上海现代建筑设计集团BIM应用实践与发展对策思考

◎ 上海现代建筑设计集团有限公司总工程师 高承勇

上世纪八十年代，计算方式的变革使个人利用信息化手段进行辅助计算，到了90年代设计团队先后应用CAD技术，并带来个人工作方式的变革。2000年之后，设计团队开始尝试基于工程项目的协同设计，2010年，BIM理念正式带来了行业模式的变革。

现代集团在BIM领域的实践与探索

在BIM方面，现代集团将拥有设计、施工和工程管理背景的专业人员组建为一支团队，选用多条BIM技术路线并从事数字化新技术的研究与应用，同时承担多项住房和城乡建设部以及国家“十一五”的科技支撑项目。研究成果服务于生产项目，突出性能化，发挥BIM中的信息优势并强调全过程业务的载体作用。最终形成各类技术与管理文档，提炼出切实可行的方法、流程和标准。

现代集团支持和参与多项住房和城乡建设部课题，其中国家级科研课题4项，包括：现代建筑设计与施工关键技术研究、基于BIM技术的建筑节能软件系统实施方案、基于BIM技术的建筑成本预测软件系统实施方案和基于BIM技术的建筑设计软件研究。省部级课题9项，包括：基于BIM的建筑性能分析平台研究、建筑设计质量与知识管理流程化信息平台研究、基于建筑协同设计平台的档案数字化管理系统关键技术研究、勘察设计行业信息化建设里程和发展战略研究、建筑工程信息模型应用统一标准、建筑工程信息模型存储标准、BIM技术发展与应用对策研究和白图替代蓝图应用对策研究等。有了这些研究课题，BIM才能在工程项目的全过程建立应用基础。

现代集团也承办多项BIM论坛推动行业进步，先后承办“2009第二届工程建设计算机应用创新论坛”、“2010国际技术交流讲座”和“2011BIM与工程建设信息化行业高峰论坛”等。现代集团对BIM技术的发展战略是，首先要制定行业标准，促进行业变革；其次，整合上下游，形成新服务产品与平台；第三，深化应用价值，服务全过程业务；第四，加速BIM发展，提升设计品质。

现代集团BIM研究重点方向有：在工程设计全过程中的应用；BIM模型与其他软件的接口研究；工程全过程业务的集成应用研究；BIM专项化设计领域应用研究和BIM工程生命期数据管理平台。现代集团在具体项目当中不断进行实践和探索，各分子公司根据业务需要组建BIM专业团队，集团信息中心成立“数字化咨询部”并开展BIM标准制定、技术推广及工程咨询。同时，集团自2006年起开始涉足BIM技术领域， 在2010上海世博等众多重大工程项目中尝试研究和应用BIM技术，BIM技术开始参与建筑设计。集团以信息中心为首，陆续组建起专业的BIM技术团队，开展BIM技术研发工作。目前，整个集团的BIM专业从业人员已近100人。

通过现代集团对BIM技术的不断探索与实践，在2012年“创新杯”BIM大赛上，集团凭借“思南路旧房改造”项目，斩获最佳BIM工程设计奖一等奖和最佳BIM拓展应用奖。“沈阳文化艺术中心”项目荣获最佳BIM建筑设计二等奖、最佳BIM协同设计三等奖，同时，“南京禄口国际机场二期”项目也荣获最佳BIM建筑设计三等奖、最佳绿色分析应用三等奖和最佳BIM工程设计三等奖。在此次大奖赛上，现代集团的多个项目荣获多项荣誉。

现代集团自2008年在世博场馆的设计中尝试应用BIM技术以来，经过若干年的发展，对BIM技术的应用日益成熟。设计阶段集团主要从参数化、可视化，性能化进行探讨，包括BIM建模、明细统计、造价控制、碰撞检查、三维校审、虚拟现实、自然采光与照明、建筑风环境、给排水系统、结构模型转换等多方面。施工阶段主要在集成化、精益化方面取得一些成就，例如施工进度分析与优化、施工方案模拟与评估、预制件加工制造、施工成本预测与控制、施工质量数字化监控、物业信息集成、运营方案模拟和运营方案分析与优化多个方面。

BIM工程设计与咨询

设计阶段和施工阶段所取得的BIM成果在世博文化中心项目中得到全面应用。世博文化中心是一个多功能的场馆，其中的BIM应用包括空间的分析、可视化设计、照明、音响。光照模拟部分，选用70w的窄光束可调角度埋地灯（能减少眩光），同时在灯具里加入diffuse lenses，使原本窄光束的配光往一个方向变宽，投光方向往外倾斜15度以照顾各个雨棚。同时考虑安装防眩光配件，利用专业灯光分析软件DIALux,对入口灯光进行真实模拟。

结构分析部分，基于BIM信息，利用RHINO和AUTOCAD软件对文化中心入口大跨度钢结构雨棚进行坐标定位，对钢结构部分进行三维设计。基于BIM模型信息，利用X-steel专业钢结构软件进行钢结构的分析，直接交付厂家进行钢结构制作。

