)代集團(tuán)對(duì)BIM技術(shù)的不斷探索與實(shí)踐，在2012年“創(chuàng)新杯”BIM大賽上，集團(tuán)憑借“思南路舊房改造”項(xiàng)目，斬獲最佳BIM工程設(shè)計(jì)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和最佳BIM拓展應(yīng)用獎(jiǎng)?！吧蜿?yáng)文化藝術(shù)中心”項(xiàng)目榮獲最佳BIM建筑設(shè)計(jì)二等獎(jiǎng)、最佳BIM協(xié)同設(shè)計(jì)三等獎(jiǎng)，同時(shí)，“南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期”項(xiàng)目也榮獲最佳BIM建筑設(shè)計(jì)三等獎(jiǎng)、最佳綠色分析應(yīng)用三等獎(jiǎng)和最佳BIM工程設(shè)計(jì)三等獎(jiǎng)。在此次大獎(jiǎng)賽上，現(xiàn)代集團(tuán)的多個(gè)項(xiàng)目榮獲多項(xiàng)榮譽(yù)。

現(xiàn)代集團(tuán)自2008年在世博場(chǎng)館的設(shè)計(jì)中嘗試應(yīng)用BIM技術(shù)以來(lái)，經(jīng)過若干年的發(fā)展，對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用日益成熟。設(shè)計(jì)階段集團(tuán)主要從參數(shù)化、可視化，性能化進(jìn)行探討，包括BIM建模、明細(xì)統(tǒng)計(jì)、造價(jià)控制、碰撞檢查、三維校審、虛擬現(xiàn)實(shí)、自然采光與照明、建筑風(fēng)環(huán)境、給排水系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換等多方面。施工階段主要在集成化、精益化方面取得一些成就，例如施工進(jìn)度分析與優(yōu)化、施工方案模擬與評(píng)估、預(yù)制件加工制造、施工成本預(yù)測(cè)與控制、施工質(zhì)量數(shù)字化監(jiān)控、物業(yè)信息集成、運(yùn)營(yíng)方案模擬和運(yùn)營(yíng)方案分析與優(yōu)化多個(gè)方面。

BIM工程設(shè)計(jì)與咨詢

設(shè)計(jì)階段和施工階段所取得的BIM成果在世博文化中心項(xiàng)目中得到全面應(yīng)用。世博文化中心是一個(gè)多功能的場(chǎng)館，其中的BIM應(yīng)用包括空間的分析、可視化設(shè)計(jì)、照明、音響。光照模擬部分，選用70w的窄光束可調(diào)角度埋地?zé)簦軠p少眩光），同時(shí)在燈具里加入diffuse lenses，使原本窄光束的配光往一個(gè)方向變寬，投光方向往外傾斜15度以照顧各個(gè)雨棚。同時(shí)考慮安裝防眩光配件，利用專業(yè)燈光分析軟件DIALux,對(duì)入口燈光進(jìn)行真實(shí)模擬。

結(jié)構(gòu)分析部分，基于BIM信息，利用RHINO和AUTOCAD軟件對(duì)文化中心入口大跨度鋼結(jié)構(gòu)雨棚進(jìn)行坐標(biāo)定位，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行三維設(shè)計(jì)?；贐IM模型信息，利用X-steel專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的分析，直接交付廠家進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)制作。

此外，在湖州喜來(lái)登溫泉度假酒店項(xiàng)目中，利用BIM技術(shù)對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行管道碰撞檢查和應(yīng)力分析，結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)，使平、立、剖面自動(dòng)生成，模型與視圖、明細(xì)表等聯(lián)動(dòng)。同時(shí)應(yīng)用BIM 管線綜合功能，使空間協(xié)調(diào)減少錯(cuò)漏碰缺，控制質(zhì)量，節(jié)約投資。撫順生命之環(huán)項(xiàng)目，利用BIM節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，對(duì)重要節(jié)點(diǎn)重點(diǎn)剖析。合肥國(guó)際會(huì)展中心項(xiàng)目利用Revit與Civil 3D實(shí)現(xiàn)基于BIM模型的屋面虹吸排水分析，同時(shí)進(jìn)行三維可視化模擬，包括人的行為模擬、交通流量模擬和模擬分析等。申都大廈項(xiàng)目基于BIM技術(shù)，整合設(shè)計(jì)信息、施工信息、運(yùn)營(yíng)信息和業(yè)主需求，實(shí)現(xiàn)建筑信息在項(xiàng)目全生命周期的流轉(zhuǎn)與管理，是BIM技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目全生命周期的成功實(shí)踐。

