朱文玥
上海三益建筑设计有限公司 上海 200000
摘 要：随着计算机行业的迅速发展，设计软件越发多元化，BIM（Building Information Modeling）——建筑信息模型也随之产生，为建筑设计增添了新的模式。在政策的大力支持下以及当前实际建筑行业发展情况，普及BIM技术已经成为当下建筑项目管理发展当中的重要方向。在这一技术及其配套软件的支持下，建筑设计人员可在设计过程中建立包含相关信息的三维模型，并据此对整体设计进行调整，以达到提升行业设计水平、降低工程成本、提高工程质量的作用。
关键词：BIM技术；建筑设计；成本
前言：
在现代建筑领域中， BIM技术的应用与普及，BIM相关软件的日益成熟，为现代建筑设计领域提供了更大的发展空间，其技术研究也取得了新的突破与进展。BIM技术的应用提升了建筑设计方案的稳定性以及准确度，不仅能避免施工过程对于资源的过度消耗还会提高建筑工程施工的工作效率以及最终的成果质量。各地政府及住建部也推出了相关政策，为BIM技术在建筑行业的推广与进步起到了推动作用。
一、BIM技术概述
BIM技术就是利用3D建模技术构建建筑物实体仿真模型，且将各种相关信息包含在此模型中。随着计算机行业的迅速发展，可用于建筑设计的相关软件更加多元化。建筑信息模型首先要依托于这些软件，将更多的信息包含在一个建筑模型内，使设计形式逐渐趋于完整，在设计过程中还促进了数据共享，在BIM模型数据库中，可以参考历史同类型项目相关信息指标，使建筑成本管理更加合理，提高建筑设计的质量与可行性，减少后期返工的可能性，从而降低整个工程的投资成本。
二、BIM技术的软件选择
在建筑方案设计环节，选择的BIM软件主要是Autodesk Revit，但BIM软件不仅仅是一个软件，而是一系列可将数据信息添加进模型的软件。CAD虽然日常被用于二维制图，但也可以搭建三维模型，所以CAD也是BIM模型的一种表现形式。3DSMAX,Maya等软件某种程度上来说也是BIM软件的一种，但其操作难度较大，很多在近年来被设计师所放弃，变成了效果图公司专用软件，并没有用在实际的方案设计过程中，目前国内大多设计师选择简单易操作的Sketchup来做前期的方案推敲。每种软件都有其优缺点，对于设计师来说，没有一个软件是万能的，用一种软件很难解决所有的问题，在设计的各个环节，应该选择对设计最有利的软件，比如在造型阶段，Rhino比Revit制作NURBS曲面可操作性更强，Sketchup比Revit操作起来更便捷。Revit在平面设计阶段和模拟分析阶段比CAD更精准，对于复杂项目来说可出图性强。软件没有优劣之分，设计师应该选择最合适自己且最合适项目情况的软件去搭建模型。
实际项目中，如果要考虑到项目全周期都采用BIM技术，Autodesk Revit有着很大的优势。因为该软件有三大模块：Architecture、Structure以及MEP，可用于建筑、结构、机电专业共同搭建BIM模型，对于团队协作来说是非常有利的。基于Revit的参数化设计辅助工具Dynamo，是一个开源的可视化编程工具，其功能丰富强大，编程灵活度高，可以实现Autodesk Revit无法实现的功能。类似基于Rhino平台的Grasshopper，将参数化真正可以利用到建筑设计的过程中，设计思维可以不受软件限制，还可将参数信息直接反映到数据库。用Dynamo替代基于Rhino平台的Grasshopper以解决参数化设计难点，用Vasari进行仿真模拟分析。
这些软件都可以直接基于Revit实体模型或体量模型进行操作，不需要进行软件转换。缺点是软件版本较多，购买正版软件价格高昂，且高低版本转换在之前版本中均比较困难。同时也要求各专业设计人员都要熟悉此软件的建模逻辑，且建模难度和精度要求高。这些原因导致了现阶段很多项目的BIM技术依旧停留在翻模阶段以应付政策要求，只有一个建筑方案模型，并未实际真正运用于项目全周期。
三、BIM技术的特点
1仿真模拟分析
计算机信息技术在 BIM时代具有很强的模拟性，这是其主要技术优势。BIM技术的模拟化不仅体现在由计算机软件构建模型上，也体现在对特定事件的模拟仿真上。仿真模拟分析涉及到设计方案，模拟实际施工过程，在此基础上可制定最科学合理的项目管理方案。在建筑方案设计过程中，结合Revit软件的参数化设计功能和 Autodesk Vasari分析软件，设计师可以将Revit的建筑体量模型导入此软件，输入建筑所在区位的经纬度，即可模拟出建筑在当前环境中的热辐射环境，风能分析，太阳辐射甚至季节变化等对于此体量关系的影响，并自动生成一个分析报告，具体如图1所示。
