基于BIM的初步探索

摘要：在建筑行业中，建筑信息模型（BIM）理念，开始被越来越多的国内外研究学者及工程技术人员所关注——通过构建数字信息模型，达到信息集成、资源共享。BIM整合了项目在不同阶段的建筑信息，以帮助我们从建筑的全生命周期（从设计、到施工、再到运营）去考虑和设计，从而实现可持续发展。

关键词：BIM，信息，协同，共享，可持续设计

中图分类号： C931.6文献标识码： A

自21世纪，我国建筑行业高速发展，由此带来的以资源消耗为代价，并引起生态、环境、资源、健康的恶化现象，不断引起大家的思考。

而近年来，在建筑行业中，建筑信息模型（BIM）理念，开始被越来越多的国内外研究学者及工程技术人员所关注——通过构建数字信息模型，达到信息集成、资源共享，从而在勘察、设计和施工间建立无缝连接，以实现各阶段的有效协同，达到优化信息化进程的目标。本文将结合笔者对BIM的一些认识及体会进行讨论。

BIM的概念

Building Information Modeling，建筑信息模型，一种集成式流程，目的是在包含不同项目阶段（设计、施工、运营）的整个项目流程中提供协调、可靠的建设项目信息。

BIM打破了从业主到设计、再到施工、运营之间的隔阂与界限，加强了项目团队成员之间的沟通与协作，使业主、建筑师、各专业工程师和建筑商等各方对整个项目均能有一个清晰的、全面的了解，并帮助他们更快地制定决策，以提高项目的质量和利益，从而减少因超出成本、进度和范围而造成的问题或质量隐患。

国内外发展

自20世纪50年代，计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）技术的诞生，到现今CAD技术的成熟发展，CAD已从以往的辅助二维设计发展到了三维建模，并仍在进一步发展与完善——标准化、系统化、智能化、集成化。而随之，计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，CAE）技术也日趋向CAD技术靠拢，发展与CAD之间的专用接口并在逐步增强其前置与后置处理能力，从而减小“信息孤岛”对建筑业信息技术发展的影响。

而近年来，BIM的出现，在建筑业引发了继“甩图板”之后的第二次信息技术革命。基于数据库平台的BIM模型，不仅在创建参数化、智能化模型拥有其优势，而且可以做到实时关联，即时变更即时修改，并可以生成相关的平、立、剖面图纸，最后达到顺利完成施工图的精确绘制和机电设备管线的综合设计的目标，同时该模型还包含了丰富的数据信息以备各方随时查阅。该数据平台不仅支持创建参数化、智能化模型，而且支持文件共享、链接和集成。同时，系统输入和输出的文件格式，是符合国际互操作联盟（International Alliance for Interoperability，IAI）制定的IFC[1] 标准的，可以实现不同软件平台间的互通。这样，信息的共享与交换不再仅限于由人工手工来完成，信息自然而然地可以在不同系统之间流转开来。

实施BIM 框架

现阶段，BIM的使用者主要还是以设计单位为主，而如何在设计单位实施BIM，已不再是一个新问题。接触过BIM的同仁或者有同感，在实施BIM之前，选择专业的BIM咨询服务团队作为支撑，结合设计单位自身特点做好整体的BIM应用实施框架，对于设计单位成功实施BIM至关重要。与此同时，选择一个适合的项目来启动BIM作为切入点，并合理设定其应用范围，也是我们在实施BIM初期值得注意的。

BIM团队

BIM作为一种集成化数字信息模型，通过协作沟通平台，与以往传统的线性化设计流程——根据业主的要求，由建筑师与规划师优先参与，其他专业陆续跟进的模式——相比，不仅有利于强化业务过程，保证团队成员之间的紧密合作，而且还可以确保项目团队所有成员以结构化方式共享项目信息，这对整个项目的发展是十分有利的。因此，理想状态的项目团队成员，应包括项目各利益相关方的至少一名代表，如业主、建筑师、总承包商、分包设计方、供应商和采购承包商等等。各利益相关方在项目之初即在一起共同工作，密切合作，并贯穿于项目始终。

