BIM在建筑全生命周期中的十九個(gè)應(yīng)用

過(guò)去20多年來(lái)，CAD技術(shù)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(shè)計(jì)和計(jì)算中解放出來(lái)，可以說(shuō)是工程設(shè)計(jì)領(lǐng)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(shè)領(lǐng)域的第二次數(shù)字革命。BIM不僅帶來(lái)現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)步和更新?lián)Q代，也會(huì)影響生產(chǎn)組織模式和管理方式的變革，并將推動(dòng)人們思維模式的轉(zhuǎn)變。BIM到底能做些什么呢？

1.BIM模型維護(hù)

BIM模型維護(hù)是指根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度建立和維護(hù)BIM模型，使用BIM平臺(tái)匯總各項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)所有的建筑工程信息，消除項(xiàng)目中的信息孤島，并將得到的信息結(jié)合三維模型進(jìn)行整理和儲(chǔ)存，以備項(xiàng)目全過(guò)程中項(xiàng)目各相關(guān)利益方隨時(shí)共享。

BIM的用途決定了BIM模型細(xì)節(jié)的精度，但僅靠一個(gè)BIM工具并不能完成所有的工作。所以，目前業(yè)內(nèi)主要采用“分布式”BIM模型的方法，建立符合工程項(xiàng)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(shè)計(jì)模型、施工模型、進(jìn)度模型、成本模型、制造模型、操作模型等。

2．場(chǎng)地分析

場(chǎng)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(guò)程。在規(guī)劃階段，場(chǎng)地的地貌、植被、氣候條件都是影響設(shè)計(jì)決策的重要因素，往往需要通過(guò)場(chǎng)地分析來(lái)對(duì)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(jìn)行評(píng)價(jià)及分析。

傳統(tǒng)的場(chǎng)地分析存在諸如定量分析不足、主觀因素過(guò)重、無(wú)法處理大量數(shù)據(jù)信息等弊端。通過(guò)BIM結(jié)合地理信息系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱GIS）對(duì)場(chǎng)地及擬建的建筑物空間數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，可迅速得出較準(zhǔn)確的分析結(jié)果，幫助項(xiàng)目在規(guī)劃階段評(píng)估場(chǎng)地的使用條件和特點(diǎn)，從而作出新建項(xiàng)目最理想的場(chǎng)地規(guī)劃、交通流線組織關(guān)系、建筑布局等關(guān)鍵決策。

3．建筑策劃

建筑策劃是在總體規(guī)劃目標(biāo)確定后，根據(jù)定量分析得出設(shè)計(jì)依據(jù)的過(guò)程。建筑策劃利用對(duì)建設(shè)目標(biāo)所處社會(huì)環(huán)境及相關(guān)因素的邏輯數(shù)理分析，研究項(xiàng)目任務(wù)書(shū)對(duì)設(shè)計(jì)的合理導(dǎo)向，制定和論證建筑設(shè)計(jì)依據(jù)，科學(xué)地確定設(shè)計(jì)的內(nèi)容，并尋找達(dá)到這一目標(biāo)的科學(xué)方法。在這一過(guò)程中，除了運(yùn)用建筑學(xué)的原理，借鑒過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和遵守規(guī)范，更重要的是要以實(shí)態(tài)調(diào)查為基礎(chǔ)，用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化手段對(duì)目標(biāo)進(jìn)行研究。BIM能夠幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在建筑規(guī)劃階段，通過(guò)對(duì)空間進(jìn)行分析來(lái)理解復(fù)雜空間的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，從而節(jié)省時(shí)間，并提供對(duì)團(tuán)隊(duì)更多增值活動(dòng)的可能。特別是在客戶討論需求、選擇以及分析最佳方案時(shí)，能借助BIM及相關(guān)分析數(shù)據(jù)，作出關(guān)鍵性的決定。

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

4．方案論證

在方案論證階段，項(xiàng)目投資方可以使用BIM來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)方案的布局、視野、照明、安全、人體工程學(xué)、聲學(xué)、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(xì)節(jié)推敲，迅速分析設(shè)計(jì)和施工中可能需要應(yīng)對(duì)的問(wèn)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(xiàng)目投資方進(jìn)行選擇，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比和模擬分析，找出不同解決方案的優(yōu)缺點(diǎn)，幫助項(xiàng)目投資方迅速評(píng)估建筑投資方案的成本和時(shí)間。

對(duì)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，通過(guò)BIM來(lái)評(píng)估所設(shè)計(jì)的空間，可以獲得較高的互動(dòng)效應(yīng)，以便從使用者和業(yè)主方獲得積極的反饋。設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)修改往往基于最終用戶的反饋，在BIM平臺(tái)下，項(xiàng)目各方關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題比較容易得到直觀的展現(xiàn)并迅速達(dá)成共識(shí)，相應(yīng)地，需要決策的時(shí)間也會(huì)減少。

5．可視化設(shè)計(jì)

3Dmax、Sketchup這些三維可視化設(shè)計(jì)軟件的出現(xiàn)有力地彌補(bǔ)了業(yè)主及最終用戶因缺乏對(duì)傳統(tǒng)建筑圖紙的理解能力而造成的和設(shè)計(jì)師之間的交流鴻溝，但由于這些軟件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方案之間都存在相當(dāng)大的差距。

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

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

6．協(xié)同設(shè)計(jì)

