建筑設(shè)計過程中，方案設(shè)計和工程設(shè)計常常由不同的團隊完成。方案設(shè)計階段的建筑師只關(guān)心造型設(shè)計和粗略的功能布局，許多細(xì)化工作在后面幾個階段完成。這容易造成設(shè)計上的脫節(jié)。例如，方案設(shè)計中常見的立面窗戶與內(nèi)部功能沖突等問題。如果使用建筑信息模型，這類問題在方案設(shè)計階段就能夠得到很好的解決。此外，很多方案轉(zhuǎn)交給后續(xù)階段的建筑師后，建筑師須根據(jù)實際工程要求對原方案進(jìn)行梳理，有時甚至是重新繪制一遍圖紙，一方面工作量大，另一方面常因工程要求或簡單錯誤導(dǎo)致不能很好的保障原設(shè)計概念。例如建筑構(gòu)件常因結(jié)構(gòu)或構(gòu)造原因不能與方案設(shè)計完全一致。而如果使用一套建筑信息模型用于設(shè)計的所有階段，則一方面可以減少各專業(yè)圖紙間的“錯、漏、碰、缺”，另一方面表現(xiàn)在建筑師對設(shè)計品質(zhì)的控制力度大大加強。建筑師可以加強對設(shè)計概念的控制，改變“方案一個樣，施工圖另一個樣”的弊病；無論在方案階段還是在施工圖階段，建筑師可以對建筑細(xì)節(jié)進(jìn)行直觀的研究，加強細(xì)部設(shè)計的控制力度。

各個設(shè)計階段的數(shù)據(jù)信息，通過BIM三維模型，精確完整的傳遞到下一階段進(jìn)行深化設(shè)計。

此外，施工階段可以利用RIFD、GPS定位的技術(shù)結(jié)合三維模型表達(dá)減少施工錯誤。

BIM與管線綜合

在大型、復(fù)雜的建筑工程項目設(shè)計中，由于系統(tǒng)繁多、空間復(fù)雜，常常出現(xiàn)管線之間、管線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間發(fā)生沖突的情況，或影響建筑室內(nèi)凈高及空間效果，或給施工造成麻煩，導(dǎo)致返工或浪費，甚至可能存在安全隱患。在傳統(tǒng)的設(shè)計流程中常通過二維管線綜合設(shè)計來協(xié)調(diào)各專業(yè)的管線布置。

然而，以二維的形式確定三維的管線關(guān)系，技術(shù)上存在著先天不足，效果上不能讓人滿意。二維管線綜合只是將各專業(yè)的平面管線布置圖進(jìn)行簡單的疊加，按照一定的原則確定各種管線的相對位置，進(jìn)而確定各管線的原則性標(biāo)高，在針對關(guān)鍵部位繪制局部的剖面圖。

二維管線綜合存在著以下缺陷

1）管線交叉的地方靠人眼觀察，一方面沖突情況無法完全暴露；另一方面難以全面考慮，綜合分析，常常顧此失彼，解決了一處碰撞，又帶來別處的碰撞。

2）管線標(biāo)高多為原則性確定相對位置，難以全面精確地定位，相對較多問題需要遺留至現(xiàn)場解決。

3）多專業(yè)疊合的二維平面圖紙圖面復(fù)雜繁亂，不夠直觀。對于多管交叉的復(fù)雜部位無法充分表達(dá)。

4）雖然以各專業(yè)的工藝布置要求為指導(dǎo)原則進(jìn)行布置，對于空間、結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜的建筑，或是凈空要求非常高的情況，二維的管線綜合設(shè)計方式往往無能為力。

由于傳統(tǒng)的二維管線綜合設(shè)計存在以上的不足，采用BIM技術(shù)進(jìn)行的三維管線綜合設(shè)計方式就成為針對大型、復(fù)雜建筑的管線布置問題的優(yōu)選解決方案。

