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1bim對建筑設計的沖擊

BIM模型對于三維建筑設計上的應用，能提供各類合適的信息，協助決策者做出準確的判斷，可以更加直觀地在建筑施工之前修正設計圖紙上的問題，通過計算機模擬降低成本與風險，提高項目規劃設計的質量，加快項目實施進度，加強各相關部門對于項目的認知、了解和管理。對工程的各個參與方來說，減少錯誤對降低成本有很重要的影響，還因此減少建造所需要的時間，同時也有助于降低工程的成本。應用BIM有許多知名案例，均為使用該項技術來完成整個設計項目。下面以多個建筑實例說明BIM技術在空間造型、流程控制、溝通效率等方面對傳統設計方法的影響和沖擊。

1．1拓展空間造型能力

現階段的建筑設計是將3D的建筑轉變為2D的三視圖，制圖多且效率低，且對于造型復雜的建筑缺乏表達能力，有時為了表達一個曲線扭轉的形體，往往要畫幾十個甚至上百個平面，但仍然不能直觀的表現建筑的真實面貌。造型復雜，尤其是結構、內部空間復雜的建筑，如果采用傳統的設計流程很容易發生錯漏碰缺的情況。同時結構的構件還存在空間定位不準確的情況，如果采用傳統的二維設計方式將非常難以描述，在施工過程中也很難精確定位，無法保障后續施工。BIM技術在建筑“空間設計”上較之傳統的二維圖形擁有無可比擬的優勢，它具有不同以往的造型能力和空間的先驗性。從“空間設計”角度，BIM是一個很好的可視化載體，能回歸建筑的“三維”本質，讓設計師真正做到空間設計。通過BIM三維模型，設計師可以進行全方位的3D漫游展示，做到“所見即所得”，能夠分析和確立各類復雜曲面的空間搭接位置及空間定位問題等。BIM使建筑師們拋棄了傳統的二維圖紙，不再苦于如何用傳統的二維施工圖來表達一個空間的三維復雜形態，從而極大地拓展了建筑師對建筑形態探索的可實施性，空間定位、結構布局等都很難在二維圖紙中反映，復雜自由的造型不再成為設計師的羈絆。如今造型各異的建筑不斷拔地而起，它們在造型上已經突破了人們的想象，那些過去只存在于建筑師大腦中的影像在BIM的幫助下同樣可以成為現實。例如大家熟悉的2008年奧運會主體育場“鳥巢”，其外殼的型鋼不是直的，而是曲線的(圖2)，如果用二維圖表達就非常困難。而使用BIM技術就可以直觀地看到“鳥巢”的三維模型，甚至可以使用這個模型通過計算機直接加工那些異型鋼構件，從而實現無紙化建造。基于BIM的三維模型不同于通常效果圖所示的三維模型，而是包含了材料信息、工藝設備信息、進度及成本信息等，它是一個完整的建筑信息。建筑師基于BIM實現三維空間曲面造型的定位，以便在任意位置可以切出平面、立面、剖面，引出詳圖，并轉化為二維圖紙指導施工。

1．2增強流程控制能力

過去，建筑內部情況、建設環境缺乏設計和掌控，最多是對規范條文等文件的落實，缺乏可以量化的軟件，傳統的物理模型和工程圖根據CAD中的圖形來評估建筑性能，這需要大量的人員干預和解釋說明，顯著增加了分析時間和成本。現在BIM的應用在技術和分析質量上都為我們提供了有力的保障。有了BIM平臺中的各種軟件，比如對建筑的通風、采光等進行分析和優化，還可以做出即時的分析評判，拓展設計的思考范圍和深度，使得建筑更加節能環保。此外，BIM還與眾多商用分析工具相集成，可極大地簡化日常繁重、復雜的分析工作。通過將建筑模型直接與分析軟件相關聯，使建筑師可以輕松利用工具，從而在設計流程初期獲得有關設計備選方案的即時反饋信息。比如世博文化中心項目設計，按照3R原則對新能源利用、節能、節水、資源回收和再利用進行了統籌安排，同時采用了多種有效的節能技術手段。通過對能源、水消耗、室內空氣品質和可再生材料的使用等多方面進行控制，使世博文化中心被評為中國“三星級綠色建筑”。建筑80%的能效是在設計早期決定的，因此要在設計早期對建筑能效做出評估，以利后續設計、施工、運營中更好的決策。世博文化中心項目就使用了BIM平臺下的Ecotect軟件進行日照分析、采光分析、熱環境模擬等分析，使得上述各種綠色技術手段得以在項目中更加高效、順暢的實施(圖3)。

1．3提升溝通效率

建筑設計是一個多工種的平臺，能及時參與信息的反饋是決定設計有效性的關鍵因素。

1．3．1業主和設計方的交流

對于業主來說，對建筑的理解，與設計、施工方的溝通，特別是空間體驗都是相當重要的，這直接決定了建筑的發展方向。建立建筑信息模型后，可以很方便地引入虛擬現實技術，實現在虛擬建筑中的漫游。以前業主主要是通過平面戶型圖、建筑模型、效果圖及各種媒體廣告的形式來了解建筑，而借助基于建筑信息模型的虛擬漫游技術，可進入虛擬建筑中的任何一個位置，親身感受建筑空間，實時查詢信息，可以在幾年后才建成的虛擬建筑中漫游，身臨其境地觀看、感受建成后的環境和氛圍，從而方便地實現與設計師的協調。

