干货 | BIM在设计院的应用与推广
BIM从2008年开始逐渐被广泛提及，经过7年左右的时间BIM已然成为建筑行业内最炙手可热的词汇，无论从业主、设计、施工还是其他相关参建方都表现出了对BIM的极大关注与热情，从国家层面来讲，住建部《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》9处涉及到BIM技术，政策性的导向加速了BIM的普及与推广，近年来从地方到中央相关部门都在制定有关的BIM标准，规定性文件的相继出台会更加刺激BIM产业的进一步发展，但是在BIM的发展过程中，受市场需求的影响，出现了一些偏离BIM本质的现象，那么，从笔者作为设计师的角度来讲，如何真正的在设计中普及BIM，是每个设计院都无法回避的问题，而目前BIM的发展状况很大程度上是由市场的需求所决定的。
>> 主要需求
（1）BIM碰撞检测
这部分的主要需求就是在二维图纸（初步设计或施工图设计阶段的图纸）进行BIM建模，并找出图纸中存在的错、漏、碰、缺等设计问题，我们通常把这种方式成为“后BIM”，存在这种需求的主要原因是传统的二维设计存在着先天不足，本来建筑是以三维空间为主体的，但是传统的设计交付都是以二维图形作为交付物，在这个三维向二维转换过程中，多专业之间的协调很难保证，施工过程中又以二维图纸为蓝图进行施工，必然存在信息上的不对位，基本上目前的二维设计都或多或少存在着专业间的碰撞问题，相反，BIM借助直观的三维模型，预先能够检测出图纸中的碰撞，因此能够帮助减少设计中的错漏碰缺，从而提高设计质量，这一直观的成果非常得到业主的认可，也在很大程度上使得越来越多的项目都要求通过BIM来做碰撞检测，这一需求也促使行业产生了专门的BIM咨询公司，由于没有明确的市场收费及相关的制度限制，造成目前BIM咨询的混乱无序，而从事这一工作的相当一部分人没有专业背景，这就导致了部分检测的成果难以得到保证。
碰撞检测
（2）BIM咨询策划
虽然BIM已经有了多年的发展历史，但人员的技术和数量储备还不能达到整个行业中对于人才的需求，因此，大部分业主团队很难组建一支专门的BIM部门来管控项目的BIM工作，这就无形中要借助专门的BIM团队来帮助业主解决对于项目的BIM管控，这样的专门BIM咨询策划一般是编制项目的BIM实施标准，帮助业主检查各参建单位的BIM模型是否满足要求以及提供项目管理平台等工作，那么这就需要该咨询团队具备多专业多方向的人才，从而在前期、设计、施工中都能形成相对的把控，从目前来看，由于设计院欠缺施工和管理上的经验，很难独立完成上述工作。
>> 需求误区
现在很多人把建筑性能分析（采光、CFD模拟、疏散模拟、能耗模拟等）都归结到BIM内容下，很大程度上造成了混淆，认为这些性能分析就是BIM，其实这些分析没有BIM说法及平台时也在做，BIM的应用只能是说提供了一些模型分析接口（况且输出接口大部分都不完善），以SGM项目来说我们做了该项目的疏散模拟，但事实上疏散软件中计算并不是以模型边界为计算原则的，同时BIM模型导出时的双曲面等曲面模型，在分析软件中不能显示，因此在导出设置中，用方块代替曲面，并且在计算软件中要重新绘制疏散边界，才能计算，事实上这种模型与计算的结合多少存在秀的嫌疑。
市场需求在很大程度上决定了设计院的发展走向，作为设计院来说挣扎在传统设计与BIM设计之间，这一过程的时间长短和很多因素有关，但市场的需求会起决定作用。
BIM在设计院的应用应该说由来已久，只是早期的时候并没有BIM这一称呼，而代替的是三维辅助设计，从BIM目前的概念来看，BIM绝对不是一款软件的事情，因此通过模型来表达设计也是BIM概念的一部分。
>> 处理复杂建筑空间
