馬文強(qiáng) 滕州市善源建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司

1 前言

BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的實(shí)際作用，是將基于建筑設(shè)計(jì)管理的二維信息轉(zhuǎn)化構(gòu)建成為一個(gè)三維立體的工程數(shù)據(jù)模型。通過(guò)BIM技術(shù)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員能對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行實(shí)際演示，通過(guò)演示發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)管理過(guò)程中可能忽略的問(wèn)題。與此同時(shí)，BIM技術(shù)也能在必要的情況下，將加工后的立體三維模型直觀地展示出來(lái)，讓工作人員更加深刻的理解項(xiàng)目現(xiàn)狀、程序、方式及方法。

2 BIM技術(shù)相關(guān)內(nèi)容概述

2.1 內(nèi)涵

BIM 技術(shù)是利用三維模型來(lái)開展建筑工程設(shè)計(jì)工作的一種技術(shù)手段，它有利于管理和控制工程項(xiàng)目施工、提高建筑工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性、降低設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤率、提高項(xiàng)目的建設(shè)水平，以及保證建筑工程管理的流暢性。另外，在建筑工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM 技術(shù)，能夠保證項(xiàng)目分層次、分步驟地進(jìn)行，有利于實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的全面控制目標(biāo)。在實(shí)際工作中，建筑工程設(shè)計(jì)人員首先借助三維模型充分展現(xiàn)設(shè)計(jì)思路，然后根據(jù)三維模型闡述設(shè)計(jì)內(nèi)容，最后生成設(shè)計(jì)圖紙。這有助于設(shè)計(jì)師清晰且細(xì)致地表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思路、降低設(shè)計(jì)過(guò)程的復(fù)雜性，并提高工作效率。

2.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.2.1 有利于展開自動(dòng)變更

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)管理模式中，建筑設(shè)計(jì)師的每一張圖紙都獨(dú)立存在，平面設(shè)計(jì)圖完成后需要以平面為基礎(chǔ)，繪制立體圖形以及剖面圖形。此外，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式并不存在圖紙數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)修改功能，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)師一一將有關(guān)設(shè)計(jì)圖紙數(shù)據(jù)進(jìn)行全部更改，這會(huì)耗費(fèi)設(shè)計(jì)人員大量的時(shí)間，也會(huì)增加錯(cuò)誤出現(xiàn)率。利用BIM技術(shù)制成的三維模型，不但能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)修改，還能根據(jù)當(dāng)前的設(shè)計(jì)圖紙估判、計(jì)算設(shè)計(jì)中可能存在的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，為工程造價(jià)人員提供數(shù)據(jù)支持。

2.2.2 全面深化建筑工程設(shè)計(jì)，節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間

在BIM平臺(tái)上，工作人員可以詳細(xì)修改建筑工程的設(shè)計(jì)圖紙。在開展建筑工程設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員利用BIM技術(shù)完善與優(yōu)化工程項(xiàng)目模型，有助于直接修改設(shè)計(jì)圖紙中存在的問(wèn)題，從而極大地節(jié)約設(shè)計(jì)修改時(shí)間。

從實(shí)際情況來(lái)看，在傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計(jì)模式中，設(shè)計(jì)方案常常會(huì)出現(xiàn)深度不足的問(wèn)題，施工人員只能從單一的視角觀察建筑模型，而BIM技術(shù)卻有效改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型。在BIM技術(shù)的支持下，工作人員可以采用碰撞檢查的方式檢驗(yàn)設(shè)計(jì)圖紙中的碰撞問(wèn)題，施工人員也能夠在第一時(shí)間與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通，從而有效優(yōu)化建筑工程設(shè)計(jì)管理流程。

2.2.3 有利于實(shí)現(xiàn)三維可視化協(xié)同作業(yè)

BIM技術(shù)和普通的二維平面繪圖模式不同，該技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)三維可視化繪圖模式，將建筑工程的各項(xiàng)信息組合在一起，打造完整的三維建筑立體模型。二維平面繪圖模式無(wú)法開展協(xié)同作業(yè)，只能由不同的部門進(jìn)行各部分的圖紙繪制，統(tǒng)一繪制完成后再查找圖紙中存在的錯(cuò)誤并進(jìn)行修改。使用二維平面繪圖模式會(huì)花費(fèi)較大的精力進(jìn)行圖紙校對(duì)與審核，嚴(yán)重降低了建筑設(shè)計(jì)效率。BIM技術(shù)利用服務(wù)器，能將建筑設(shè)計(jì)的各項(xiàng)權(quán)限下放給不同部門，讓各部門展開協(xié)同作業(yè)。一旦出現(xiàn)作業(yè)更改，其他部門也能接收到同樣的指令，避免出現(xiàn)無(wú)效工作。

