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1bim在建筑設計中的應用

1.1方案輔助設計BIM作為建筑信息模型，模型本身不光帶有信息，而且可以對信息的改變做出相應的反饋，所以帶來了一種新的設計方式———參數化設計，通過在方案設計中BIM的應用，得到了許多有益的經驗，對比傳統的建筑方案設計模式，BIM的介入可以讓設計更加的多元化，邏輯性也更強，對于復雜的建筑形體以及表皮，有著很好的指導作用，通過參數的改變可以對建筑的形態進行參數化改變，列出不同形態的方案進行性能分析以及設計對比，選擇最優的方案進行深化，可以更好地完成建筑方案設計，而程序將會幫我們處理一些復雜、重復的任務，解放了設計師的時間與勞力，把更多的時間用在選擇方案及深化方案上，從而提高設計質量．在復雜建筑的設計過程中，經常使用參數化建模軟件進行方案推敲，通過參數控制形體進行方案比對成為了一種趨勢．在參數化設計大師扎哈•哈迪德的設計中，非線性建筑占了絕大多數，通過參數修改建筑形態是她慣有的設計手段．扎哈•哈迪德設計的Verbania新劇院，通過編程生成了參數化影響建筑形態的程序，生成極為多樣的結果（圖1），設計人員通過對結果的比對，修改相應的參數生成需要數目的建筑形態，使最終的建筑形態足夠合理．

1.2建筑性能分析通過BIM技術，可以對設計方案的照明、安全、布局合理性、聲學、色彩、能耗等進行評估，得出的這些數據可以為投資方用來對設計方案進行評定，是否符合可持續設計的理念．在建筑全生命周期里，方案的重要性不言而喻，通過BIM對方案的評定，對于之后建筑全生命周期的使用、對環境及資源的影響都進行大幅度優化．通過BIM技術在方案設計初期階段就可以對設計進行建筑性能分析，對建筑形體進行比較，在各個方案中比對選擇建筑性能最優的方案，在設計初期就對建筑全生命周期能耗進行大體的把握．

1.3可視化設計可視化設計是BIM在建筑設計中的另一個重要應用，其體現在兩個方面：①過程中時時觀察，以發現設計中的不足之處，及時修改．②設計展示階段為投資方做更全面、更生動、更加有互動性的展示，相對于靜態效果圖更有說服力．在建筑方案設計階段，通過BIM技術，在整個設計階段都在建筑效果可視化下進行的設計，對于建筑外形以及空間效果方面都可以進行時時觀察，對于方案設計中的缺陷都可以及時的發現．

1.4協同設計目前我們所說的協同設計，很大程度上是指基于網絡的一種設計溝通交流手段，以及設計流程的組織管理形式．包括：通過CAD文件之間的外部參照，使得工種之間的數據得到可視化共享；通過網絡消息、視頻會議等手段，使設計團隊成員之間可以跨越部門、地域甚至國界進行成果交流、開展方案評審或討論設計變更；通過建立網絡資源庫，使設計者能夠獲得統一的設計標準；通過網絡管理軟件的輔助，使項目組成員以特定角色登錄，可以保證成果的實時性及唯一性，并實現正確的設計流程管理；針對設計行業的特殊性，甚至開發出了基于CAD平臺的協同工作軟件等等．通過BIM的介入，設計師終于有了一個高效而便捷的平臺進行協同設計，通過BIM，可以讓分布在不同地方的不同專業的人員通過網絡的連接來完成設計工作［4］通過網絡進行協同設計的不同維度的兩種應用，一種是局域網的內部協作模式，另一種則是有許多不同地方的設計參與方能使用的廣域網協作模式（圖2），在不同情況下選擇不同的模式．通過RevitArchi－tecture（Autodesk公司出的一系列專為建筑信息模型構建的軟件）進行網絡協作的功能叫工作集，通過網絡建立服務器，通過工作集功能可以達到協同設計的目的．啟用工作共享時，RevitArchitecture會為項目創建中心模型．中心模型類似于項目數據庫．它存儲對項目所做的所有修改，并存儲所有當前工作集和圖元所有權信息．在創建中心模型后，建議在中心模型的本地副本中執行所有工作．所有用戶都需要在本地網絡或硬盤驅動器上保存中心模型的一個副本．所有修改都可以到中心模型中，所有用戶都可以隨時從中心模型載入其他用戶所做的修改．

1.5碰撞檢測碰撞檢測是BIM在現有階段價值體現的一個重要方面．在傳統的設計流程面前，管線綜合的處理方式是設計企業由建筑或者機電專業的設計人員牽頭，將所有的圖紙打印到硫酸紙上，將各個專業的圖紙疊放在一起進行，通過專業人士對于圖紙的觀察，進行管線綜合，而由于二維圖紙信息不完全，以及人工操作的誤差，在施工中會發現許多未察覺到的碰撞，只能再反過頭來對圖紙進行修改，延誤了工期，也浪費了業主的投資．而BIM技術的介入為碰撞檢查開拓了新的道路．

1.6工程量分析在傳統的設計流程里，需要人工對圖紙進行測量和統計，或者使用專門的造價計算軟件對CAD文件進行重新建模后進行計算統計，前者會消耗大量的人力物力，而手工計算也會帶來誤差導致最后的結果不精確．而后者也需要對圖紙進行重新建模，較為麻煩，而其同樣的問題在于，如果圖紙的信息進行了改變，不能及時地對其做出修改或反映，數據則失去了原有的作用．造成這些弊端的主要原因則是二維設計的制約性，CAD的圖形不含有任何建筑屬性或信息，對于信息的反映也比較遲緩．而BIM的介入則可以解決這些問題，最主要的原因就是BIM模型里含有大量的信息，信息的修改直接可以對模型進行修改，與之關聯的工程量數據也隨之更新．BIM真實地提供了造價管理所需要的工程量信息，減少了人工操作的潛在錯誤，極為容易實現工程量信息與方案的一致．