協(xié)同設(shè)計(jì)是一種新興的建筑設(shè)計(jì)方式，它可以使分布在不同地理位置的不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同展開(kāi)設(shè)計(jì)工作�，F(xiàn)有的協(xié)同設(shè)計(jì)主要是基于CAD平臺(tái)，并不能充分實(shí)現(xiàn)專業(yè)間的信息交流，這是因?yàn)镃AD的通用文件格式僅僅是對(duì)圖形的描述，無(wú)法加載附加信息，導(dǎo)致專業(yè)間的數(shù)據(jù)不具有關(guān)聯(lián)性。

BIM使得協(xié)同不再是簡(jiǎn)單的文件參照，BIM技術(shù)為協(xié)同設(shè)計(jì)提供底層支撐，大幅提升協(xié)同設(shè)計(jì)的技術(shù)含量。借助BIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，協(xié)同的范疇也從單純的設(shè)計(jì)階段擴(kuò)展到建筑全生命周期，需要規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等各方的集體參與，因此具備了更廣泛的意義，帶來(lái)綜合效益的大幅提升。

7．性能化分析

利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建筑物理性能化分析始于20世紀(jì)60年代甚至更早在CAD時(shí)代，無(wú)論什么樣的分析軟件都必須通過(guò)手工的方式輸入相關(guān)數(shù)據(jù)才能開(kāi)展分析計(jì)算，而操作和使用這些軟件不僅需要專業(yè)技術(shù)人員經(jīng)過(guò)培訓(xùn)才能完成，同時(shí)由于設(shè)計(jì)方案的調(diào)整，造成原本就耗時(shí)耗力的數(shù)據(jù)錄入工作需要經(jīng)常性的重復(fù)錄入或者校核，導(dǎo)致包括建筑能量分析在內(nèi)的建筑物理性能化分析通常被安排在設(shè)計(jì)的最終階段，成為一種象征性的工作，使建筑設(shè)計(jì)與性能化分析計(jì)算之間嚴(yán)重脫節(jié)。

利用BIM技術(shù)，建筑師在設(shè)計(jì)過(guò)程中創(chuàng)建的虛擬建筑模型已經(jīng)包含了大量的設(shè)計(jì)信息（幾何信息、材料性能、構(gòu)件屬性等），只要將模型導(dǎo)入相關(guān)的性能化分析軟件，就可以得到相應(yīng)的分析結(jié)果，原本需要專業(yè)人士花費(fèi)大量時(shí)間輸入大量專業(yè)數(shù)據(jù)的過(guò)程，通過(guò)BIM技術(shù)可以自動(dòng)完成，大大降低了性能化分析的周期，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時(shí)，也使設(shè)計(jì)公司能夠?yàn)闃I(yè)主提供更專業(yè)的技能和服務(wù)。

8．工程量統(tǒng)計(jì)

BIM是一個(gè)富含工程信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以真實(shí)地提供造價(jià)管理需要的工程量信息，借助這些信息，計(jì)算機(jī)可以快速對(duì)各種構(gòu)件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，大大減少了繁瑣的人工操作和潛在錯(cuò)誤，非常容易實(shí)現(xiàn)工程量信息與設(shè)計(jì)方案的完全一致。

通過(guò)BIM獲得的準(zhǔn)確的工程量統(tǒng)計(jì)可以用于前期設(shè)計(jì)過(guò)程中的成本估算、在業(yè)主預(yù)算范圍內(nèi)不同設(shè)計(jì)方案的探索或者不同設(shè)計(jì)方案建造成本的比較以及施工開(kāi)始前的工程量預(yù)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(fù)雜程度的增加，無(wú)論設(shè)計(jì)企業(yè)還是施工企業(yè)甚至是業(yè)主對(duì)機(jī)電管線綜合的要求愈加強(qiáng)烈。利用BIM技術(shù)，通過(guò)搭建各專業(yè)的BIM模型，設(shè)計(jì)師能夠在虛擬的三維環(huán)境下方便地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的碰撞沖突，從而大大提高了管線綜合的設(shè)計(jì)能力和工作效率。這不僅能及時(shí)排除項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)中可能遇到的碰撞沖突，顯著減少由此產(chǎn)生的變更申請(qǐng)單，更大大提高了施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率，降低了由于施工協(xié)調(diào)造成的成本增長(zhǎng)和工期延誤。

10. 施工進(jìn)度模擬

建筑施工是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)的過(guò)程，隨著建筑工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，復(fù)雜程度不斷提高，使得施工項(xiàng)目管理變得極為復(fù)雜。

通過(guò)將BIM與施工進(jìn)度計(jì)劃相鏈接，將空間信息與時(shí)間信息整合在一個(gè)可視的4D（3D+Time）模型中，可以直觀、精確地反映整個(gè)建筑的施工過(guò)程。4D施工模擬技術(shù)可以在項(xiàng)目建造過(guò)程中合理制定施工計(jì)劃、精確掌握施工進(jìn)度，優(yōu)化使用施工資源以及科學(xué)地進(jìn)行場(chǎng)地布置，對(duì)整個(gè)工程的施工進(jìn)度、資源和質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，以縮短工期、降低成本、提高質(zhì)量。

此外，借助4D模型，施工企業(yè)在工程項(xiàng)目投標(biāo)中將獲得競(jìng)標(biāo)優(yōu)勢(shì)，BIM可以協(xié)助評(píng)標(biāo)專家從4D模型中很快了解投標(biāo)單位對(duì)投標(biāo)項(xiàng)目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、總體計(jì)劃是否基本合理等，從而對(duì)投標(biāo)單位的施工經(jīng)驗(yàn)和實(shí)力作出有效評(píng)估。