BIM管線綜合設(shè)計簡介

在管線綜合設(shè)計中，處理建筑、結(jié)構(gòu)構(gòu)件外，相對側(cè)重于建立設(shè)備管線部分。設(shè)備管線按照各專業(yè)的圖紙，分系統(tǒng)進(jìn)行建模，各系統(tǒng)設(shè)置不同顏色以便區(qū)分，在建模的過程中即可觀察管線間的空間關(guān)系并予以調(diào)整，在布局區(qū)域完成建模后，也可使用軟件的碰撞檢測功能，檢測并消除碰撞。三維的BIM模型使得精確地調(diào)整管線高度成為可能。為滿足凈高要求，在多管交匯的地方進(jìn)行了非常精細(xì)的避讓。

BIM管線綜合設(shè)計的優(yōu)勢

BIM模型設(shè)計是對整個建筑設(shè)計的一次“預(yù)演”，建模的過程同時也是一次全面的“三維校審”過程，在此過程中可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設(shè)計中的問題，在傳統(tǒng)的單專業(yè)校審過程中很難被發(fā)現(xiàn)，但在BIM模型面前則無法遁形，提升了整體設(shè)計質(zhì)量，并大幅減少后期工地處理的投入。

與傳統(tǒng)2D管線綜合對比，三維管線綜合設(shè)計的優(yōu)勢具體體現(xiàn)在：

1）BIM模型整合了所有專業(yè)的信息，對專業(yè)協(xié)調(diào)的結(jié)果進(jìn)行全面檢驗，專業(yè)之間的沖突、高度方向上的碰撞是檢測的重點。模型均按真實尺度建模，傳統(tǒng)表達(dá)予以省略的部分（比如管道保溫層等）均得以展現(xiàn)，能將各種隱藏的問題暴露出來。

2）建筑、結(jié)構(gòu)、機電全專業(yè)建模并協(xié)調(diào)優(yōu)化，全方位的三維空間模型可在任意位置多角度觀察審閱，或進(jìn)行漫游瀏覽，管線關(guān)系一目了然。

3）可進(jìn)行管線碰撞的檢測，可全面快捷地檢測管線之間、管線與建筑、結(jié)構(gòu)之間的所有碰撞問題。

4）能以三維DWF/PDF等三維方式提交設(shè)計成果，可以非常直觀地表達(dá)所有管線的變化及各區(qū)域的凈高，用于審閱或施工配合。

管線綜合與碰撞測試

在大型建筑項目或復(fù)雜的建筑項目的管線綜合中，依靠人力進(jìn)行檢測和排查大量的構(gòu)件沖突是一項艱巨的工作，BIM模型的碰撞檢測功能則充分發(fā)揮計算機對龐大數(shù)據(jù)的處理能力。

碰撞檢測即對建筑模型中的建筑構(gòu)件、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、機械設(shè)備、水暖電管線等進(jìn)行檢查，以確定它們之間不發(fā)生交叉、碰撞，導(dǎo)致無法施工的現(xiàn)象。目前的二維CAD軟件做不到這一點，因為碰撞檢測所需基本信息至少要有構(gòu)件的空間幾何尺寸，另外還要求軟件封裝對這些信息進(jìn)行計算的函數(shù)，這些是基于BIM面向?qū)ο蟮脑O(shè)計軟件才能提供的功能。碰撞檢測的原理是利用數(shù)學(xué)方程描述檢測對象輪廓，調(diào)用函數(shù)求檢測對象的聯(lián)立方程是否有解。

在建筑設(shè)計中的碰撞大致有五類：

（1）實體碰撞，即對象間直接發(fā)生交錯；

（2）延伸碰撞，如某設(shè)備周圍需要預(yù)留一定的維修空間，或出于安全考慮與其他構(gòu)件間應(yīng)滿足最小間距要求，在此范圍內(nèi)不能有其他對象存在；

（3）功能性阻礙，如管道擋住了日光燈的光，雖未發(fā)生實體碰撞，但后者不能實現(xiàn)正常功能；

（4）程序性碰撞，即在模型設(shè)計中管線間不存在碰撞問題，但施工中因工序錯誤，一些管線先施工致使另外的管線無法安裝到位；

（5）未來可能發(fā)生的碰撞，如系統(tǒng)擴建、變更。當(dāng)模型的各個專業(yè)（建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備）設(shè)計完成，集成到一個建筑模型中，制定相應(yīng)的檢測規(guī)則，即可進(jìn)行碰撞檢測，碰撞檢測節(jié)點將自動生成截圖及包含相交部分長度，碰撞點三維坐標(biāo)等信息的詳細(xì)的檢測報告，便于查找碰撞的構(gòu)件和位置。通過碰撞檢測可以查找風(fēng)道水管是否相交、空調(diào)管道的高度是否合適等，在施工前避免不必要的錯誤，節(jié)省人力物力。