BIM流程

BIM模型信息高度集成化的特点——整合了项目在不同阶段的大量建筑信息，可以帮助我们从建筑的全生命周期（从设计、到施工、再到运营）去考虑和设计，将建筑作为一个整体所表现出来的各方面性能来做一个全面的分析与评价，综合发挥各项技术的优势，取长补短，从而达到降低能耗、减轻环境影响、降低操作成本，提高经济效益和社会效益的战略目标。下面我们从设计的几个阶段对BIM应用进行简要分析。

概念设计阶段

项目团队根据业主的需求和相关资料，分析项目所在地区的气候条件，确定能源系统和室内/外环境系统及建设项目的相关原则。通过利用软件，模拟建筑物在真实环境中的建筑朝向、温湿度、日照、遮阳、太阳辐射、全年能量的消耗情况等，对不同方案进行比选，以避免在设计初期低效方案的出现，从而达到将环保、绿色、低碳、节能的理念贯穿于设计全过程的目标。同时，在此阶段，项目团队各利益相关方需要对可持续设计、建造、运行性能等相关目标和策略达成共识。

在此阶段，气候条件是我们不容忽视的重要因素之一。从建筑的起源看，建筑是人们为了遮风避雨、抵御风寒和防止种种自然现象或野兽侵袭，赖以栖身的场所——空间。纵观全球，建筑具有明显的气候特征，这也是世界各地建筑文化多元化的重要原因之一。气候因素，不仅会直接影响建筑的功能和形式，而且也会影响当地及周边环境的水源、土壤、植被等其他地理因素；同时，还会间接影响人们的生理和心理，并体现为不同地域的风俗习惯、、社会审美等方面的差异性，最终间接影响到建筑本身。

方案设计/初步设计阶段

项目团队根据之前概念设计阶段的构思，结合气候与场地及相关系统的选择性评估，将建筑、结构、机电等各系统同能源和环境理念进行整合，参照设计开发要点，深化不同概念设计方案，并分析评估各个方案优缺点。同时，通过对各个方案的深入计算、调整和优化，进一步发展和改进集成化模型，初步确定建筑相关各个系统之间的协调问题，并针对各系统的构造、安装、运行、维护，以及各方面的进度安排、成本等问题，征求业主、总承包商、供应商和采购承包商等相关各方意见，以争取依据成本发展来优化方案，降低资本费用，并节约运行成本的机会。

施工图设计阶段

项目团队根据以上阶段形成的方案，各个专业和相关专业内部按不同分工，在同一个中心文件中建立模型、输入相关信息数据，并实时解决各个系统之间的协调问题。与此同时，管线综合及碰撞检查应当贯穿整个设计流程——依据软件分析所得数据，及早发现和预防并解决一些因构件（如管道和梁之间或管道）之间的冲突而带来的人力资源和资金的损失问题，以减少施工阶段的变更量和成本，并有效控制施工进度和质量。同时，在此阶段，通过征求业主、总承包商、供应商等各相关方的意见，争取确定相关产品的规格和型号，集成BIM模型，以提供建筑物相关系统的最终设计方案，并提供能够分析进度、成本和可施工性模型，以分析采购协调性。

综上，作为数据载体，BIM从项目的概念设计阶段便开始建立一个贯穿始终的数据库档案，协助整合来自各方的信息。随着项目的展开，相关信息不断积累与更新，并在的各个阶段不断精细化、完善化，不断扩充，最终完成一整套完整的建筑信息模型。基于BIM平台，项目团队可以在建筑的全生命周期协同工作——在设计阶段，进行可持续设计分析并减少因各方在不同平台输入项目信息而发生的不必要的数据遗漏或错误；在招投标和施工阶段，进行4D模拟分析，确定合理的施工进度来指导施工；同时，也可以进行5D模拟分析（基于3D模型的造价控制），从而优化整个建设过程，实现建筑的可持续性发展。

因此，推广BIM，仅靠设计单位的力量是不够的，实现BIM的产业化协同，需要产业中各个环节——开发、设计、施工单位等共同协作，只有这样BIM理念才能达到社会资源利用最大化，最终推进行业升级。

[1] IFC：一种中立、开放的数据交换规范。为建筑行业发展的一个面向对象的文档格式，普遍应用于BIM中以实现不同软件平台间的互通。