BIM技术在图书馆设计中的运用

裘 鞠 郑杨洁

吉林建筑大学建筑与规划学院（130118）

0 前言

BIM技术对工程建设领域应用价值已在全球范围内得到业界认可，并在工程项目上得以快速发展和应用[1]。文章旨在BIM技术下高效率的图书馆建筑协同设计方法，可以提高图书馆建筑设计的效率与质量，从而避免在二维建筑设计环境下常出现的不同专业及不同设计视图之间信息不一致和冲突现象，也能给图书馆设计提供参考。

1 项目概况

《基于BIM的三维建模与模拟动画》是作者参与广联达第四届全国高校BIM毕业设计大赛中获得优秀奖的作品。该方案通过小组成员之间协同设计，把BIM技术应用到图书馆设计中，充分考虑现代公共图书馆的特点及其服务特征，综合利用现代科学技术的最新成果，力求设计建设一座高科技、高性能、重品质、重节能的现代化图书馆。

本图书馆位于吉林省长春市二道区，建设基地位于长春市大连路和哈尔滨大街交汇处，一侧为主干道。该设计将图书馆内部大厅景观相互渗透、呼应，从而形成有机整体。室内与室外都采用大楼梯，不仅增加了趣味性，还增添了体量感。总建筑面积约为12224m2，总藏书约为100万册，总用地面积约16000m2，主体4层(如图1所示)。

图1 图书馆的整体外观

2 设计理念

桥形空间的引入赋予建筑形体雕塑感，建筑体量形成独特的体积感、空间识别性，并且使图书馆建筑具有了校园中心空间的控制力。桥的概念演绎：桥上与桥下空间的灵活运用，桥上——阅览空间结合休息景观，桥下——综合大厅赋予了其他功能。桥形空间主要采用桥形的外观形体，建立起了读者与读者沟通交流的联系，达到了文化知识之间碰撞效果。因此桥形空间不仅是知识的桥梁，也是沟通的桥梁，也为使用者提供了安静又舒适的阅览环境。

3 BIM技术的运用

3.1 BIM概念

BIM的内涵是用一个大型数据库作为存放工程几何、非几何数据的唯一知识库，使得项目工程的规划、设计、施工、管理、运营等各个阶段的相关人员都能从中获取他们所需要的数据。这些数据是连续、即时、可靠、一致的数据，从工程开始建立之日开始，为工程的整个生命周期提供可依赖的信息共享的知识资源[2]。因此，BIM可以理解为在工程的整个生命周期中，对模型信息的集成和各专业的协同处理。BIM有五大特点：可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性。

3.2 BIM技术软件应用Revit

通过BIM中的核心建模软件AutodeskRevit进行图书馆的设计。AutodeskRevit共分为结构、机电、建筑3个软件。结构包括梁、板、柱和剪力墙系统，主要以RevitStructure为主，在施工前最大程度减少错误。机电包括通风、给排水、电气专业形成的所有管线与设备，主要以RevitMEP为主。在建筑专业意见的基础上结合水暖电专业修改意见构建工程模型，对受力构件进行布置；对得到的工程结构模型输入到有限元计算软件中进行检测，根据检测结果对工程模型进行修改和更新；结合水暖电、结构和建筑专业需求，对更新修改后的模型进行深化，完成三维工程图的绘制。

4 BIM技术在图书馆设计中的体现

4.1 新建图书馆项目

在Revit中，项目是整个建筑物设计的联合文件。建筑的所有视图、设计图都在项目文件中。创建新的项目文件是开始设计的第一步，并选择各专业对应的样板。

4.2 图书馆模型创建

在图书馆绘制中各自专业对Revit软件进行操作，举例建筑中最常见的门窗插入。门窗插入有一定的技巧：只要在大致位置进行插入，通过修时尺寸标注来精确定位，这归功于Revit具有尺寸和对象相关联的特点。在门窗插入时要注意以下几点：

插入门窗时输入“SM”，可以自动捕捉到中点；

在插入时，有时门窗开启的方向并不是我们想要的，只要按空格键就可以改变开启方向。

可以在类型选择器下对门窗类型进行选择，如果需要更多的类型，可以在库中载入。现在也有相应的公司在研发一些族库，下载族库大师作为插件。在建模阶段，选择“门窗”，激活“修改门/窗”选项卡，在“图元”面板下，选择“图元属性”命令，打开“图元”属性对话框，可以对门窗标高进行编辑。单击打开“编辑类型”，打开“类型属性”对话框，单击“复制”可以创建新的门窗，修改门窗参数，最后单击“确定”。载入项目中，在平面视图的墙体上插入门窗，改变窗的宽度、高度，立面视图也随之改变，提高了建模的效率。

4.3 协同工作

在实际的项目建设中，多专业、多参与方的协作工作是一个很难把控的环节，也是影响项目工期、质量及成本的关键要素。虽然Revit无法完全实现BIM理论中强调的协同工作的特点，但为此提供了基础条件。

在一开始小组成员在云平台上共同探讨对设计任务书的认识和理解，为后期协同设计奠定良好基础。笔者收集了国内知名图书馆的成功案例，初步绘制了草图，经过与团队成员和指导教师的沟通，初步确定了较为合理的建筑方案。首先，在建筑核心创造多元化的公共空间和阅览空间，然后再将不同功能空间通过建筑设计手法隔离。其次，在同一功能空间内建立交流合作系统。最后，利用建筑形体创造出一个区域的门户空间。

在以往对于水电、暖通和建筑、结构间的各个构件发生冲突时，只能在施工过程中先沟通再进行修改，每个专业图纸之间的矛盾很多，导致施工过程中变更加大，施工单位协调难度增加。但是在这次建模中对专业在项目实施前进行了碰撞检测。

在图书馆建模中对结构专业的结构的划分是最简单的，因为它的图元相对较少，而且在其他学科专业细分后还能长时间保持单个文件。当一个结构模型的确需要细分时，细分常常是垂直型的，允许多种荷载能够从屋顶传到基础。

在创建暖通、电气和给排水的时候，系统的复杂性和为建筑服务所使用的构件的数量意味着建立有效模型的门槛已经降低到能让更小的项目通过。

在协同过程中最重要的参与人员之间的沟通。BIM技术提供的是一个平台，把平台的优势发挥到最大程度，需要各专业人员共同努力。

5 结语

通过对BIM技术在图书馆设计中的运用，给未来图书馆设计提供更完善的思路，也阐明了BIM技术在未来有更广阔的发展前景。BIM技术既能满足图书馆建模的快速方便，也能在后期有更好的优化，解决碰撞问题。文章提到的图书馆设计、BIM技术在图书馆的运用及伴随整个过程的协同设计为以后BIM技术在项目中的运用提供一些有意义的借鉴。BIM技术将逐步改变以“建模为主”的单一技术应用方式，逐步形成以“协同应用”为导向多维发展模式，成为建筑行业新的动能增长点。