BIM在设计上的应用最直接的体现在处理复杂空间的能力上，处理复杂空间包括空间造型、专业间的协调上，现在越来越多的建筑采用非欧几何形体，这对传统二维表达提出了挑战，二维图纸很难精确表达复杂建筑的造型空间，因此必须借助BIM来实现对空间的解释。
中国企业联合馆
在米兰世博会的中国企业馆中，尽管该馆建筑面积只有2000平方米左右，但空间非常复杂，围绕建筑核心有一圈从底到顶的环形坡道，在限高12米的限制下，要做三层空间，同时净高大部分要求在3米以上，如果不借助BIM的话，很难清除的表达各部分的空间关系，也很难清楚机电管线对净高的影响，所以该项目中，表皮的建模借助Rhino来完成，然后再在Revit中重建，内部空间的分隔及结构、机电等模型在Revit中来完成，很好的阐述了该建筑的空间状况，同时在多专业的协同过程中，及时能够调整设计，如为了满足净高的要求，很多机电设备要放在梁腔中，大多数管线需要穿梁，那么钢梁上的预留洞口必须借助三维来实现，同时钢结构深化后还要看深化后的模型和机电的关系能否满足空间要求，并不断调整以确保设计可行。
>> 管线综合
对于设计来说，最终空间的营造和管线的最终排布有非常直接的关系，传统二维设计中多是通过绘制剖面的管线综合图来完成的，但这些剖面只解决了该位置的管线排布，而实际情况是管线都是连通的，一个位置的排布情况不能代表其它位置这样排布也是合理的，同时还存在着机电管线直接的碰撞等设计问题，这也就是业主需要的碰撞检测基础上的进一步细化设计的要求。
上海中心大厦设备层结构模型
在上海中心大厦项目中，每15层的标准层上面有2层的设备层（包含避难空间），而这两层设备层同时也是结构的加强层，环带桁架和径向桁架、巨柱及核心筒剪力墙共同构成了该设备层的结构空间，同时作为设备层来说，机电设备非常多，管线不仅多，并且尺寸都比较巨大，在这样的空间环境下，单靠二维去解决管线排布是不可能的，借助BIM来直接进行管线综合，才能清楚的知道管线的排布及走向，并能确定管线的最终标高以及空间的最终净高等实际高度。
>> BIM三维设计
上文提及的BIM应用只能说是被动的BIM应用，多数是由业主的需求决定的，从长久的发展情况来看，BIM三维设计才是BIM技术应用的根本体现。
三维协同改变了专业间需要互相提资的情况，大家都在同一模型（或链接模型）中进行设计，能够直观并且快速的看到彼此间设计情况，进行及时有效的沟通，如传统项目中关于预留洞口的问题非常多，有的是忘记了留洞，有的是留了洞口，而实际施工时根本用不上，而借助BIM直接进行设计，能够很好的解决这一问题，并能把留洞洞口统计成清晰的列表，方便查找。
BIM三维设计不仅能减少设计问题，而且十分方便后期设计修改，因为三维设计的图纸是由模型生成的，模型的修改可以直接带动图纸的自动更新，联动设计是BIM的重要功能。
BIM三维设计还有一个非常重要的发展趋势就是无纸化设计，在上海市第一个无纸化实验性项目应用中，从设计到施工都是模型传递，并且在设计中考虑施工工序进行相应设计，如柱子通常设计是以高度来表示，而施工中的柱子是要按照楼层高度进行拆分的，楼板是安装施工浇筑顺序进行拆分的，这在某种程度上改变了传统的建造流程，在该项目中设计阶段施工方就参与进来，共同完成BIM设计，严格意义上来说这个模型很难界定是设计模型还是施工模型，但是对业主和项目推进来说，是非常有益的。
>> BIM推广中存在的问题
虽然BIM的应用有如此之多的好处，但目前设计院却未能普及使用，至少从接触和了解到的大部分设计院中BIM的应用情况来看，BIM的推广并没有想象中的乐观。分析原如下。
首先，设计时间上不允许，近年来我国建设行业发展非常迅猛，开发的节奏异常之快，设计时间非常之短，而目前情况是设计师一般应用BIM设计的时间要比传统的设计时间长，具体增加的时间和设计师使用BIM的熟练程度有关，同时原来二维设计不考虑的问题，在三维设计中都要解决，这也增加了设计的时间和周期。
