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[摘 要] 随着信息化时代的发展，科技带给人们的益处不仅仅是新鲜感，而是由传统的生产方式向工业信息化转变。建筑业是我国的龙头行业，虽占据我国GDP总量不到百分之七，但是它带动的重工业产量比比皆是。文章通过对BIM技术在设计阶段应用的现状进行概述，探讨了设计阶段BIM技术在工程实践中的应用价值。
[关键词] BIM；设计阶段；应用
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 19. 068
[中图分类号] TP308 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2018）19- 0157- 03
0 引 言
BIM即建筑信息模型，它是以三维数字技术为基础，集成建筑项目各种相关信息的产品信息模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达[1]。Autodesk Revit为三维建筑信息化模型BIM软件中较为常用的软件之一，在发达国家建筑界对BIM技术认知度较强，普及速度也相当快。虽然进入中国市场至今已有十多年，但是开始阶段还是在少数发达城市较为应用广泛，直至2013年开始向我国各大城市辐射普及，各大建筑单位及相关单位相应开始接触BIM技术，整体形成一种认知框架。赖朝俊[2]分析 BIM 技术的优点及 BIM 技术引进的限制因素。王广赟等[3]根据欧美的 BIM 案例分析，探讨 BIM 实践中各参与方的收益情况。周毅[4]指出BIM 在工程项目设计中的主要应用障碍。张建新[5]指出现阶段 BIM 在我国工程设计行业中的主要应用障碍， BIM 重视程度不足、责任界限不明等。Dr. Boris Ceranica 等[6]基于案例研究，将 BIM 用于可持续设计能够在项目开发的早期阶段选择更合理、可持续的解决方案。BIM 技术解决了传统进度管理中存在的二维形象不直觀、网络计划复杂、各专业协调困难以及仅凭经验管理等问题。由此，我国目前基于BIM在设计阶段的实施标准、成熟度及本土化还有待完善。
1 各参与方应用BIM的现状
1.1 设计单位
在国内，有些单位开始使用BIM类软件做设计，然而只停留在施工图阶段。90%以上的设计师在施工图设计阶段多数部分仍采用了二维的制图手段。如采用详图填充、直线替代、代替一些边线角线、管线设备等等。某些专业依然还是传统的二维设计软件结合BIM软件在切换工作。目前很多设计院人才及系统认识不足，未达到以信息化模型为主导共享信息来完成工程全专业的设计。只是实现了使用BIM软件进行施工图的绘制，然而对于BIM技术未尽其用。
1.2 咨询单位
大多数施工单位缺乏BIM技术人才，从而产生了BIM咨询[7]。施工阶段的BIM，在土建方面主要是一些复杂节点的交底，例如解决复杂钢筋节点、建筑造型上的某些节点（大部分以结构为主）、复杂节点支模等问题。对于机电专业，主要是管线综合的检测碰撞的问题。我国目前实践工程中，BIM的咨询是把二维的图纸变成三维模型，然后通过三维模型去检测碰撞，再附加4D进度模拟，施工场地模型化等工作。
1.3 施工单位
目前有些工程项目为了争创一些施工设计奖项，依国家规定必须使用BIM技术实施，于是在项目初期还是采用传统的方法实施，在后期使用BIM软件。所以，通常大部分施工单位在招投标阶段会采用BIM技术，或者已着手项目需要BIM技术而自身不具备的情况下，只能找第三方BIM咨询公司来完成增值服务。
2 各参与方对BIM的认识
2.1 设计单位对BIM的认识
目前我国制定的BIM标准不是很健全，二维出图的标准是依照二维的建筑制图标准，三维的制图标准在很大一部分上是沿用了二维的标准，但是原二维无法明确表达的地方都会加以强调，例如两种方式下的立面图，就有很大的区别。如今我国对于BIM应用还没有给出一个明确的标准。设计单位对于BIM人才的需求较高，一方面是对软件学习适应能力的要求，另一方面是对专业知识的要求，二者兼备的人才较紧缺。
2.2 咨询单位对BIM的认识
BIM咨询服务单位对人才要求不高，只需要会软件就基本满足公司的需求。在建筑设计中配合协调的问题或者考虑图纸是否具备施工条件等方面欠缺严谨。施工单位需要什么模型就做怎样的模型，但是费用由BIM咨询单位确定。
2.3 施工单位对BIM的认识
大多数施工单位认为图纸中的错误导致返工的无效浪费概率很高，并且施工阶段进行管线综合的碰撞检测和调节能直观的表达出三维中的关系。检测错漏碰是BIM技术中最直观且减少损失最明显的一项应用，并且最有效的举措就是对工程量的统计。