設(shè)計(jì)BIM現(xiàn)狀與價(jià)值分析

全生命周期BIM模型包括規(guī)劃與設(shè)計(jì)、施工與建造、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)，各階段對(duì)于BIM模型信息與知識(shí)的貢獻(xiàn)不同，據(jù)國(guó)外相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)BIM的信息貢獻(xiàn)達(dá)80%以上?？梢哉f(shuō)，設(shè)計(jì)階段建筑信息模式是BIM全生命周期應(yīng)用的信息主要來(lái)源。設(shè)計(jì)BIM內(nèi)容涵蓋設(shè)計(jì)方案論證、設(shè)計(jì)建模、能耗分析、結(jié)構(gòu)分析、光照分析、設(shè)備分析、其他性能分析、綠色評(píng)估、規(guī)范驗(yàn)證、預(yù)算分析、設(shè)計(jì)文本編制、管線綜合多個(gè)環(huán)節(jié)。

BIM可以貫穿設(shè)計(jì)的全過程，成為三維協(xié)同設(shè)計(jì)的工具，同時(shí)也可以成為設(shè)計(jì)的工具，貫穿到設(shè)計(jì)的全部環(huán)節(jié)中。例如方案設(shè)計(jì)階段的方案論證和比較，利用BIM技術(shù)可以增加建筑功能、提高品質(zhì)，同時(shí)提升團(tuán)隊(duì)合作程度。初步設(shè)計(jì)階段的可視化協(xié)助設(shè)計(jì)、性能化設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)以及輸出二維圖紙和多專業(yè)協(xié)調(diào)工作都可以應(yīng)用BIM來(lái)提升工作效益。在施工圖設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合檢查，實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)工程量，利用BIM使施工配合設(shè)計(jì)，規(guī)范驗(yàn)證。

與國(guó)外BIM技術(shù)應(yīng)用情況有所不同，我國(guó)BIM技術(shù)主要應(yīng)用于大型復(fù)雜項(xiàng)目。目前我國(guó)勘察設(shè)計(jì)BIM應(yīng)用內(nèi)容主要有三維可視化模型、各專業(yè)間交互碰撞分析、三維管線綜合，還有初步的轉(zhuǎn)向性能分析、輔助設(shè)計(jì)出圖以及初步的工程量統(tǒng)計(jì)等應(yīng)用。BIM項(xiàng)目應(yīng)用特征表現(xiàn)為建筑造型和空間關(guān)系復(fù)雜，體量大，專業(yè)協(xié)調(diào)量大，超高層建筑，各專業(yè)間協(xié)調(diào)量大，大多數(shù)采用定制構(gòu)件的住宅項(xiàng)目和一些劇院、音樂廳、博物館等精細(xì)化要求高的項(xiàng)目。

目前，設(shè)計(jì)階段BIM應(yīng)用仍然存在一些問題。建筑業(yè)生產(chǎn)方式對(duì)BIM應(yīng)用具有障礙，缺乏有效的 BIM 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。在BIM項(xiàng)目全過程應(yīng)用中，各環(huán)節(jié)缺乏數(shù)據(jù)協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)，從而使信息集成應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)缺乏。三維設(shè)計(jì)階段，三維設(shè)計(jì)工具效率低下，缺乏本地化構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)，使BIM模型的規(guī)范檢查缺失。由于從三維模型生成的平立剖圖紙深度不夠，生成的統(tǒng)計(jì)報(bào)表等表單樣式不符合現(xiàn)有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。此外，在性能分析應(yīng)用方面，由于數(shù)據(jù)接口不齊全，分析深度不夠并缺少規(guī)范驗(yàn)證，結(jié)果無(wú)法返回到BIM，導(dǎo)致分析結(jié)果滯后，無(wú)法優(yōu)化設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)BIM發(fā)展重點(diǎn)

