BIM在建筑方案设计中的应用探析

文／孙忻怡 杭州市城建设计研究院有限公司 浙江杭州 310020

引言：

建筑方案设计涉及到多种软件的使用，不仅需要对建筑方案进行完整推敲，更要突出体现不同设计阶段的重点内容。在前期建筑方案设计中，会对方案进行模型中复对比，确定最终方案。运用传统建筑方案设计方法，在原有图纸中复修改中，任务量较大，并且在图纸设计过程中，尺寸也容易产生参数误差。在建筑方案设计领域中，急需一种新型数据化工具，使整个建筑方案设计更便于联动优化，提升数据精准度。本文在研究中探讨BIM技术在建筑方案设计中的应用模式，从BIM的技术运用特征以及优点出发，结合实际施工方案设计案例进行运用探讨。

1、BIM技术的特点与概念

1.1 BIM概念

BIM（Building InformationModeling）的中文翻译为建筑信息模型，是一种应用于工程设计、建造和管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化整合，在项目前期策划、运行和后期维护的全生命周期过程中进行共享和传递信息，为设计团队以及包括运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。关于BIM技术的定义，主要分为三个部分，首先BIM是建设项目物理和功能特性的数字表达方式。其次BIM是一个共享的知识资源，分享与整体建筑相关的信息，为建设项目从建设到最终维护、拆除的全生命周期提供决策依据，这一过程称之为BIM技术。最后是在项目进行的不同阶段，从不同利益相关方是角度出发，通过BIM技术插入、提取以及更新信息，能够中映出项目规划前期建设，后期运营维护以及拆除全生命周期所需要履行的各自任务，从而高效促进协同作业完成。

1.2 BIM技术特点

应用BIM技术进行建筑方案设计，能够使整个过程的信息更加集成化，使信息之间产生联动性，在构建三维立体模型中，可以形成各项目之间的关联性。运用信息语言表达不同工种之间的功能作用，确保项目在接下来的建设阶段能够达到协调统一的性质。相较于传统的制图模式，BIM技术最明显的特征是能够在建筑方案设计阶段，形成参数化模型，各模型元素之间通过人为的设置形成系统化的联动参数，能够为接下来的方案设计优化提供一个基础平台。在平台内部，对于建筑方案的设计可以直接通过参数调整来实现，通过这种方法能够使整个建筑方案设计更加直观，有利于后期优化调整，在项目数据库中也能够将所有配合工种调整的参数完整显示。BIM技术设计的核心分为资源、行为与交付三个基本维度。在这三个基本维度基础上，BIM能够给出施工设计企业所需要的实施标准，并为具体实践提供指导。BIM技术在建筑方案设计中所体现出的优势，具有较强的项目独特性。由于不同建筑项目所带来的信息资源有明显差异，在运用BIM技术的过程中，能够在施工设计阶段明确不同单位需要履行的职责，这样在后期建筑施工任务落实阶段，也能避免由于工作职责落实不彻底，影响到工程施工进展。

2、BIM在建筑方案设计过程中的作用

2.1 设计流程更加完整

将BIM应用在建筑方案设计中，能够使整个设计流程更加完整。将建筑方案设计的原有独立工种的工作量转移到数据参数调整整合方面，这样在传统的设计流程基础上，能够对施工方案进行量化。建筑方案设计中整体工作量分布有了更明显变化。从方案设计、初步设计到施工图设计能够减少因为联动关系性而造成的重复性问题，通过标准化的平面设计以及自动生成立面和剖面等功能。节约以往建筑方案设计中各工种交流配合所消耗的大量时间，不仅在时间方面能够得到缩减，也可以通过BIM软件制图，更清晰看到整个项目中每个工种的工作量。不同建筑项目在施工落实阶段的监管侧重方向有明显差异，需要在前期设计阶段便体现出后续建筑的重点以及难点部分。对此应用BIM技术能够体现出建筑方案设计阶段的流程化特征，使各阶段监管重点更加突显，这样在具体施工建设阶段严格执行预期设计方案，能够明显节约时间。将建筑方案设计由零散变为更加具体化，所形成的建筑方案设计流程。在效果上更加完整，能够涵盖不同时期的施工任务、施工方案以及施工进展情况。