BIM與協(xié)同設(shè)計

目前我們所用的協(xié)同設(shè)計，很大程度上是指基于網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)計溝通交流手段，以及設(shè)計流程的組織管理形式。包括：通過CAD文件之間的外部參照，使得專業(yè)之間的數(shù)據(jù)得到可視化共享；通過網(wǎng)絡(luò)消息、視頻會議等手段，使設(shè)計團隊成員之間可以跨越部門、地域進(jìn)行成果交流、開展方案評審或討論設(shè)計變更；通過建立網(wǎng)絡(luò)資源庫，使設(shè)計者能夠獲得統(tǒng)一的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；通過網(wǎng)絡(luò)管理軟件的輔助，使項目組成員以特定角色登錄，可以保證成果的實時性及唯一性，并實現(xiàn)正確的設(shè)計流程管理等。

現(xiàn)在大量使用的基于二維CAD模式下的協(xié)同，更多的體現(xiàn)在制圖標(biāo)準(zhǔn)和文檔管理的協(xié)同，這是一種低技術(shù)含量的集成方式。雖然在一定程度上提高了效率，但對提高設(shè)計質(zhì)量，減少專業(yè)間的技術(shù)協(xié)同錯誤，其效果并不顯著。其原因在于二維CAD工作環(huán)境不能提供一個良好的協(xié)同工作平臺，二維CAD繪制的圖紙都是相對獨立的信息，不具有關(guān)聯(lián)性，例如平面、立面、剖面是無法被同步修改的。

而建筑信息化模型的出現(xiàn)，則從全新角度帶來了協(xié)同設(shè)計的革命。BIM以三維信息模型所形成的數(shù)據(jù)庫為基本集成平臺，模型中所有的數(shù)據(jù)信息都是相互關(guān)聯(lián)的，改變模型中的某一部分，所有與其相關(guān)的內(nèi)容都會發(fā)生相應(yīng)的變化。所以，在技術(shù)上更適合于協(xié)同工作的模式，甚至可以這樣說，BIM模型和協(xié)同設(shè)計是密不可分的，因為BIM使各專業(yè)基于同一個模型進(jìn)行工作，從而使真正意義上的三維集成協(xié)同設(shè)計成為可能，將徹底改變傳統(tǒng)的單兵作戰(zhàn)的工作方法和工作模式。

同時，由于BIM模型可以應(yīng)用于工程項目的全生命周期，所以，對于建筑設(shè)計企業(yè)、施工企業(yè)、發(fā)展商、物業(yè)管理單位以及各相關(guān)單位之間的協(xié)同提供了良好的協(xié)同工作的基礎(chǔ)。

同時，BIM不僅給設(shè)計人員提供一個三維實體模型，同時還提供包含了材料信息、工藝設(shè)備信息、進(jìn)度及成本信息等，這些信息的引入，使各專業(yè)均可以采用BIM模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析或者統(tǒng)計，使各專業(yè)間的協(xié)同達(dá)到更高的層次。

從這個意義上說，協(xié)同已經(jīng)不再是簡單的文件參照。可以說BIM技術(shù)將為未來協(xié)同設(shè)計提供底層支撐，大幅提升協(xié)同設(shè)計的技術(shù)含量。BIM模型帶來的不僅是技術(shù)，也將是新的工作流及新的行業(yè)慣例。

因此，未來的協(xié)同設(shè)計，將不再是單純意義上的設(shè)計交流、組織及管理手段，它將與BIM融合，成為設(shè)計手段本身的一部分。借助于BIM的技術(shù)優(yōu)勢，協(xié)同的范疇也將從單純的設(shè)計階段擴展到建筑全生命周期的設(shè)計、施工、運營、維護(hù)等各個方面。

（責(zé)任編輯：何雯麗）

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