2實際項目中的BIM應用

2.1項目概況本項目選址于青島市李滄區百果山森林公園，是青島世園會中的1個展館．世園會主題為“讓生活走進自然”（Fromtheearth，fortheEarth），旨在倡導人與自然和諧相處、綠色生態低碳的發展理念．睡蓮博物館項目方案靈感來源于睡蓮，由不同弧度的曲面片墻組成，形態內斂而沉靜（圖3）．由于BIM技術的使用，在設計階段就對設計進行了建筑可持續性的優化，將其打造成綠色生態低碳建筑，符合世園會的主題理念．

2.2建筑信息模型的建立建筑信息模型的建立是其應用的前提，通過對睡蓮博物館的BIM構建，了解到BIM介入到設計中可以提高信息的集成程度，而且較為符合設計師的設計習慣，在信息的使用上較傳統設計模式更為自然，設計中輸入的信息可以直接提取用于建筑性能分析，建筑效果表達甚至于建筑全生命周期的其他階段，滿足基于建筑全生命周期設計的技術要求．建筑信息模型分為建筑模型、結構模型與設備模型，在睡蓮博物館項目中也通過此系統將總體模型分為三個部分，通過不同專業的設計師進行構建，然后通過鏈接或者連接服務器的方式進行組合協作，最終構建出睡蓮博物館全專業建筑信息模型（圖4）．

2.3BIM在項目中的應用實踐

2.3.1可視化設計在完成了睡蓮博物館項目整體BIM模型的建立后，將睡蓮博物館BIM模型導入到可視化軟件lumion進行漫游動畫制作．圖5即是這段漫游動畫的截圖，建筑外觀及室內效果都得到較為理想的呈現，而且更接近于實際建起來的建筑效果，讓業主方得以更全面地了解此項目的全面的形象以及使用的感覺．另外，通過直接使用lumion進行建筑觀察，可以讓業主方獲得更加具有交互性的感受．

2.3.2協同設計在BIM核心建模軟件Revit中，協同設計有兩種模式：使用鏈接文件進行模型整合；通過Revit中的協作功能在網絡上進行協作設計．在睡蓮博物館項目中，我們進行了協同設計的嘗試，使用的是第一種協作模式：使用鏈接文件進行模型整合，將整體模型分成幾個組成部分，分給不同設計人員來建模，再將模型通過鏈接的方式進行整合．睡蓮博物館通過文件鏈接的方法進行設計協作的模型，在此項目中將整體模型分為八個部分：一層給排水模型、一層暖通模型、二層給排水模型、二層暖通模型、幕墻系統模型、墻門窗模型、場地模型以及結構模型，通過不同的設計師進行設計，產生各部分的模型文件，然后通過鏈接的方式組合到一個模型中．隨著建筑工程復雜性的增加，跨學科的合作成為建筑設計的趨勢．在二維CAD時代，協作設計缺少一個統一的技術平臺，但建筑信息模型為傳統建筑工種提供了一個良好的技術協作平臺，如結構工程師改變柱的尺寸時，建筑模型中的柱也會立即更新，而且建筑信息模型還為不同的生產部門，甚至管理部門提供了一個良好的協作平臺；施工企業可在建筑信息模型基礎上添加時間參數進行施工虛擬，控制施工進度等．這不僅改變了建筑師、結構工程師、施工技術人員傳統的工作協調模式，而且業主、政府政務部門、制造商、施工企業都可以基于同一個帶有三維參數的建筑模型協同工作．

2.3.3碰撞檢查在睡蓮博物館項目中進行了碰撞檢查的試驗，通過將BIM模型導入到Navisworks（Autodesk公司出的一款可視化和仿真，分析多種格式的三維設計模型的軟件）進行碰撞檢測．在此軟件中，可以通過兩種方法進行測試：①通過漫游功能通過觀察進行碰撞檢查；②通過軟件自帶的功能進行自動的碰撞檢查（圖6）．上述兩種方法都可以在項目中對碰撞進行檢查，通過軟件功能得出的碰撞并不全是施工中一定會出現的，所以需要在所有結果中進行篩選，得出真正需要的碰撞位置．通過BIM的介入，管線綜合可以通過系統對各專業模型碰撞的檢測進行，從而提高了管線綜合的效率與精度．這不僅能很及時地排除項目施工環節可能遇到的碰撞沖突，大大減少由此產生的變更申請單，而且顯著提高了施工現場的進度，降低了施工協調所產生的成本．

3結束語

“很明顯，整個社會正在經歷著一場深刻的技術變革，其所影響到的，并不僅限于科學技術的領域，而且還波及到哲學和認識領域．隨著電子科技與聲像媒體的發展，信息科學正在更改著認知心理學與哲學．”BIM的介入正慢慢地改變整個建筑行業的設計習慣與設計流程，通過在設計階段的項目實踐，其信息集成度高、信息關聯度高、提高設計質量及可對建筑性能減優化優勢正慢慢的凸顯，BIM技術帶來的建筑質量的提高與建筑能耗的降低都符合現階段建筑行業推崇的綠色生態低碳的發展理念，符合建筑發展的趨勢．隨著BIM技術研究的深入，BIM在設計中應用的領域會更廣，將在建筑業中有更高層次的應用．

作者：王潤生王文略單位：青島理工大學建筑學院