此外，在湖州喜来登温泉度假酒店项目中，利用BIM技术对施工项目进行管道碰撞检查和应力分析，结构参数化设计，使平、立、剖面自动生成，模型与视图、明细表等联动。同时应用BIM 管线综合功能，使空间协调减少错漏碰缺，控制质量，节约投资。抚顺生命之环项目，利用BIM节点设计，对重要节点重点剖析。合肥国际会展中心项目利用Revit与Civil 3D实现基于BIM模型的屋面虹吸排水分析，同时进行三维可视化模拟，包括人的行为模拟、交通流量模拟和模拟分析等。申都大厦项目基于BIM技术，整合设计信息、施工信息、运营信息和业主需求，实现建筑信息在项目全生命周期的流转与管理，是BIM技术应用于项目全生命周期的成功实践。

设计BIM现状与价值分析

全生命周期BIM模型包括规划与设计、施工与建造、运营与维护，各阶段对于BIM模型信息与知识的贡献不同，据国外相关数据统计，设计BIM的信息贡献达80%以上。可以说，设计阶段建筑信息模式是BIM全生命周期应用的信息主要来源。设计BIM内容涵盖设计方案论证、设计建模、能耗分析、结构分析、光照分析、设备分析、其他性能分析、绿色评估、规范验证、预算分析、设计文本编制、管线综合多个环节。

BIM可以贯穿设计的全过程，成为三维协同设计的工具，同时也可以成为设计的工具，贯穿到设计的全部环节中。例如方案设计阶段的方案论证和比较，利用BIM技术可以增加建筑功能、提高品质，同时提升团队合作程度。初步设计阶段的可视化协助设计、性能化设计、参数化设计以及输出二维图纸和多专业协调工作都可以应用BIM来提升工作效益。在施工图设计阶段，应用BIM技术进行管线综合检查，实现快速而准确统计工程量，利用BIM使施工配合设计，规范验证。

与国外BIM技术应用情况有所不同，我国BIM技术主要应用于大型复杂项目。目前我国勘察设计BIM应用内容主要有三维可视化模型、各专业间交互碰撞分析、三维管线综合，还有初步的转向性能分析、辅助设计出图以及初步的工程量统计等应用。BIM项目应用特征表现为建筑造型和空间关系复杂，体量大，专业协调量大，超高层建筑，各专业间协调量大，大多数采用定制构件的住宅项目和一些剧院、音乐厅、博物馆等精细化要求高的项目。

目前，设计阶段BIM应用仍然存在一些问题。建筑业生产方式对BIM应用具有障碍，缺乏有效的 BIM 应用标准。在BIM项目全过程应用中，各环节缺乏数据协同标准，从而使信息集成应用经验缺乏。三维设计阶段，三维设计工具效率低下，缺乏本地化构件标准，使BIM模型的规范检查缺失。由于从三维模型生成的平立剖图纸深度不够，生成的统计报表等表单样式不符合现有设计标准。此外，在性能分析应用方面，由于数据接口不齐全，分析深度不够并缺少规范验证，结果无法返回到BIM，导致分析结果滞后，无法优化设计。

设计BIM发展重点

上述问题一定程度制约了BIM技术的应用。下一阶段编制设计BIM标准及工作指南将是未来工作研究的重点，设计信息模型标准以设计过程和信息为核心，兼顾施工、运维阶段的信息需求。进一步开展基于BIM的协同设计，比如说在CAD协同设计基础上发展和提升，同时要进行模型文件名、各种对象及文档命名，对构件模型、空间模型比例和模型精度等制定标准。在这一过程中会产生大量的数据交换，包括项目工作空间、图纸输出、项目集成模型、通用数据交换环境等。进行BIM内容库建设，例如构件库、模板配置等。

BIM离不开协同，BIM是要求更高的协同设计，二维CAD协同设计对于BIM的理解和应用具有不可低估的作用。BIM的协同设计标准应该与二维的CAD协同设计标准结合起来，才有可能得到切实的应用和发展。

只有当BIM模型用于性能化分析和设计时，项目才可以真正提高设计水平。在方案设计阶段，采用BIM构建的信息模型，进行快速的性能优化和比较，是提高建筑设计性能的重要方面。BIM的性能分析关键是BIM信息模型和关键软件的标准认定。基于BIM的性能分析侧重于四个方面：第一是舒适性能，包括热环境舒适度、空气质量、噪声舒适度、视觉舒适度。第二是环境性能，包括节能性能、节地性能、节水性能、节材性能、排放性能。第三是安全性能，包括抗震性能、抗风性能、抗爆性能和消防性能。最后是经济性能，包括工程造价和运营费。

基于BIM的性能分析不是单向的，最后还要回归到建筑设计的模型当中，再优化建筑设计。所以对今后BIM的发展有这样几点思考：第一，制定必要的标准和规范，包括建筑全生命期设计信息分类与数据集成标准、设计BIM数据全生命期交互标准、BIM协同设计标准、BIM性能分析标准等。第二，建立行业BIM评估认证规定，可以从建筑物生命周期信息描述完整性出发，基于数据交换标准(如IFC)的数据交换操作性、信息精确度和信息集成交付模式等多方面评估BIM应用程度。第三，发展相关BIM技术，例如信息交换与数据集成、三维建模及协同平台、性能分析及数据管理、通用资源共享、云计算应用等。第四，推动BIM的相关设计。