3 设计阶段的BIM
现如今在我国应用BIM处于过渡阶段，能达到的BIM技术深度是模型与二维图纸并生的一种模式，摆脱图纸的这个阶段还需要一段时间。
3.1 建筑
方案开始阶段，由建筑专业确定方案，从总图开始利用地勘所提供的资料（可以根据地勘提供相应格式的地形图纸或坐标资料等导入Revit中）生成场地地形表面。从而确定相应的总平面图，接着完善后续工作。再将提前做好对应本项目的族（注释族及所用门窗标准等）和相应风格的建筑线脚族载入到项目文件中去。从而完成项目的样板，工作到这个阶段已经完成了整个项目的30%～40%的工作量了。如图1所示。最后，根据人员配备情况和项目工期合理轻松安排工作内容。总体工作量省出至少50%。
3.2 结构
建筑方案确定后，再交给结构专业，结构按其确定的结构排布方案使用BIM软件建立模型（此处建立模型是指按目前主流BIM中的一款常用软件Revit完成各专业工作），再导入我国常用结构计算软件进行计算分析。综合来看，使用Revit能更好更快的建立出结构模型，因为Revit可以划分好区域降板，同时较结构计算类软件分析建模速度要快得多。计算完成后可以将其降板区域进行类型降板，然而目前我国大多数实际工程中很少考虑降板这一因素。使用国内软件进行计算分析之后可以通过相应的软件接口转入Revit中进行钢筋节点的绘制，以及相应各个不宜施工位置模型的大样绘制。同时加以二维图纸标注，实现二维三维相结合。从而建立准确的结构模型，为后续工作打下坚实的基础。 结构模型完成之后，建筑链接结构三维精准的结构模型进行建筑设计和出图，在此过程中可以更改结构的截面显示状态，来生成不同比例下的结构构件显示图例。这样，会使采用原有的二维设计方法的工作量减少大约60%左右。
3.3 水暖电
在机电专业中，BIM技术的应用可以更好地解决各专业管线间和综合管线与建筑、结构间的碰撞问题。如图2所示，可以前后或者分别链接建筑或结构模型，进行MEP各专业的模型建立（同时相应的生成二维图纸），其中机电各专业可根据体量大小建立各专业模型。这部分链接相应的各专业模型，在三维中使用定向到每一层的模型中进行碰撞检测，按照规定的避让原则进行调整，从而达到模型中的管线综合硬碰撞问题降到最低直至为零的效果。
4 利用BIM在设计阶段的价值
4.1 可视化
利用BIM设计工具，直接上手模型结合相应的图纸，可以很直观地从每个节点、每个阶段发现问题，直接与甲方迅速沟通得到解决方案，这样的结果对双方的工作会节省很多的资源，从而达到BIM可视化的效果。
4.2 可交付性
在设计时按照作为能指导施工使用的BIM模型标准去设计施工图，那么在交付成果时将图纸和模型一并交付于甲方或施工单位。开发商在向各级领导展示成果的时候可以直接将BIM模型加以处理，如VR或AR 等处理可得到直观的展示效果。对于施工单位，一方面可以在节点施工处理的时候按照图纸标注和对照给予BIM模型节点大样提示来指导施工；另一方面在做汇报的时候，可以基于模型的基础上加以效果处理，做现场漫游，施工进度展示等。这些都是基于设计师模拟建造出来BIM模型上的功能。因此，便于各参与方及时沟通，并在工作上节省了很大的资源。
4.3 可协调性
在项目的实施过程中，设计单位、施工单位及业主之间需要互相配合，做好沟通和协调。而BIM技术通过对不同专业的碰撞问题进行协调，同时生成相应的数据，就可以很好的解决各个参与方之间的沟通协调[8]。如解决电梯井布置与其他设计布置及净空要求之间的协调，地下排水布置与其他设计布置之间的协调等。
4.4 可优化性
建筑信息化模型的全过程就是一个不断完善、不断优化的过程。但是重要的是在开始阶段把握好建筑的方向，项目的设计和投资回报作为一个参照点进行不断优化，在保证甲方利益的前提下，同样也要满足建筑的本质和施工的边界。
4.5 可出图性
在设计阶段，各专业之间可以实时监视最新建筑模型，相应的调节链接底图的显示方式，实时进行出图，与各专业实现统一模型出图。同样在原设计方式中的预留洞图更加准确和直观。
5 结 语
为了梳理BIM在设计阶段各参与方的应用秩序，需要明确分工，界定好责权利的关系，同时在设计阶段应用好BIM技术，可以提升设计质量、减少设计成本、增加设计单价，让各参与方对BIM技术的应用更有信心。因此，应用BIM技术可以建立更为科学合理的建筑信息模型，有效地提升了建筑结构设计的准确性和合理性，从而保证了建筑工程施工的安全性和可靠性，提升了建筑工程施工的效率。
主要参考文献
[1]印明.市政工程设计中BIM技术的发展前景[J].城市道桥与防洪，2012（7）：347-349.
