BIM在某科研试验大楼中的设计应用

江熙 吴杰

摘要：建筑业的变革给我们带来了巨大的机遇和挑战，BIM技术正是在这场变革中应运而生。针对传统建筑行业设计中存在的问题，公司对BIM技术在某工程项目上进行了实践，取得了良好的成果，体现了BIM技术对建筑业的重大价值。

关键字：建筑工程设计 BIM

1.引言

当前，中国的建筑行业正处于一个迅猛发展和深刻变革的时期。绿色建筑、低碳城市的理念逐步深入人心，智慧城市已日益成为各地经济结构转型的主打牌。所有这些都给行业带来了巨大的发展空间和挑战。传统的行业理念和技术已适应不了现在建筑业的形势，必须改变思维，引入或创造新技术。而BIM技术正是应对建筑业变革的关键技术。住房城乡建设部在《2011～2015年建筑业信息化发展纲要》中就明确指出，要加快推广BIM、协同设计、移动通讯、无线射频、虚拟现实、4D项目管理等技术在勘察设计、施工和工程项目管理中的应用，改进传统的生产与管理模式，提升企业的生产效率和管理水平。其后又发布了《关于推进建筑信息模型（Building Information Modeling）应用的指导意见》， BIM技术由于其对建筑业的深刻影响和广泛作用，使得自引入我国以来就得到了蓬勃发展，此后必将不断推动我国建筑业的转型升级和健康持续发展。本文以某科研试验大楼为例，研究了BIM技术在该项目中的设计应用。

2.传统工程设计存在的问题与BIM在设计中的优势

在设计方面，传统的工程设计存在如下问题：1.数据传递。以图纸为中心，以二维的点、线、面承载信息，数据在工程不同阶段及不同专业间的传递会有损失或失真；2.数据关联。平、立、剖面互相割裂，原理图、系统图、详图等需要单独绘制，导致视图的创建和修改工作量巨大，3.专业协同。专业之间人工配合，难以避免设计中的碰撞和冲突问题，一些问题往往在施工阶段才暴露。设计人员花费大量时间在制图与协调上，在关系到设计质量的方案设计、专业技术设计等核心工作的投入不足，严重影响了设计成果。

将BIM技术应用于设计中具有如下优势：⑴可视化。BIM将专业、抽象的二维建筑以三维立体模型直观地反映出来，能更清晰地体现设计意图，使得设计师可以更容易推敲，优化设计。⑵参数化。将建筑构件和设备的各种属性通过设计参数的形式进行控制，通过调整参数，可以驱动构件发生形体变化和性能比较，提高精细化水平。⑶数据关联。BIM建立模型后，平、立、剖面及各种原理图、系统图、大样图都与模型相互关联，通过对模型的修改，各种图纸会相应的更改，减少了大量的无谓劳动，提高了设计效率。设计师在画施工图上使用的时间减少了，就有了更多的时间去进行专业技术设计，提高设计质量。⑷协同工作。BIM技术实现了多专业多团队之间的协同工作，能及时解决各种错漏碰缺，解决传统设计沟通不到位的问题。⑸分析模拟。BIM技术可以对建筑物模型进行光、热、风、声、可视度、能耗、紧急疏散等模拟，优化设计，消除隐患。⑹精确算量。通过BIM建立的模型可以精确地统计设计模型各个局部的量和总量，提高概预算的精度与效率。

3. BIM技术在某科研试验大楼上的实践

3.1工程概况

某科研试验大楼属于科研办公楼，总建筑面积为52192.8㎡，其中地上建筑面积42521.7㎡，地下建筑面积9671.1㎡。建筑类别为高层办公楼，耐火等级为一级，地下车库防火分类为Ⅲ级，抗震设防烈度为8度，结构类型为钢筋混凝土框架核心筒结构，建筑占地面积1738.02㎡，建筑层数26层，建筑高度98.55m，建筑耐久年限为50年，屋面防水等级和地下室防水等级均为Ⅱ级。

3.2 BIM应用内容及成果

为保障设计质量，我公司成立BIM小组，将BIM技术应用于设计和深化设计中，取得了不错的效果。该项目BIM应用包括了多方面内容，除了常规的三维出图、管道综合、精确算量外，尚有如下一些内容：

⑴异形定位。项目中地下室坡道是多向弯曲构件，施工定位困难且不準确。根据设计标高和线路采用BIM技术建立三维坡道模型，坡道上任意点的坐标及坡道梁的标高都可以从模型上轻松读出。