2.2 设计方法更加优化

在建筑方案设计中运用BIM技术，不仅在理论层面对整个设计流程进行优化，在实践操作过程中，也能够通过BIM软件中的优化方法选择，后期运营能追踪到前期设计工作的痕迹，使设计深入贯穿始末。BIM技术在建筑方案设计中所表达的模型比其他软件所建模型更加直观，在设计操作过程中，使用者可以根据自身需求，更灵活地选择技术手段。利用模型自动生成图纸，或者进行局部碰撞检查，建筑师在建筑方案设计中便可以摆脱传统的方法，避免由于人工复核造成图纸参数不精准的现象，也从根本上使得建筑方案设计中采用的方法得到优化。BIM技术也将建筑设计中各领域的需求在同一平台下查看，通过同步设计，使原有粗放的设计模型转变为紧密集成设计模型。BIM技术最明显的特征是能够借助建筑信息共享，对前期建筑方案进行优化设计，因此所选择的设计方法更加科学合理。基于BIM技术基础上所构建的设计方法，是以建筑信息为基础对建筑方案进行设计，打破了传统建筑方案设计中以功能需求为前提搜索信息的特点。在准备完善的信息共享体系后，开展建筑方案设计，具有更充分的前期实践操作准备，自然在后续施工方案设计中，整体设计方法更加优化。在整个BIM技术运用后的建筑方案设计中，完全摆脱了纸质化设计，通过系统内部操作，对各类信息进行灵活输入控制后，最终生成所需要的图纸。这种设计方法相比于传统设计模式，在精准度方面有明显提升。但需要建筑发设计人员能够适应BIM技术并熟练操作，保存最初设计方案后，在后续建筑方案讨论中，如果需要对设计方案进行调整，也可以直接在软件上修改完成，并再次利用模型自动生成图纸，不需要在单专业上图纸上中复修改。

2.3 空间思维得到优化

建筑方案设计中决定质量与可行性最关键的因素是空间思维，设计工具使建筑方案设计中的空间思维更加明确，在构图阶段便能够实现空间与形体之间的统一，运用BIM技术能够对草图进行透视，与实体模型设计之间进行结合。通过三维参数的虚拟后统一。完成对建筑外观与空间形态之间的结合，建筑是在运用BIM进行方案设计中，能够运用相机功能，在设计角度，通过人视化的特点对空间模型进行创造。这样最终得到的空间模型，在整体排列上更加优化，所构建的虚拟动画，也能直接将建筑方案三维空间完整展示。运用BIM模型中的统一数据源，对数据进行关联性调整与共享利用。现有的数据信息对建筑方案进行构建，其核心是对不同技术工种之间的协同运用，在数据方面进行统一控制管理，这样能够完整地对数据进行存储，并对数据信息进行合理传递。通过空间思维优化设计，建筑方案最终的设计效果更符合工程建设施工现场需求。传统纸质施工方案图纸设计中，设计人员只能在二维的平面上进行，但利用BIM技术在设计中所形成的空间属于三维设计空间。因此，整体空间思维能够得到优化，设计人员运用各类数据信息，对建筑方案进行设计时，可以直接在三维空间中完成图形之间的转换。所构建的建筑方案设计，空间与建筑施工现场的实际情况更相似，能够省去更多设计中的麻烦问题。

3、BIM在建筑方案设计过程中的应用

3.1 项目资料

本项目位于潜江市，红梅路东延以南。用地西侧隔约30米城市绿化带为50米宽的东城大道，南邻50米宽的兴盛路，东侧为县河。项目规划用地性质为住宅用地，项目地上总建筑面积约435022平方米。项目用地形状为细长的倒梯形，考虑分期建设的实际情况，拟分成两个地块，整体规划、分期实施。交通出行便捷，场地基本平整，用地范围内无需要保护的民居古建及古树名木，已具备开发建设条件。运用BIM开展的是该项目中的配套公建，一个三层楼高的12班幼儿园，建筑面积为5940平方米。对该项目进行前期建筑方案设计，对幼儿园建筑项目中的各类建筑结构以及施工方案细节进行设计规划，将BIM技术融合体现在其中，通过BIM技术的运用，使整个幼儿园建筑方案设计过程更加具象化，提升最终设计方案在施工现场的指导作用。

3.2 应用特点

在方案设计中，BIM技术应用后最明显的特点是可视化。BIM可视化是一种能够同构件之间形成互动性和中馈性的可视化。不仅可用效果图和表格展示，在项目设计、建造、运营过程中的讨论都在可视化的状态下进行，运用可视化功能对设计效果图进行构建，也建立在可视化设计功能界面基础上，对建筑方案进行设计与改造。根据中馈结果，对不合理的部分做出调整，这样最终设计的效果，在实际应用过程中更能够达到现场施工使用标准。

其次是协调性。BIM的协调作用不仅能解决各专业间的碰撞问题。它还可以在施工过程中讨论局部细节。幼儿园建筑方案设计中要考虑入口、出口的安全性。在设计中对入口位置进行方案选择，对比多种不同方案后，对各种方案的安全性进行对比，结合整体建筑物结构特征，选择最终符合幼儿园建筑结构使用特征的入口方案。在其他建筑结构不变的情况下，对幼儿园入口处进行多种选择设计。对比不同设计方案后，确定最符合幼儿园施工使用需求的设计方案。运用BIM特征，能够有效协调不同设计方案中的资源，并对不同方案的设计优势以及缺陷进行对比，这样能够综合多种设计方案的优势，最终形成最科学的设计方案。