根据分析得到的结果，设计师可以及时调整建筑的体量关系，使其更加适应整个基地环境。 Autodesk Ecotect Analysis软件可以进行日照模拟，阴影范围分析，热效应光环境等分析。虽然近年来国内设计行业对这些软件生成的分析报告认可度一般，不能直接作为图审或是评判绿色建筑的依据，Autodesk公司对这几款软件的更新也不及时，但是生成的分析结果可以帮助设计师第一时间优化自己的设计方案。
图1 Autodesk Vasari分析报告
2 可视化的协同作业
BIM技术中最重要的两点就是可视化和协同作业。可视化在建筑设计行业中所起到的作用很大，相较于传统二维图纸，BIM技术能够对建筑设计进行可视化应用，以一个三维模型的状态展示给各专业设计人员以及施工人员，能够充分地减少建筑设计及施工在项目各个环节中产生的问题，进而最大程度地确保了各个施工环节之间信息互换，同时又更加有效地促进了建筑工程施工项目中各个不同施工环节的工作效率。
利用BIM软件达到协同作业也是一个很重要的点，一个项目从方案到施工图，是很多人协作的结果。以Autodesk Revit为例，在网络上建立一个中心文件，每个人在本地操作建模，并使本地文件与中心文件保持同步更新，一个项目文件有各专业的设计人员参与到其中，工作量虽然繁杂，但可以通过开放权限的方式让更多人参与到这个项目中，大家都在同一个项目文件里搭建同一个施工模型，通过链接的方式，把大家搭建的模型整合到一起，模型也不至于过大而导致计算机卡顿或无法运行的情况。应用BIM技术建立出的可视化模型可以加强各环节图纸设计人员的沟通交流，在设计过程中及时解决问题，施工方也可以更直观的了解整个项目的情况，这是一种行业工作方式的变革，相信这也是未来的发展方向。
四、BIM技术试点案例分析
上海中心大厦是BIM技术在国内真正应用的典型案例，该项目位于上海环球金融中心，是一座地标性质的超高层建筑，于2016年正式完工并对外开放。
该项目方案阶段，是由美国Gensler建筑设计事务所设计，采用Rhino以及基于其平台的Grasshopper来设计其体量模型，最终形成一个螺旋向上的内圆外三角的塔楼。然后利用Revit来深化其平面功能的设计。 Grasshopper在造型设计阶段可操作性强，Revit可以通过设定标高的方式，准确切割出不同标高的平面，切割出后就可以分楼层绘制平面，在不同标高平面上，通过模型可以看到每一层内部复杂的空间关系，也可看到不同视点高度建筑外部的情况，利用了各种软件的优势来完成整个方案阶段的设计。
该项目的施工图阶段由同济大学建筑设计院（集团）有限公司负责设计。整个施工图阶段和一般项目只绘制二维图纸不同，而是通过Revit Architecture搭建建筑模型，Revit Structure搭建结构模型，Revit MEP搭建机电模型，最后将其链接整合，可以清楚的定位到每一根管线，每一个结构柱，每一个复杂空间等。通过碰撞试验，可以直观的发现设计过程中是否和其他专业有冲突，可以让各专业设计人员快速而精准地解决问题。在施工阶段，工程师通过施工模型也能减少施工中发生的错误率，减少材料的浪费。还可以增加时间轴来控制整个项目的施工周期，便于项目管理，还降低了工程预期投资，并加强了整个工程的质量。
BIM技术在该项目中可以说是贯穿了设计施工全周期，是一个成功的案例。但在我国现阶段图审还是需要提供二维的CAD图纸，仅提供BIM模型还是不够的。所以在施工图阶段还是需要把BIM模型导出二维图纸以供审核。整个项目由于体量关系复杂，仅绘制二维图纸不直观，易出错，且一旦有修改就需要改所有图纸，会耗费大量的时间精力。通过BIM模型，就仅需修改构件或图元的参数，最后生成所有图纸即可，不仅省时省力，而且导出的图也精准。BIM技术在这种复杂项目中的作用和意义非常大，但需要全专业的设计人员都搭建准确的BIM模型才能进行三维协同设计。这是一种行业工作方式的变革，大量设计师习惯了传统的绘图模式，且仅有少量的试点项目才有机会去用到BIM技术。国内目前用到此技术的优秀案例还有望京SOHO、珠海歌剧院、武汉中心大厦、凤凰国际传媒中心等，目前各地方政府和住建部正在用政策推动BIM技术的发展，相信未来会有更多的成功案例。
五、结语
BIM技术的发展对于整个行业来说有一定的推进作用，有优势也有不足，随着计算机技术的飞速发展，技术问题可以一一被克服，设计人员也应完善自己的技术水平，真正做到与时俱进。总之，BIM技术在建筑设计中的应用将得到更广泛、更完善的发展，通过对 BIM技术的研究及应用，使系统设计工作得以高效开展，BIM技术高速发展的时代已经到来。
参考文献：
[1]吴晨光.基于BIM技术的民用建筑设计研究[J].工程建设与设计,2018(8):13-14.
[2]李靖.基于BIM技术的民用建筑设计研究[J].自动化与仪器仪表,2017(2):108-110.