[2]赖朝俊. 对建筑物信息模型化（BIM）在建筑设计上运用之探讨[D].北京：清华大学，2006.
[3]王广赟，张洋，姜阵剑，等. 建设项目施工前各阶段 BIM 应用方受益情况研究[J].山东建筑大学学报，2009，24（5）：438-442，459.
[4]周毅，李曦，陈永祥.工程设计中应用建筑信息模型的主要障碍与对策[J].建筑经济，2012（11）：101-104.
[5]张建新.建筑信息模型在我国工程设计行业中应用障碍研究[J].工程管理学报，2010（4）：387-392.
[6]Ceranic B， Latham D， Dean A. Sustainable Design and Building Information Modelling： Case Study of Energy Plus House， Hieron’s Wood， Derbyshire UK[J]. Energy Procedia，2015，83：434-443.
[7]許炳，朱海龙.我国建筑业BIM应用现状及影响机理研究[J].建筑经济，2015（3）：10-14.
[8]刘俊娥，高思，郭章林.BIM技术在装配式建筑中的应用探究[J].价值工程，2017（23）：161-163.
[关键词] BIM；设计阶段；应用
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 19. 068
[中图分类号] TP308 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2018）19- 0157- 03
0 引 言
BIM即建筑信息模型，它是以三维数字技术为基础，集成建筑项目各种相关信息的产品信息模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达[1]。Autodesk Revit为三维建筑信息化模型BIM软件中较为常用的软件之一，在发达国家建筑界对BIM技术认知度较强，普及速度也相当快。虽然进入中国市场至今已有十多年，但是开始阶段还是在少数发达城市较为应用广泛，直至2013年开始向我国各大城市辐射普及，各大建筑单位及相关单位相应开始接触BIM技术，整体形成一种认知框架。赖朝俊[2]分析 BIM 技术的优点及 BIM 技术引进的限制因素。王广赟等[3]根据欧美的 BIM 案例分析，探讨 BIM 实践中各参与方的收益情况。周毅[4]指出BIM 在工程项目设计中的主要应用障碍。张建新[5]指出现阶段 BIM 在我国工程设计行业中的主要应用障碍， BIM 重视程度不足、责任界限不明等。Dr. Boris Ceranica 等[6]基于案例研究，将 BIM 用于可持续设计能够在项目开发的早期阶段选择更合理、可持续的解决方案。BIM 技术解决了传统进度管理中存在的二维形象不直觀、网络计划复杂、各专业协调困难以及仅凭经验管理等问题。由此，我国目前基于BIM在设计阶段的实施标准、成熟度及本土化还有待完善。
1 各参与方应用BIM的现状
1.1 设计单位
在国内，有些单位开始使用BIM类软件做设计，然而只停留在施工图阶段。90%以上的设计师在施工图设计阶段多数部分仍采用了二维的制图手段。如采用详图填充、直线替代、代替一些边线角线、管线设备等等。某些专业依然还是传统的二维设计软件结合BIM软件在切换工作。目前很多设计院人才及系统认识不足，未达到以信息化模型为主导共享信息来完成工程全专业的设计。只是实现了使用BIM软件进行施工图的绘制，然而对于BIM技术未尽其用。
1.2 咨询单位