此外，將該技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)管理中，相關(guān)負(fù)責(zé)人能通過(guò)三維立體模型，觀察建筑的內(nèi)外部設(shè)計(jì)效果，并模擬建筑設(shè)計(jì)與周圍環(huán)境的融合性，避免建筑施工中的資源浪費(fèi)。

2.2.4 提高設(shè)計(jì)圖的立體效果和建筑工程設(shè)計(jì)的有效性

與傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計(jì)管理方式相比，BIM技術(shù)的可視化程度更高，它可以有效模擬施工并實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化，從而提高工作人員的工作效率。

CAD 技術(shù)主要通過(guò)手工繪制二維圖表，而BIM技術(shù)則在CAD 技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了突破和優(yōu)化，它可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪制圖表，并且呈現(xiàn)方式也上升為三維空間。BIM技術(shù)不僅提高了設(shè)計(jì)圖的立體效果，還進(jìn)一步提高了設(shè)計(jì)圖的視覺(jué)感受。最為重要的是，BIM平臺(tái)可以直接生成建筑工程竣工之后的效果圖。

近年來(lái)，BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)管理中的運(yùn)用較為廣泛。隨著技術(shù)運(yùn)用的不斷成熟，BIM技術(shù)不僅可以有效節(jié)約成本，還可以全面提高建筑工程設(shè)計(jì)的有效性、科學(xué)性、合理性。

2.2.5 為人員提供高級(jí)分析功能

BIM技術(shù)同時(shí)具備三維模擬、數(shù)據(jù)分析等多種功能，能在設(shè)計(jì)師的要求下，展開大量的數(shù)據(jù)計(jì)算，分析與整合建筑模型的各項(xiàng)專業(yè)參數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)師提供的設(shè)計(jì)圖紙模擬設(shè)計(jì)中存在的不足之處。設(shè)計(jì)人員利用該技術(shù)存在的模擬功能，能對(duì)建筑的各項(xiàng)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)展開碰撞檢查，提高設(shè)計(jì)圖紙的協(xié)調(diào)性與可行性。

2.3 BIM技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用現(xiàn)實(shí)意義

在建筑設(shè)計(jì)管理中應(yīng)用BIM技術(shù)，最突出的現(xiàn)實(shí)化意義在參數(shù)化設(shè)計(jì)方面。建筑設(shè)計(jì)工作本質(zhì)是與建筑相關(guān)的一系列參數(shù)驅(qū)動(dòng)工作，將其與BIM技術(shù)聯(lián)合在一起，有效提高二者聯(lián)動(dòng)性。建筑工程設(shè)計(jì)人員在修改模型尺寸時(shí)，建筑工程設(shè)計(jì)圖也會(huì)隨之變化，信息共享性會(huì)提高，建筑設(shè)計(jì)工作的效率也會(huì)隨之上升。BIM技術(shù)有效提高了建筑工程的可視化。

對(duì)于較簡(jiǎn)單的工程構(gòu)造而言，人們僅靠想象能夠?qū)こ逃休^為細(xì)致地了解和認(rèn)識(shí)，但對(duì)于非常復(fù)雜的建筑模型來(lái)說(shuō)，單純依靠想象根本無(wú)法建立起具體的模型系統(tǒng)。依靠BIM 技術(shù)能根據(jù)建筑的各項(xiàng)信息構(gòu)成三維立體實(shí)物圖形，為工作人員和設(shè)計(jì)人員提供直接的展示形式。

將該技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)工作中，還能準(zhǔn)確檢查工程施工中的空間碰撞情況。工作人員通過(guò)不同的視角觀察空間結(jié)構(gòu)，檢測(cè)建筑中各項(xiàng)環(huán)節(jié)的碰撞關(guān)系與不合理內(nèi)容，以此對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。值得注意的是，一旦工程設(shè)計(jì)出現(xiàn)空間碰撞情況，修改所產(chǎn)生的成本非常高，所以在檢測(cè)空間碰撞點(diǎn)之前，應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備。

3 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)管理中的應(yīng)用

3.1 初步設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)人員需要同其他專業(yè)BIM 方案模型就各專業(yè)的資料進(jìn)行交互，然后展開各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)的整合分析，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行初步的結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)。在本階段中，設(shè)計(jì)人員可以借助BIM技術(shù)的協(xié)同性，實(shí)現(xiàn)與其他各專業(yè)設(shè)計(jì)模型的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)溝通。

同時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)已經(jīng)確定的建筑結(jié)構(gòu)，明確結(jié)構(gòu)各部件的位置及尺寸信息，以此為依據(jù)進(jìn)行模型搭建。完成后，借助相關(guān)轉(zhuǎn)換接口技術(shù)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件與模型的有效連接，將模型導(dǎo)入到軟件中完成結(jié)構(gòu)計(jì)算，并將結(jié)構(gòu)計(jì)算信息反饋至BIM模型中。如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要更改模型，則只需要在BIM模型中直接進(jìn)行更改，就能夠同步更新結(jié)構(gòu)計(jì)算信息，避免反復(fù)搭建模型的問(wèn)題。在這一階段中，主要完成了建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件位置、尺寸、配筋信息的確定，并錄入到BIM結(jié)構(gòu)模型當(dāng)中。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)和場(chǎng)地環(huán)境分析