上述問題一定程度制約了BIM技術(shù)的應(yīng)用。下一階段編制設(shè)計(jì)BIM標(biāo)準(zhǔn)及工作指南將是未來(lái)工作研究的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)信息模型標(biāo)準(zhǔn)以設(shè)計(jì)過程和信息為核心，兼顧施工、運(yùn)維階段的信息需求。進(jìn)一步開展基于BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)，比如說(shuō)在CAD協(xié)同設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上發(fā)展和提升，同時(shí)要進(jìn)行模型文件名、各種對(duì)象及文檔命名，對(duì)構(gòu)件模型、空間模型比例和模型精度等制定標(biāo)準(zhǔn)。在這一過程中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)交換，包括項(xiàng)目工作空間、圖紙輸出、項(xiàng)目集成模型、通用數(shù)據(jù)交換環(huán)境等。進(jìn)行BIM內(nèi)容庫(kù)建設(shè)，例如構(gòu)件庫(kù)、模板配置等。

BIM離不開協(xié)同，BIM是要求更高的協(xié)同設(shè)計(jì)，二維CAD協(xié)同設(shè)計(jì)對(duì)于BIM的理解和應(yīng)用具有不可低估的作用。BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該與二維的CAD協(xié)同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合起來(lái)，才有可能得到切實(shí)的應(yīng)用和發(fā)展。

只有當(dāng)BIM模型用于性能化分析和設(shè)計(jì)時(shí)，項(xiàng)目才可以真正提高設(shè)計(jì)水平。在方案設(shè)計(jì)階段，采用BIM構(gòu)建的信息模型，進(jìn)行快速的性能優(yōu)化和比較，是提高建筑設(shè)計(jì)性能的重要方面。BIM的性能分析關(guān)鍵是BIM信息模型和關(guān)鍵軟件的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定。基于BIM的性能分析側(cè)重于四個(gè)方面：第一是舒適性能，包括熱環(huán)境舒適度、空氣質(zhì)量、噪聲舒適度、視覺舒適度。第二是環(huán)境性能，包括節(jié)能性能、節(jié)地性能、節(jié)水性能、節(jié)材性能、排放性能。第三是安全性能，包括抗震性能、抗風(fēng)性能、抗爆性能和消防性能。最后是經(jīng)濟(jì)性能，包括工程造價(jià)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)。

基于BIM的性能分析不是單向的，最后還要回歸到建筑設(shè)計(jì)的模型當(dāng)中，再優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)。所以對(duì)今后BIM的發(fā)展有這樣幾點(diǎn)思考：第一，制定必要的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，包括建筑全生命期設(shè)計(jì)信息分類與數(shù)據(jù)集成標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)BIM數(shù)據(jù)全生命期交互標(biāo)準(zhǔn)、BIM協(xié)同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、BIM性能分析標(biāo)準(zhǔn)等。第二，建立行業(yè)BIM評(píng)估認(rèn)證規(guī)定，可以從建筑物生命周期信息描述完整性出發(fā)，基于數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(如IFC)的數(shù)據(jù)交換操作性、信息精確度和信息集成交付模式等多方面評(píng)估BIM應(yīng)用程度。第三，發(fā)展相關(guān)BIM技術(shù)，例如信息交換與數(shù)據(jù)集成、三維建模及協(xié)同平臺(tái)、性能分析及數(shù)據(jù)管理、通用資源共享、云計(jì)算應(yīng)用等。第四，推動(dòng)BIM的相關(guān)設(shè)計(jì)。