大多数施工单位缺乏BIM技术人才，从而产生了BIM咨询[7]。施工阶段的BIM，在土建方面主要是一些复杂节点的交底，例如解决复杂钢筋节点、建筑造型上的某些节点（大部分以结构为主）、复杂节点支模等问题。对于机电专业，主要是管线综合的检测碰撞的问题。我国目前实践工程中，BIM的咨询是把二维的图纸变成三维模型，然后通过三维模型去检测碰撞，再附加4D进度模拟，施工场地模型化等工作。
1.3 施工单位
目前有些工程项目为了争创一些施工设计奖项，依国家规定必须使用BIM技术实施，于是在项目初期还是采用传统的方法实施，在后期使用BIM软件。所以，通常大部分施工单位在招投标阶段会采用BIM技术，或者已着手项目需要BIM技术而自身不具备的情况下，只能找第三方BIM咨询公司来完成增值服务。
2 各参与方对BIM的认识
2.1 设计单位对BIM的认识
目前我国制定的BIM标准不是很健全，二维出图的标准是依照二维的建筑制图标准，三维的制图标准在很大一部分上是沿用了二维的标准，但是原二维无法明确表达的地方都会加以强调，例如两种方式下的立面图，就有很大的区别。如今我国对于BIM应用还没有给出一个明确的标准。设计单位对于BIM人才的需求较高，一方面是对软件学习适应能力的要求，另一方面是对专业知识的要求，二者兼备的人才较紧缺。
2.2 咨询单位对BIM的认识
BIM咨询服务单位对人才要求不高，只需要会软件就基本满足公司的需求。在建筑设计中配合协调的问题或者考虑图纸是否具备施工条件等方面欠缺严谨。施工单位需要什么模型就做怎样的模型，但是费用由BIM咨询单位确定。
2.3 施工单位对BIM的认识
大多数施工单位认为图纸中的错误导致返工的无效浪费概率很高，并且施工阶段进行管线综合的碰撞检测和调节能直观的表达出三维中的关系。检测错漏碰是BIM技术中最直观且减少损失最明显的一项应用，并且最有效的举措就是对工程量的统计。
3 设计阶段的BIM
现如今在我国应用BIM处于过渡阶段，能达到的BIM技术深度是模型与二维图纸并生的一种模式，摆脱图纸的这个阶段还需要一段时间。
3.1 建筑
方案开始阶段，由建筑专业确定方案，从总图开始利用地勘所提供的资料（可以根据地勘提供相应格式的地形图纸或坐标资料等导入Revit中）生成场地地形表面。从而确定相应的总平面图，接着完善后续工作。再将提前做好对应本项目的族（注释族及所用门窗标准等）和相应风格的建筑线脚族载入到项目文件中去。从而完成项目的样板，工作到这个阶段已经完成了整个项目的30%～40%的工作量了。如图1所示。最后，根据人员配备情况和项目工期合理轻松安排工作内容。总体工作量省出至少50%。
3.2 结构
建筑方案确定后，再交给结构专业，结构按其确定的结构排布方案使用BIM软件建立模型（此处建立模型是指按目前主流BIM中的一款常用软件Revit完成各专业工作），再导入我国常用结构计算软件进行计算分析。综合来看，使用Revit能更好更快的建立出结构模型，因为Revit可以划分好区域降板，同时较结构计算类软件分析建模速度要快得多。计算完成后可以将其降板区域进行类型降板，然而目前我国大多数实际工程中很少考虑降板这一因素。使用国内软件进行计算分析之后可以通过相应的软件接口转入Revit中进行钢筋节点的绘制，以及相应各个不宜施工位置模型的大样绘制。同时加以二维图纸标注，实现二维三维相结合。从而建立准确的结构模型，为后续工作打下坚实的基础。 结构模型完成之后，建筑链接结构三维精准的结构模型进行建筑设计和出图，在此过程中可以更改结构的截面显示状态，来生成不同比例下的结构构件显示图例。这样，会使采用原有的二维设计方法的工作量减少大约60%左右。
3.3 水暖电
在机电专业中，BIM技术的应用可以更好地解决各专业管线间和综合管线与建筑、结构间的碰撞问题。如图2所示，可以前后或者分别链接建筑或结构模型，进行MEP各专业的模型建立（同时相应的生成二维图纸），其中机电各专业可根据体量大小建立各专业模型。这部分链接相应的各专业模型，在三维中使用定向到每一层的模型中进行碰撞检测，按照规定的避让原则进行调整，从而达到模型中的管线综合硬碰撞问题降到最低直至为零的效果。
