BIM技术在建筑设计中的应用

董 丽 司 斌

（郑州工商学院，河南 郑州 451400）

0 引言

随着科技技术的不断进步，计算机技术的发展也给人们的生活带来了巨大的变化，在建设项目中的规划、设计、施工至运营维护等阶段均有大量使用计算机辅助设计。但是，传统的基于平面AutoCAD 设计技术只涉及建筑全生命周期某个阶段的、某个专业的领域应用，以人为主进行信息的共享与交换，同时需要多方软件的辅助与协同，不能满足我国建筑业的发展趋势——低能耗、低污染、可持续发展。 在这样的背景下，BIM 技术逐渐被引入我国，不仅实现了设计师在虚拟空间内对设计过程进行检查，更实现了由各专业单打独斗的设计模式转化为各专业协同设计模式，给设计项目的协同设计指出一条新的路径。同时，随着BIM 技术工具软件不断的完善，模型信息会越来越全面，能够更好的服务于建筑项目的规划、设计、施工至运营维护等各个周期，更加便捷、高效的共享相关信息数据，提升工程建设行业各个环节的质量和效率，加快实现我国向绿色建筑以及可持续建筑发展的目标。

1 BIM 技术的概述

BIM （Building Information Modeling）就是我们所说的建筑信息模型，是在建筑（或工程项目）从策划、设计、施工、运营直到拆除的全生命周期内生产和管理工程数据的过程。它是单一的、数字化的信息模型，主要以三维数字技术为基础，结合数字化技术和计算机技术，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，所有专业的设计信息都会被添加到这一个模型里，给各个专业设计人员提供了协同设计的平台。

BIM 不仅是一个软件，它更是一个全产业链的概念。在建筑设计阶段，BIM的应用主要是“3D 参数化设计”，是提升项目设计质量和效率的一个重要技术保障。3D 参数化设计是使用各种工程参数进行建筑模型的创建、驱动，并利用三维模型分析与模拟建筑性能的一种全新的设计方法，不同于传统的三维效果图与动画仅是可视化的设计方法。它突破了传统CAD 的设计方法，是全新的、专业化的三维设计工具、能够实时进行三维可视、可以做到一处修改处处更新等等。因此，BIM 技术也被人们称为设计产业的第二次革命。

2 BIM 技术在建筑设计阶段应用的价值

2.1 BIM 通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息

通过建筑构件的材料、重量、价格、进度和施工等等几何形状信息集成建筑工程项目各种相关信息的工程数据，BIM 能够为设计师、建筑师、开发商等各环节人员提供可视的三维立体实物图形，让整个建设过程的沟通、讨论与决策更加顺利。同时，BIM 可以模拟出真实的建造场景与过程，提前制定相关的解决措施，降低一些不必要的损失。

2.2 利用3D 实现对复杂2D 构件的简化

BIM 利用可视化的三维设计，对于各种构件采用标准化的插入，在设计阶段只需将二维图形导出来，进行简单的补充处理，不仅可以完成构件的平、立和剖面图的设计，还可健全相关信息的预留和预设，避免错漏问题的出现，提高设计图纸的质量[1]。

2.3 提供可视化的三维模型

通过BIM 技术可以将二维构件转化为三维的可视化模型，借助软件的渲染以及动漫画等功能，可以形象、直观地呈现出设计师的创意以及其他相关信息。对于非专业人士来说，他们也能够方便、清晰、全面的理解整个建筑物的设计意图，为其制定合理高效的决策提供良好的协调工作[2]。

2.4 BIM 具有良好的协调性

现在的建筑项目变的越来越复杂，不再像以前的建筑结构那么简单、任务单一、功能性要求不高，各专业项目信息出现碰撞、冲突等不兼容现象的概率也随之增大。BIM 信息模型可以为各专业的沟通交流提供一个有力的平台，让各工作成员间和专业间都在同一个工作环境中进行设计，从而实现设计深化和修改的联动更新，缓解因沟通不及时所带来一系列问题，有助于设计质量和效率的提高。 2.5 BIM 能够实现建筑工程不同部门进行有效的协同工作

工程项目各参与部门之间信息共享和数据、档案的交流都可借助于BIM 高效地进行。通过这种信息化的沟通和协调工作，可以实现工程的洽谈和商定，实现工程质量、安全、成本、进度等的动态化管理与实时性监控。

3 BIM 技术在建筑设计中的应用分析

3.1 实施BIM 的不同设计阶段

在建筑设计阶段，所有设计师将BIM 应用到设计全过程，将是实施的最终结果。鉴于目前全程应用条件尚有不足之处，在未来过渡期内，局部项目、局部专业、局部过程的应用将成为一种常态。因此，可以依据项目设计需求、设计周期、BIM 团队的建设情等情况的不同，选择在以下各设计阶段中实施BIM[3]。

（1）概念设计阶段：在该阶段实施BIM，不仅能够完美展现设计者的创意，还能对各种面积、体形系数、可视度、日照轨迹等进行分析。

（2）方案设计阶段：对于造型复杂的设计项目，在方案设计阶段使用BIM，对方案、设计的对比、优化以及可行性分析都将发挥重要的作用。同时对建筑设计的建筑性能分析、日照分析、疏散分析等方面起到优化设计的作用。