1．3．2各專業間協調溝通

對參與建筑設計的各專業工種來說，突破2D限制，進行可視化的建筑設計，實現設計師之間的理解和即時溝通，對保證設計意圖和施工質量都有重要的意義。BIM是一個信息的數據庫，它的信息完善、功能植入、數據的聯動與實時更新，都關系著各專業的合作。BIM使建筑、結構、給排水、空調、電氣等各個專業基于同一個模型進行工作，從而使真正意義上的三維集成協同設計成為可能。在二維圖紙時代，各個專業的協調是一個繁瑣費時的工作，做得不好會經常引起施工中的反復變更。而BIM將整個設計整合到一個共享的建筑信息模型中，結構與設備、建筑與設備間的沖突會直觀地顯現出來，工程師可在三維模型中隨意查看，并且能準確查看到可能存在問題的地方，并及時調整自己的設計，從而極大地避免了施工中的浪費，使得設計修改更容易。即從三維模型轉化為二維圖紙，包括從整體的平面引出局部的平面、局部的詳圖。這一關聯非常具有優勢，在傳統畫圖紙的過程中，一張圖修改，其他的圖都要跟著改，工作量很大。運用BIM，只要對項目做出更改，由此產生的所有結果都會在整個項目中自動協調，各個視圖中的平、立、剖面圖及相關數據也會隨之自動調整，包括尺寸標注等都能自動修改，這一功能大大節省了工作時間，提高了工作效率。降低了工作成本，剖面圖和立面圖將不需要分配人力，詳圖索引之間的錯誤也不會再出現，而這在二維制圖時代，各類統計數據是一個非常龐雜、枯燥、單調且極易出錯的工作，也是一個相當耗費人力成本的工作。在中國建筑設計研究院設計的徐州建筑職業技術學院圖書館(圖4)這個項目中，圖紙目錄、門窗表、防火分區面積表和材料做法表等，全部應用BIM信息進行自動統計，且同步更新，幾乎省掉了一個人力成本。BIM的出現和應用，將設計工作從二維模式轉變為三維模式，將設計師大腦空間內的感知轉變為設計系統中的理性元素，將各專業枯燥的工程圖紙轉化為真實、生動的視覺體驗，可以在設計的過程中提前體驗建筑空間感受，各類設計問題、制圖問題和低級錯誤可以完全依靠規范化的設計模式進行避免。例如，在方案設計中，關于適合在哪里放樓梯的問題，建筑和結構專業也許會有不同意見。若在這里增設一個相機，生成實際的視覺效果，大家就能立刻達成共識。同時可以讓設計師之間更加快速和清晰地了解對方所做的工作，提前暴露工程中可能遇到的各類問題。有了BIM這個平臺，專業人員的素養和個人能力的培養也得到了極大的提高和改善。

1．3．3施工階段的交流

在建筑生命周期的施工階段，BIM可以同步提供有關建筑質量、進度以及成本的信息。它可以方便地提供工程量清單、概預算、各階段材料準備等施工過程中需要的信息，甚至可以幫助人們實現建筑構件的直接無紙化加工建造，比如前面提到的鳥巢就是一個典型的例子。利用BIM可以實現整個施工周期的可視化模擬與可視化管理，幫助施工人員促進建筑的量化，以進行評估和工程估價，對方案的施工圖紙也可根據數據模型增設全方位的透視圖，為施工方了解圖紙提供方便。建筑中無論任何位置，如果施工方對此部分設計沒有理解，都可以立刻進行虛擬觀察。過去在施工中才能發現的沖突，現在在虛擬的BIM模型中就可以發現，從而大大提升設計速度和質量。施工人員可以迅速為業主制定展示場地使用情況或更新調整情況的規劃，從而和業主進行溝通，將施工過程對業主的運營和人員的影響降到最低。

2結論

BIM從三維入手，將模型和信息整合到一起，從根本上改變了建筑設計的方法和理念，也改善了各個環節中信息丟失、脫節、孤立的情況，這不僅使得方案設計具有更多的可能性，而且調整起來也更加方便，同時也使得方案的評估和優化更加精確和量化。因此，它使得設計的準確度、完整度、可控制度、效率等方面都有所提高，應該說，在設計的各個階段，BIM技術都能夠充分發揮作用。近年來，建筑信息模型正被愈來愈多的專家應用在各式各樣的建筑上。從簡單的倉庫到類型最為復雜的新建筑，BIM理念帶給建設行業新一輪的沖擊。BIM技術在當前建筑中的成功應用，使我們認識到BIM真正的流程，應該是一個嶄新的、集成化的工作模式，而不再是傳統二維的各專業協作的工作模式或角度思考，它通過參數化實體造型技術使計算機可以表達真實建筑所具有的信息，突破了用視覺符號來表達設計的固有模式。無論如何，BIM是建筑業發展的大勢所趨，這個古老的行業在信息時代和數字化的面前，將要作出的是一個全面的改變。挑戰的同時，也更可能會為它帶來新的生機。

作者：王雪松丁華單位：重慶大學建筑城規學院