运用BIM技术的协调作用，在对比过程中确定了不同设计方案最终是否适合使用，能够通过多种方案构件形成设计方案之间的对比，这样在接下来的设计工作开展中，运用这种对比方案，能够更好地解决专业领域中存在的问题，使整个设计方案在技术专业角度更具有可行性。

3.3 概念设计阶段的运用

对建筑方案进行设计前，需要对施工现场的地质环境开展调查并做出分析，了解现场地质环境特征后，在接下来的建筑方案设计阶段也能做出针对性调整，使建筑方案设计与现场环境以及周边环境能够更好地融合，运用BIM技术中的三维模型构建中地形的功能，完善搭建建筑三维模型后，为后续设计工作创造基础信息，并对所勘查的信息资料进行软件内部交流共享，从而提升建筑方案设计后的科学性。将BIM技术应用在初期概念设计阶段，能够对建筑设计的相关指标与要求更详细了解，这一阶段需要前期人员搜集，并整理与建筑设计方案有关的信息数据资料，并对资料进行完整输入在前期方案阶段。在设计阶段，想要提升方案设计的合理性，就要对数据信息的准确性做出验证。在前期概念设计阶段，运用BIM技术能够模拟施工现场的实际环境与施工进程，这样在施工方案设计中所能够得出的最终方案，结果也能够与现场实际情况相一致。这样在具体施工中，不会由于现场存在影响问题，导致施工设计方案不能正常进行。概念设计是幼儿园施工中比较关键的部分，通过三维模型所构建出的施工方概念。最重要的是对现场施工环境中可能会出现的突发情况进行预测。通过概念设计阶段的BIM技术运用，能够使初期概念形成阶段指标参数更加详细完整。

3.4 BIM在建筑方案初步设计环节中的应用

建筑初步设计阶段，运用BIM技术构建具体的功能空间，大到活动室、音体教室，小到门扇、窗扇。在此基础上，对材料的功能与使用类型进行标注，通过初步设计对任务参照书详细了解，并确定任务参照书的预期目标。运用BIM技术在初步设计阶段能够设计理念与空间构建进行统一，并通过漫游动画展示的形式，使整个建筑理念更加完整。设计人员在建筑方案初步设计环节中，对于材料应用方面的语言表达容易出现理解性问题，在BIM技术的帮助下，能够使具体要求与特点更加明了，便于选择合理、经济的建筑材料进行使用，在初步方案设计中的有效性也有明显提升。初步设计阶段，对于BIM技术的应用主要体现出幼儿园活动教室中是否拥有足够的空间，尤其是对建筑材料进行选择时，要结合不同空间的功能类型进行对接，使建筑方案能够与材料选择方案相结合，这样在设计进行中也能根据不同材料的自身特征，确定最合理的施工方案。在前期建筑方案初步设计环节中，对于不同材料的参数信息进行完善，基于参数信息基础上，对接下来的建筑方案进行设计。选择建筑材料时，不仅要考虑在经济方面是否能够符合成本规划。也要考虑建筑材料的自身使用性能是否能够与结构空间的使用功能相一致。

3.5 建筑方案深化设计过程中的应用

将BIM技术应用在建筑方案、深化设计领域中，需要团队之间开展紧密协作，在施工图纸设计阶段，对整个建筑工程的施工图纸进行完善与细节部分的优化。施工图设计工作量较大，且复杂性极高，在设计过程中，需要大量设计人员彼此之间协同，利用BIM技术所构建的详细方案设计平台，能够将设计人员的方案集中后在平台内部进行交流与整合，这种设计模式在深化阶段的适用性更强，尤其是对案例工程中类似的群体性建筑进行设计中，由于不同区域，不同项目的功能有明显差异。将BIM技术应用在幼儿园施工方案的深化设计阶段，对幼儿园施工中各材料功能以及活动区域结构进行优化设计。由于幼儿园建筑主体使用功能比较特殊，在不同区域对设计材料的选择使用有明显差异。既要考虑整体结构、功能是否能够得到体现，也在材料选择中保持成本节约的理念。建筑方案深化设计过程。对于BIM技术的运用，主要是在各类施工细节方面进行优化，对施工图中的细节部分进行集中处理，这样在具体施工方案执行中，也能够参照建筑方案优化设计所得到的结果，对细节部分进行完善。在整个设计过程中，加强设计人员之间的交流，对所能够应用的数据信息进行共享。这样在接下来的设计工作开展中，才能够避免数据信息获取不完善，影响到最终的设计效果。

结语：

在建筑领域高速发展的当迄时代之下，在建筑方案设计中运用BIM技术不仅能够提升方案设计合理性，也能使整个设计周期得到明显缩减，BIM技术在建筑方案设计领域中应用，将成为未来建筑领域中的主流发展趋势。它能促进建筑方案设计质量的增强，使建筑方案设计更加科学和合理，优化和克服了以往建筑方案设计方式中的不足，为全生命周期建筑管理的开展营造了良好条件。要想做好建筑方案设计中BIM的应用，需要将其与建筑生命周期进行结合，以促进建设方案设计行业的进一步发展。