BIM在建筑設計中應用及發展趨勢

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BIM是Building Information Modeling縮寫，中文意思即：建筑信息化模型。也可理解為建筑數字模型。是近年來在建筑設計行業中新興的一種工程數字化設計方式，通過整體虛擬建筑信息模型實現全方位、全方面的土建設計及相關檢測、管網控制等工作。涉及領域越發廣泛，目前大量用于設計、建造、管理等的數字化管理工作，這種方法支持建筑工程的集成管理環境，采用BIM技術，不僅可以實現設計階段的協同設計，施工階段的建造全過程一體化和運營階段對建筑物的智能化維護和設施管理，同時打破從業主到設計、施工運營之間的隔閡和界限，實現對建筑全生命周期管理，可以使建筑工程在其整個進程中顯著提高效率、大量減少工程風險及浪費。

淺談BIM設計的幾個主要應用：

首先BIM技術最拿手的是復雜形體設計及建造應用，是可針對復雜形體進行數據整合和驗證，使得多維曲面的設計得以實現。應用信息技術系統及設備，現代建筑師可以充分直觀地展示新時代的設計理念和建筑美學，可以盡情地表達大膽的創意和神奇的構思，塑造并優化創作成果，使其創作成果達到傳統創作方式無法比擬的新境界。建筑師可利用計算機對復雜的建筑形體進行拆分后利用三維信息模型進行解析，分成網格塊進行模塊設計，然后送至工廠按模塊加工，在送到現場拼裝即可。同時數字模型也可提供大量建筑信息，包括面積統計、經濟形體設計及成本估算等。

綜合管線設計及管網綜合排查，目前功能復雜、大體量的建筑、摩天大樓等機電管網錯綜復雜，在大量的設計面前很容易出現管網交錯、相撞及施工不合理等問題，以往人力目測檢查圖紙比較單一不能同時檢測平面和剖面的位置，那么BIM軟件中的管網檢測功能為設計師解決這個問題。檢測功能可生成管網三維模型，并落在建筑模型中。系統可自動檢查出“打架”部位并標注，這樣使得大量的檢查工作變得簡易。空間凈高是與管線綜合相關的一部分檢測工作，基于BIM信息模型對建筑內不同功能區域的設計高度進行分析，查找不符合設計規劃的缺失，將情況反饋給設計人員，以此提高工作效率及設計品質。

隨著建筑設計的日新月異，規范已經無法滿足超高型、超大型或異型建筑空間的消防設計。國內對這些無法適用于消防規范的建筑空間參考國外案例后采取了“消防性能化設計”。所謂消防性能化設計的初衷就是使得消防安全設計更合理化，科學化，成本最優化等。性能化設計中包含數字模擬人員疏散時間、疏散距離、有毒氣體擴散時間、建筑材料耐燃燒極限等，使實際應用前就研究好最安全的人員疏散方案，設置最經濟合理的消防器材以及最快速的撲救工作，為發生意外時減少損失并贏得寶貴時間。

BIM設計不但只針對建筑內部進行分析場地規劃甚至更大的區域規劃也是可以提供大量的計算分析。例如整體場地內的日照、風向、風速、降水、地形坡度分析等模擬分析。由此利用計算機可分析出不同坡度的分布及場地坡向，建設地域發生自然災害的可能性，區分可適宜建設與不適宜建設區域。協助土方量的計算，模擬土地沉降、場地排水設計等等。對前期場地設計可起到至關重要的作用。

綜合上述應用，總結來說可以在建筑建造前做到可持續設計分析，使得控制材料成本，節水，節電，控制建筑能耗減少碳排量等，到后期的雨水收集量計算、太陽能采集量，建筑材料老化更新等工作做到最合理化。在倡導綠色環保的今天，建筑建造需要轉向實用更清潔更有效的技術，盡可能減少能源和其他自然資源的消耗，建立極少產生廢料和污染物的工藝和技術系統。可以看出BIM的模擬性并不是只能模擬設計出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實世界中進行操作的事物。BIM進行模擬實驗，例如：節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等；在招投標和施工階段可以進行4D模擬（三維模型加項目的發展時間），也就是根據施工的組織設計模擬實際施工，從而來確定合理的施工方案來指導施工。同時還可以進行5D模擬（基于3D模型的造價控制），從而來實現成本控制；后期運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及上面提到的消防人員疏散模擬等。

BIM設計軟件包含極廣，一切可用于工程需要的軟件都可以算為BIM技術，不但有AutodeskRevit、CAD、3Dmax、SketchUp、PKPM、MAYA等工程與三維軟件，連EXCEL等辦公類軟件可以運用在BIM技術中。相關設計軟件眾多，平臺不一是BIM技術的一個特點，但多元化平臺會各取所長的提供整體建筑的信息數字化。

目前對于我國來說，培養BIM設計及應用人才勢在必行，應用設計軟件不但是建筑師的工作，更要應用在建造商及施工人員的工作里，目前中建八局、中建五局已開始利用信息化模型整合施工工作。國外的建造行業應用大都淘汰了只依賴紙質圖紙的傳統施工方式，電子信息化正顯示出它的技術優點。目前國家科技部“十一五”計劃已經開始對建筑業應用BIM技術的課題研究。但國內學習BIM相關指示的途徑較少，主要是私立技術學校開辦的業余學習班，并且費用和教學質量趁此不齊。希望教育事業者對此引起重視，開辦正規全面的工程信息化專業，并列入理工科的教學范圍內，不要輸在信息化的平臺上。在美國建筑業約有半數的機構在應用BIM技術，而在中國BIM技術尚處于起步階段。目前各大設計單位都在開始組建自己的BIM團隊，一些國內知名設計單位比如：中國建筑設計研究院、中建國際、現代集團、同濟大學設計院、水晶石等已經開展了自己數字信息化設計業務，并完成了多個知名復雜項目設計，建設中的如：上海中心、銀河SOHO、株洲博物館等項目。未來20年，中國還將以每年新增20億平方米的新建速度發展。可以說中國的建設市場仍然處在黃金期，大量的現代化、高科技化的新型建筑會出現在人們的眼前。人手工繪圖和在電腦中繪圖的習慣并沒有大的變化；而BIM技術則不僅是換了一種工具，往小的說它將改變人的設計習慣、協同模式等，往大的說它將改變設計、施工、運營行業全產業鏈的協同作業模式、利益分配等，從而極大地促進整個行業的進一步資源優化整合。我們可以相信傳統制圖方式會被逐漸淘汰，以BIM為開端的設計革命已經悄然開始，可以說建筑行業已經進入BIM設計應用時代。

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