企業(yè)在建筑設(shè)計(jì)管理過(guò)程中應(yīng)遵循一定的原則，其中的原則主要體現(xiàn)在安全性和穩(wěn)定性兩個(gè)方面，目的是滿足人們對(duì)于房屋建筑安全性的需求。在建筑設(shè)計(jì)時(shí)利用BIM技術(shù)衡量建筑結(jié)構(gòu)的合理性，能有效提高建筑的穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)，利用BIM技術(shù)對(duì)建筑工程施工地周圍的地形進(jìn)行分析，對(duì)比先前設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)方案，能找到雙方在某個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)出現(xiàn)的屬性沖突，并以此優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

企業(yè)有條件的情況下，也可以將施工工地周圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)情況等信息輸入BIM 系統(tǒng)，利用BIM 系統(tǒng)綜合分析施工條件、地質(zhì)影響、氣候影響等客觀因素，用長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光看待建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工場(chǎng)地環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系，確保在施工過(guò)程中不出現(xiàn)意外，保障施工的安全和效率。

除此之外，BIM技術(shù)也可以分析項(xiàng)目對(duì)于環(huán)境的總體影響，將項(xiàng)目對(duì)施工工地周邊的生態(tài)環(huán)境污染降到最低。

3.3 加強(qiáng)設(shè)計(jì)過(guò)程的運(yùn)用

以往的建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)通常以二維設(shè)計(jì)為核心，這種方式雖然可以在設(shè)計(jì)圖紙中實(shí)現(xiàn)信息的共享與傳遞，但傳遞過(guò)程卻不能與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)有效連接，從而導(dǎo)致建筑工程設(shè)計(jì)人員不能全程參與項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作，這給建筑工程項(xiàng)目的實(shí)施帶來(lái)許多負(fù)面影響。

BIM 技術(shù)能夠通過(guò)數(shù)字建模對(duì)建筑進(jìn)行三維表達(dá)，不僅保證了設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性、有效性，還有助于提高部門之間的協(xié)作效率。在這一過(guò)程中，BIM技術(shù)還體現(xiàn)了建筑的人性化設(shè)計(jì)。另外，BIM技術(shù)在降低工程設(shè)計(jì)損失方面也具有一定的優(yōu)勢(shì)，它有助于提高建筑工程設(shè)計(jì)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。BIM 技術(shù)不僅能夠優(yōu)化施工的設(shè)計(jì)模式，減少再次建模的時(shí)間，還可以促進(jìn)建筑工程的可持續(xù)發(fā)展。

3.4 協(xié)同設(shè)計(jì)

BIM 建筑協(xié)同設(shè)計(jì)，主要由工作集協(xié)同、鏈接協(xié)同兩種方式構(gòu)成。

3.4.1 工作集協(xié)同設(shè)計(jì)

以同一個(gè)工作模型為基礎(chǔ)，在模型編輯過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)多名設(shè)計(jì)人員共同參與的方式就是工作集協(xié)同。在這種協(xié)同工作中，中心文件是開展設(shè)計(jì)工作的重要基礎(chǔ)。各個(gè)設(shè)計(jì)人員將自己的設(shè)計(jì)部分編輯成本地文件，向中心文件上傳；同時(shí)，還可以將不斷更新中的中心文件內(nèi)容下載下來(lái)，以這種方式使得中心模型與各子模型的同步編輯。

本地服務(wù)器可以保存中心文件，不同的設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)局域網(wǎng)，實(shí)時(shí)更新中心文件，其對(duì)硬件設(shè)施有一定的要求；或者利用云端服務(wù)器進(jìn)行保存，不同的設(shè)計(jì)人員通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)完成中心文件的實(shí)時(shí)更新，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和數(shù)據(jù)安全有比較高的要求。工作集協(xié)同設(shè)計(jì)在大型結(jié)構(gòu)模型協(xié)同設(shè)計(jì)時(shí)的應(yīng)用速度較慢，并且在同專業(yè)或者單體內(nèi)部之間的協(xié)同設(shè)計(jì)的適用性較強(qiáng)。

3.4.2 鏈接協(xié)同設(shè)計(jì)