⑵场地分析。在规划阶段，场地的地貌、植被、气候条件都是影响设计决策的重要因素，往往需要通过场地分析来对景观规划、环境现状、施工配套及建成后交通流量等各种影响因素进行评价及分析。传统的场地分析存在诸如定量分析不足、主观因素过重、无法处理大量数据信息等弊端，通过BIM结合GIS，对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模，对场地的使用条件及特点进行评估，争取最佳的场地规划和建筑布局。

⑶场地布置。该项目施工场地狭小，平面复杂，三面临近住宅区，一面靠大道，可供放置临时设施和堆放材料的地方极为有限。为解决这一问题，提前用BIM模拟出场地的布置，优化布置方案，合理安排生活区、钢筋棚、现场材料堆放场地、现场道路等，确保施工顺畅，方便施工人员管理。

⑷建筑性能分析。为满足并优化该建筑的使用要求，利用BIM的分析模拟功能对建筑的日照、采光、温湿度、通风、噪声、绿化、可视度和疏散等方面均进行了模拟分析，优化设计。其中，日照分析包括了日照时间、日照强度、遮挡、太阳辐射、眩光、植物配置分析等，光分析包括自然采光和人工照明。

⑸土方计算与土方调配。利用BIM技术进行了该工程的土方量计算，并结合运距、运费等进行了土方调配的优化。

3.3BIM应用在该项目中所体现的价值

⑴避免了传统设计图纸中存在的错漏碰缺等问题，提高了施工图的质量。

⑵优化了管道排布，避免了以管线为主的构件碰撞，减少了返工。

⑶通过精确的算量提高了概预算的精度和效率，为制定人材计划提供了有效支撑，减少了材料的二次搬运和浪费，实现了限额领料。

⑷场地布置合理，减少了施工用地，保证了现场运输道路通畅，有效避免了二次搬运及施工的发生。

⑸确保了该建筑环境舒适，设施齐全，通风采暖、采光隔噪均满足需求。

⑹良好的协同工作，提高了设计效率和设计质量，取得了良好的经济效益和社会效益。

3.4经验教训

虽然BIM技术在工程设计中起到了巨大作用，但在应用中也存在一些不足：

⑴BIM的出图方式不符合现在的出图标准，很多单位不认可，这给BIM在设计上应用带来了很大的阻碍。事实上，二维出图方式是有很大局限性的，二维之所以为二维，很大程度上是局限于当时的技术水平和认识水平的。BIM绘制的是三维模型，若仍以二维方式出图，无异于明珠暗投，不仅丧失了其三维信息传递的优势，而且大大增加了工作量。BIM的出图方式是对传统二维出图方式的改革與颠覆，就如同当年CAD取代画图板一样。

⑵BIM设计对软硬件的要求较高，早期投入较大，而且在国内使用还不是很成熟，这导致了很多企业害怕风险而不愿尝试。但BIM技术具有极大的优势，短期的投入必能带来更大的收益，使用越早受益越大。

⑶目前，项目普遍工期较短，导致设计方还未将BIM做完，施工方已将部分工序施工完毕了，使BIM在某些方面失去了它本应该有的价值。

⑷在该项目上，我们对BIM的应用不够，很多大众化的应用对项目的价值不大或者挖掘的不够深，应尽量将已有应用点的价值发挥到最大，并开拓更多的应用点以满足项目的要求。

⑸BIM设计依旧要考虑施工。目前设计与施工脱节是设计单位存在的典型问题。BIM技术建立的设计模型要适用用于施工，就得按照BIM施工应用的要求进行，同时也解决了施工单位重复建模的问题。

⑹BIM在该项目及全国很多项目上的成功应用，表明了BIM技术在中国大有可为。BIM对于实现建筑全生命周期管理，优化建筑行业设计、施工、施工管理和运营，具有重要的应用价值和广阔的前景。

结论

BIM技术必将引发建筑行业的颠覆性变革，BIM技术的全面应用可以显著提高工程项目设计的质量及效率，产生巨大的经济和社会效益，必将在不久的将来引领整个建筑业。

参考文献：

[1]欧阳东《BIM技术——第二次建筑设计革命》中国建筑工业出版社2013年8月

[2]陈子颖，林宇，张月燕《BIM技术在绿色建筑设计中的应用》建筑设计管理2013年6月