（3）施工图设计阶段：BIM 能够有效解决二维设计方法无法清晰表达复杂造型设计等的情况。考虑到当前人才紧缺、施工图设计时间紧、任务重，不妨在采用BIM 成果的前提下借用CAD 进行深化设计，以提高设计质量、效率[4]。

（4）专业管线综合：公共项目如机场与地铁、医疗、体育等的专业管线综合设计往往十分复杂，说在该阶段实施BIM，是解决这个难题的重要途径。

（5）可视化设计：BIM 技术可以将项目的效果图、动画、实时漫游、虚拟现实系统等部分更加完美的展示出来。

3.2 项目类型和介入点

3.2.1 住宅或者常规的商业建筑项目

项目类型：此类项目造型相对较规则，可以参考利用以往成熟的项目设计图纸等资源；由于用常规三维BIM 设计工具即可完设计，可以选择此类较简单的项目用来组建或者锻炼BIM 团队。介入点：此类项目可以从建筑专业的扩初或施工图阶段即开始介入，先从BIM 的基本设计功能、施工图设计流程等的学习、掌握开始，再“步步为营”，逐渐向其他的复杂项目、多专业、多阶段乃至设计全程进行拓展。

3.2.2 体育场、剧院、文艺中心等造型复杂的建筑项目

项目类型：此类项目的造型往往较为复杂，可以参考利用的设计图纸等资源几乎没有，利用传统CAD 绘制的平、立、剖面图等无法充分的表达其设计意图，虽然借助现有的3ds max 等软件能够一次性的表达出设计创意，但当方案出现变更时，会引起一系列的后续问题，如设计的变更量增大、已有的模型或设计内容需要重新进行设计，导致工作效率的急剧下降。除此之外，此类项目的专业管线综合设计十分复杂，实施BIM 可以充分发挥出来BIM 的设计价值。

介入点：此类项目较为复杂，为了提高设计的效率，建议在概念设计或方案设计阶段即开始BIM 的介入，在完成异型设计或设计优化时，可以使用高级的三维BIM 设计工具或基于Revit Architecture 等BIM 设计工具进行程序编写、工具插件定制、管线综合设计等。

3.3.3 工厂、医疗等建筑项目

项目类型：此类项目造型虽然一般较规则，但专业机电设备和管线系统却十分复杂。

介入点：此类项目可以在施工图设计阶段介入BIM，对于总承包项目来说，可以更好的体现BIM 的设计价值。

以上仅是针对生活中常见的项目类型进行一些简要说明，每个项目的设计师或者业主关注的内容不同，也会导致项目中实施BIM 的内容不同、介入点不一。 3.3 BIM 实施模式

目前，BIM 在设计企业的实施模式主要有以下3 种：

（1）BIM 外包服务：在特定阶段将一些BIM 的设计业务交给有能力的BIM服务商让其独立完成设计，后期本企业在其成果上进行深化设计。

（2）BIM 项目合作设计：在此模式中，项目设计主要是由设计师完成的，BIM服务商更多的是在设计师需要时提供一些技术培训、设计难题技术支持或者参与局部的协助设计等。

（3）自建BIM 团队：设计企业成立专门的BIM 设计团队，服务于企业内所有需要BIM 的项目。

4 BIM 中的协同设计与协同作业

4.1 协同设计X8t 中国BIM 门户 - ChinaBIM.com

4.1.1 2D协同设计

该设计是以CAD 外部参照功能为基础的“.dwg”文件之间的文件级协同，是一种文件定期更新的阶段性协同设计模式。

4.1.2 3D协同设计

（1）专业内3D协同设计：是一种数据级的实时协同设计模式。也就是说，工作组每个人在工程信息模型上的设计内容都可以及时同步到服务器上的项目中心文件中，实现实时数据共享的目标。

（2）专业间3D协同设计：是一种文件级的阶段性协同设计模式。各专业完成各自工程信息模型文件设计时，可通过外部链接的方式，在专业模型（或系统）间进行管线综合设计。

4.2 协同作业

协同作业是指设计之外的各种设计文件与设计相关的管理部门或项目相关各方，进行文件交互与沟通交流等的协同管理系统。它是提升各环节工作效率的重要手段。

5 BIM 技术推广的注意事项

5.1 建立模型深度标准

各专业之间模型共享时只有基于同一建模深度创建模型，才能打通数据共享障碍，避免信息不对称等情况的频繁出现。注意根据项目阶段的不同、目的不同等来确定采用的深度等级，最终建模精度依据不同等级中所包含的模型精度来确定[5]。

5.2 统一BIM 建模标准

在建筑设计过程中，预先定义和统一模型标准及名称，确保模型集成后能统一归位、规范管理，以最大限度减少因模型整合产生的问题。

6 结束语

随着我国城市建设的快速发展，越来越多的人已经注意到BIM技术对于计算机辅助建筑设计的发展起到重要的推动作用。BIM技术的应用可以突破传统CAD设计的局限，提高整个建筑设计过程的质量、效率等，推动建筑行业快速、稳定、可持续性的发展。但是，目前BIM技术可应用的领域尚没有得到完全开发，希望BIM技术在未来的推广、使用上取得巨大的进步。