模型設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員獨(dú)立進(jìn)行部分設(shè)計(jì)，對(duì)于需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)的部分，可以將其他部分模型的文件通過(guò)鏈接的方式接入到本模型文件中作為外部參照，這種協(xié)同設(shè)計(jì)方式就是鏈接協(xié)同。通過(guò)鏈接協(xié)同，設(shè)計(jì)人員可以將本模型與其他模型結(jié)合在一起，完成設(shè)計(jì)提資，但是設(shè)計(jì)人員沒(méi)有編輯操作其他設(shè)計(jì)人員模型的權(quán)限。相較于工作集協(xié)同模式，鏈接協(xié)同設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)性相對(duì)較弱。鏈接協(xié)同設(shè)計(jì)一般在大型結(jié)構(gòu)模型協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有速度快的優(yōu)勢(shì)，并且適用于不同專業(yè)、不同單體之間的協(xié)同設(shè)計(jì)。

3.5 準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，往往涉及大量的數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)分析，BIM技術(shù)能將各種相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)進(jìn)行串聯(lián)，并主動(dòng)提醒設(shè)計(jì)者哪些設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)存在異常，幫助建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者找到設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。為了提升設(shè)計(jì)的質(zhì)量，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可以利用BIM技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行宏觀聯(lián)動(dòng)更新，避免在人為修改設(shè)計(jì)內(nèi)容過(guò)程中造成修改誤差，更大程度上保證工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和設(shè)計(jì)要求一致。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)建立BIM5D關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)，準(zhǔn)確快速計(jì)算工程量，提升施工預(yù)算的精度與效率，將BIM 應(yīng)用在算量中。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，為保障設(shè)計(jì)成果的最終質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員可以采用BIM技術(shù)對(duì)要計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行變量控制，對(duì)各種不同的數(shù)據(jù)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行梳理，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。以預(yù)制結(jié)構(gòu)為例，為了避免設(shè)計(jì)結(jié)果和后期施工過(guò)程中發(fā)生建筑結(jié)構(gòu)變形和結(jié)構(gòu)裂痕，應(yīng)對(duì)預(yù)制材料各方面的物理數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，預(yù)測(cè)形變量的范圍，從而滿足各種設(shè)計(jì)要求。

3.6 碰撞檢測(cè)

在BIM 建筑設(shè)計(jì)管理中，各專業(yè)搭建好模型之后，運(yùn)用軟件技術(shù)對(duì)模型中各構(gòu)件、設(shè)置之間存在的位置碰撞沖突進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)的過(guò)程就是碰撞檢測(cè)。在建筑設(shè)計(jì)專業(yè)，碰撞檢測(cè)的主要內(nèi)容是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否同建筑專業(yè)方案存在沖突、是否與機(jī)電專業(yè)設(shè)施設(shè)備位置、管線排布凈高等方面的要求相一致。Revit環(huán)境下，則需要通過(guò)碰撞檢測(cè)軟件，進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件、專業(yè)設(shè)置等各個(gè)方面的碰撞檢測(cè)。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的碰撞檢測(cè)包括了設(shè)計(jì)與專業(yè)方案沖突檢測(cè)、設(shè)計(jì)與機(jī)電設(shè)施設(shè)備位置沖突檢測(cè)、設(shè)計(jì)與管網(wǎng)排布合理性沖突檢測(cè)等。在Revit 中，通過(guò)將Revit 中的結(jié)構(gòu)模型、機(jī)電模型等導(dǎo)入到Navisworks 軟件中，可以先設(shè)置完成各類碰撞檢測(cè)的判斷條件，然后進(jìn)行各類主體模型的自由選擇碰撞檢測(cè)。檢測(cè)完成即生成碰撞檢測(cè)報(bào)告。

通過(guò)將設(shè)計(jì)模型與建筑、機(jī)電等不同專業(yè)模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)中各專業(yè)設(shè)計(jì)的沖突，并出具相應(yīng)的碰撞檢測(cè)報(bào)告。設(shè)計(jì)人員根據(jù)檢測(cè)報(bào)告糾正沖突，優(yōu)化調(diào)整BIM 模型，最終達(dá)到各專業(yè)之間的零碰撞，以避免在后期實(shí)際施工中各專業(yè)發(fā)生沖突，造成重新返工，拖慢施工進(jìn)度，降低施工效率，增加施工成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，將BIM 技術(shù)運(yùn)用于建筑工程設(shè)計(jì)管理中，不僅有利于提高建筑工程質(zhì)量，還有利于保證建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。BIM技術(shù)具有許多優(yōu)勢(shì)，如協(xié)同性、模擬性以及三維圖像的立體展現(xiàn)等。在建筑設(shè)計(jì)管理中充分運(yùn)用BIM技術(shù)，有利于解決工程設(shè)計(jì)不透明的問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)人員需要積極探索BIM技術(shù)在建筑產(chǎn)品設(shè)計(jì)管理中的運(yùn)用對(duì)策，進(jìn)而全面提高建筑工程項(xiàng)目質(zhì)量。