BIM在建筑全生命周期中的十九個應用

過去20多年來，CAD技術的普及和推廣使建筑師、工程師們甩掉圖板，從傳統(tǒng)的手工繪圖、設計和計算中解放出來，可以說是工程設計領域的第一次數(shù)字革命。而現(xiàn)在，建筑信息模型（BIM）的出現(xiàn)將引發(fā)工程建設領域的第二次數(shù)字革命。BIM不僅帶來現(xiàn)有技術的進步和更新?lián)Q代，也會影響生產組織模式和管理方式的變革，并將推動人們思維模式的轉變。BIM到底能做些什么呢？

1.BIM模型維護

BIM模型維護是指根據(jù)項目建設進度建立和維護BIM模型，使用BIM平臺匯總各項目團隊所有的建筑工程信息，消除項目中的信息孤島，并將得到的信息結合三維模型進行整理和儲存，以備項目全過程中項目各相關利益方隨時共享。

BIM的用途決定了BIM模型細節(jié)的精度，但僅靠一個BIM工具并不能完成所有的工作。所以，目前業(yè)內主要采用“分布式”BIM模型的方法，建立符合工程項目現(xiàn)有條件和使用用途的BIM模型。這些模型根據(jù)需要大致可分為：設計模型、施工模型、進度模型、成本模型、制造模型、操作模型等。

2．場地分析

場地分析是研究影響建筑物定位的主要因素，是確定建筑物的空間方位和外觀、建立建筑物與周圍景觀的聯(lián)系的過程。在規(guī)劃階段，場地的地貌、植被、氣候條件都是影響設計決策的重要因素，往往需要通過場地分析來對景觀規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀、施工配套及建成后交通流量等各種影響因素進行評價及分析。

傳統(tǒng)的場地分析存在諸如定量分析不足、主觀因素過重、無法處理大量數(shù)據(jù)信息等弊端。通過BIM結合地理信息系統(tǒng)（簡稱GIS）對場地及擬建的建筑物空間數(shù)據(jù)進行建模，可迅速得出較準確的分析結果，幫助項目在規(guī)劃階段評估場地的使用條件和特點，從而作出新建項目最理想的場地規(guī)劃、交通流線組織關系、建筑布局等關鍵決策。

3．建筑策劃

建筑策劃是在總體規(guī)劃目標確定后，根據(jù)定量分析得出設計依據(jù)的過程。建筑策劃利用對建設目標所處社會環(huán)境及相關因素的邏輯數(shù)理分析，研究項目任務書對設計的合理導向，制定和論證建筑設計依據(jù)，科學地確定設計的內容，并尋找達到這一目標的科學方法。在這一過程中，除了運用建筑學的原理，借鑒過去的經驗和遵守規(guī)范，更重要的是要以實態(tài)調查為基礎，用計算機等現(xiàn)代化手段對目標進行研究。BIM能夠幫助項目團隊在建筑規(guī)劃階段，通過對空間進行分析來理解復雜空間的標準和法規(guī)，從而節(jié)省時間，并提供對團隊更多增值活動的可能。特別是在客戶討論需求、選擇以及分析最佳方案時，能借助BIM及相關分析數(shù)據(jù)，作出關鍵性的決定。

BIM在建筑策劃階段的應用成果還可以幫助建筑師在建筑設計階段隨時查看初步設計是否符合業(yè)主的要求，是否滿足建筑策劃階段得到的設計依據(jù)，通過BIM連貫的信息傳遞或追溯，大大減少之后詳圖設計階段發(fā)現(xiàn)問題需要修改設計的巨大浪費。

4．方案論證

在方案論證階段，項目投資方可以使用BIM來評估設計方案的布局、視野、照明、安全、人體工程學、聲學、紋理、色彩及規(guī)范的遵守情況。BIM甚至可以做到建筑局部的細節(jié)推敲，迅速分析設計和施工中可能需要應對的問題。

方案論證階段還可以借助BIM提供方便的、低成本的不同解決方案供項目投資方進行選擇，通過數(shù)據(jù)對比和模擬分析，找出不同解決方案的優(yōu)缺點，幫助項目投資方迅速評估建筑投資方案的成本和時間。

對設計師來說，通過BIM來評估所設計的空間，可以獲得較高的互動效應，以便從使用者和業(yè)主方獲得積極的反饋。設計的實時修改往往基于最終用戶的反饋，在BIM平臺下，項目各方關注的焦點問題比較容易得到直觀的展現(xiàn)并迅速達成共識，相應地，需要決策的時間也會減少。

5．可視化設計

3Dmax、Sketchup這些三維可視化設計軟件的出現(xiàn)有力地彌補了業(yè)主及最終用戶因缺乏對傳統(tǒng)建筑圖紙的理解能力而造成的和設計師之間的交流鴻溝，但由于這些軟件設計理念和功能上的局限，使得這樣的三維可視化展現(xiàn)不論用于前期方案推敲還是用于階段性的效果圖展現(xiàn)，與真正的設計方案之間都存在相當大的差距。