4 利用BIM在设计阶段的价值
4.1 可视化
利用BIM设计工具，直接上手模型结合相应的图纸，可以很直观地从每个节点、每个阶段发现问题，直接与甲方迅速沟通得到解决方案，这样的结果对双方的工作会节省很多的资源，从而达到BIM可视化的效果。
4.2 可交付性
在设计时按照作为能指导施工使用的BIM模型标准去设计施工图，那么在交付成果时将图纸和模型一并交付于甲方或施工单位。开发商在向各级领导展示成果的时候可以直接将BIM模型加以处理，如VR或AR 等处理可得到直观的展示效果。对于施工单位，一方面可以在节点施工处理的时候按照图纸标注和对照给予BIM模型节点大样提示来指导施工；另一方面在做汇报的时候，可以基于模型的基础上加以效果处理，做现场漫游，施工进度展示等。这些都是基于设计师模拟建造出来BIM模型上的功能。因此，便于各参与方及时沟通，并在工作上节省了很大的资源。
4.3 可协调性
在项目的实施过程中，设计单位、施工单位及业主之间需要互相配合，做好沟通和协调。而BIM技术通过对不同专业的碰撞问题进行协调，同时生成相应的数据，就可以很好的解决各个参与方之间的沟通协调[8]。如解决电梯井布置与其他设计布置及净空要求之间的协调，地下排水布置与其他设计布置之间的协调等。
4.4 可优化性
建筑信息化模型的全过程就是一个不断完善、不断优化的过程。但是重要的是在开始阶段把握好建筑的方向，项目的设计和投资回报作为一个参照点进行不断优化，在保证甲方利益的前提下，同样也要满足建筑的本质和施工的边界。
4.5 可出图性
在设计阶段，各专业之间可以实时监视最新建筑模型，相应的调节链接底图的显示方式，实时进行出图，与各专业实现统一模型出图。同样在原设计方式中的预留洞图更加准确和直观。
5 结 语
为了梳理BIM在设计阶段各参与方的应用秩序，需要明确分工，界定好责权利的关系，同时在设计阶段应用好BIM技术，可以提升设计质量、减少设计成本、增加设计单价，让各参与方对BIM技术的应用更有信心。因此，应用BIM技术可以建立更为科学合理的建筑信息模型，有效地提升了建筑结构设计的准确性和合理性，从而保证了建筑工程施工的安全性和可靠性，提升了建筑工程施工的效率。
主要参考文献
[1]印明.市政工程设计中BIM技术的发展前景[J].城市道桥与防洪，2012（7）：347-349.
[2]赖朝俊. 对建筑物信息模型化（BIM）在建筑设计上运用之探讨[D].北京：清华大学，2006.
[3]王广赟，张洋，姜阵剑，等. 建设项目施工前各阶段 BIM 应用方受益情况研究[J].山东建筑大学学报，2009，24（5）：438-442，459.
[4]周毅，李曦，陈永祥.工程设计中应用建筑信息模型的主要障碍与对策[J].建筑经济，2012（11）：101-104.
[5]张建新.建筑信息模型在我国工程设计行业中应用障碍研究[J].工程管理学报，2010（4）：387-392.
[6]Ceranic B， Latham D， Dean A. Sustainable Design and Building Information Modelling： Case Study of Energy Plus House， Hieron’s Wood， Derbyshire UK[J]. Energy Procedia，2015，83：434-443.
[7]許炳，朱海龙.我国建筑业BIM应用现状及影响机理研究[J].建筑经济，2015（3）：10-14.
[8]刘俊娥，高思，郭章林.BIM技术在装配式建筑中的应用探究[J].价值工程，2017（23）：161-163.