對于設計師而言，除了用于前期推敲和階段展現(xiàn)，大量的設計工作還是要基于傳統(tǒng)CAD平臺，使用平、立、剖等三視圖的方式表達和展現(xiàn)自己的設計成果。這種由于工具原因造成的信息割裂，在遇到項目復雜、工期緊的情況下，非常容易出錯。

BIM的出現(xiàn)使得設計師不僅擁有了三維可視化的設計工具，所見即所得，更重要的是通過工具的提升，使設計師能使用三維的思考方式來完成建筑設計，同時，也使業(yè)主及最終用戶真正擺脫技術壁壘的限制，隨時知道自己的投資能獲得什么。

6．協(xié)同設計

協(xié)同設計是一種新興的建筑設計方式，它可以使分布在不同地理位置的不同專業(yè)的設計人員通過網絡的協(xié)同展開設計工作�，F(xiàn)有的協(xié)同設計主要是基于CAD平臺，并不能充分實現(xiàn)專業(yè)間的信息交流，這是因為CAD的通用文件格式僅僅是對圖形的描述，無法加載附加信息，導致專業(yè)間的數(shù)據(jù)不具有關聯(lián)性。

BIM使得協(xié)同不再是簡單的文件參照，BIM技術為協(xié)同設計提供底層支撐，大幅提升協(xié)同設計的技術含量。借助BIM的技術優(yōu)勢，協(xié)同的范疇也從單純的設計階段擴展到建筑全生命周期，需要規(guī)劃、設計、施工、運營等各方的集體參與，因此具備了更廣泛的意義，帶來綜合效益的大幅提升。

7．性能化分析

利用計算機進行建筑物理性能化分析始于20世紀60年代甚至更早在CAD時代，無論什么樣的分析軟件都必須通過手工的方式輸入相關數(shù)據(jù)才能開展分析計算，而操作和使用這些軟件不僅需要專業(yè)技術人員經過培訓才能完成，同時由于設計方案的調整，造成原本就耗時耗力的數(shù)據(jù)錄入工作需要經常性的重復錄入或者校核，導致包括建筑能量分析在內的建筑物理性能化分析通常被安排在設計的最終階段，成為一種象征性的工作，使建筑設計與性能化分析計算之間嚴重脫節(jié)。

利用BIM技術，建筑師在設計過程中創(chuàng)建的虛擬建筑模型已經包含了大量的設計信息（幾何信息、材料性能、構件屬性等），只要將模型導入相關的性能化分析軟件，就可以得到相應的分析結果，原本需要專業(yè)人士花費大量時間輸入大量專業(yè)數(shù)據(jù)的過程，通過BIM技術可以自動完成，大大降低了性能化分析的周期，提高了設計質量，同時，也使設計公司能夠為業(yè)主提供更專業(yè)的技能和服務。

8．工程量統(tǒng)計

BIM是一個富含工程信息的數(shù)據(jù)庫，可以真實地提供造價管理需要的工程量信息，借助這些信息，計算機可以快速對各種構件進行統(tǒng)計分析，大大減少了繁瑣的人工操作和潛在錯誤，非常容易實現(xiàn)工程量信息與設計方案的完全一致。

通過BIM獲得的準確的工程量統(tǒng)計可以用于前期設計過程中的成本估算、在業(yè)主預算范圍內不同設計方案的探索或者不同設計方案建造成本的比較以及施工開始前的工程量預算和施工完成后的工程量決算。

9．管線綜合

隨著建筑物規(guī)模和使用功能復雜程度的增加，無論設計企業(yè)還是施工企業(yè)甚至是業(yè)主對機電管線綜合的要求愈加強烈。利用BIM技術，通過搭建各專業(yè)的BIM模型，設計師能夠在虛擬的三維環(huán)境下方便地發(fā)現(xiàn)設計中的碰撞沖突，從而大大提高了管線綜合的設計能力和工作效率。這不僅能及時排除項目施工環(huán)節(jié)中可能遇到的碰撞沖突，顯著減少由此產生的變更申請單，更大大提高了施工現(xiàn)場的生產效率，降低了由于施工協(xié)調造成的成本增長和工期延誤。

10. 施工進度模擬

建筑施工是一個高度動態(tài)的過程，隨著建筑工程規(guī)模不斷擴大，復雜程度不斷提高，使得施工項目管理變得極為復雜。

通過將BIM與施工進度計劃相鏈接，將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D（3D+Time）模型中，可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程。4D施工模擬技術可以在項目建造過程中合理制定施工計劃、精確掌握施工進度，優(yōu)化使用施工資源以及科學地進行場地布置，對整個工程的施工進度、資源和質量進行統(tǒng)一管理和控制，以縮短工期、降低成本、提高質量。

此外，借助4D模型，施工企業(yè)在工程項目投標中將獲得競標優(yōu)勢，BIM可以協(xié)助評標專家從4D模型中很快了解投標單位對投標項目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、總體計劃是否基本合理等，從而對投標單位的施工經驗和實力作出有效評估。