其次，目前的设计取费标准与设计分配标准很难做到所有的项目都用BIM来做。多年来物价不断上涨，但国家规定的设计取费还参照02年的勘察设计收费标准，并且随着市场竞争，这一取费标准还在不断打折，那么用BIM做设计增加了设计工作量，但是没有相应的取费标准。另外，设计院内部的分配方式也要调整，以机电设计的工作量来看，传统设计，一般机电工程师在相同的时间（相对建筑设计的时间）可以完成2到3个项目，现在如果用BIM设计一般只能完成1个项目，分配标准必然会受到影响。
此外，目前应用软件发展也不是十分成熟，尽管目前可称得上是BIM的软件很多，但软件间信息的传递存在很多问题，同样也制约着BIM的发展。
>> 推广BIM的重要原因
既然存在很多制约因素，那么为什么还要推广BIM呢？首先，三维设计是设计的本源，建筑空间的三维特质决定了其必然走向三维设计，原来不采用三维设计是应用工具不够完善，如今在技术不断的更新下，实现这一目标的工具越来越多，也越来越成熟，那么反过来会要求三维设计的发展。其次，社会对精细化设计的要求会越来越高，随着我国建设规模和速度上的不断降速以及国家对于工程浪费等现象的管理，建设行业行之有效的方法就是精细化设计，减少错漏碰缺，减少返工等现象，避免工程浪费，这必然决定设计市场会逐步走向精品化的市场，也必然会借助BIM手段来实现。
>> 推广BIM的主要思路
目前市场的需求决定着设计院BIM的推广，因此如何在市场因素下推广BIM应用是重点。首先，在市场的碰撞检测和管线综合的需求下，成立专门的BIM组还是很有必要的（目前大多数设计院都有），但是这个专门的BIM组，笔者建议应由专门的设计人员组建，这样通过市场的需求，这些人员很快能掌握BIM技能，同时通过定期调换人员的方式，越来越多地培养设计人员的BIM能力，同时也能完成市场对BIM的主要需求。其次，三维项目的应用，选取合适的项目（时间、取费较合理）作为突破口，通过项目要求参与的设计师使用BIM，这样能够快速提高及培养相当一部分设计师的BIM能力，一旦有了BIM使用上的经验积累，工作效率会逐渐提升，品质也会越来越高，从而带动设计人员的积极性。此外，在设计院的内部分配管理上，要重新考核各专业间的设计工作量，调整分配比例，相信一个合理的分配机制必然能提高BIM应用的积极性。
BIM的应用必然是未来设计发展的方向。作为设计院来说，尽快推广BIM是提高设计品质、提升设计竞争力的有效手段。
张东升
现任同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司技术发展部BIM技术总监，从事BIM相关工作6年，主要代表作品：上海中心大厦、上海国际旅游管理中心、SOHO古北、静安大厦等项目。上海市建筑学会BIM专业委员会秘书长，参与了国家BIM标准《建筑工程设计信息模型交付标准》以及《建筑工程设计信息模型制图标准》的编制工作。同时，也参与了《上海市建筑信息模型应用标准》的编制。
张峥
国家一级注册结构工程师，现任同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司技术发展部副主任。从事超高层综合体建筑以及体育、会展、文化、交通建筑大跨度复杂钢结构的设计、研发与咨询工作。完成众多有影响力的大型复杂工程项目，如上海中心大厦（632米）、2008奥运会北京大学体育馆、东方体育中心、济宁体育中心、常熟体育中心、上海世博会西班牙馆、长沙国际会展中心、绿地郑州会展城、南水北调博物馆、绍兴金沙休闲中心山水馆、半山半岛博物馆、刘海粟美术馆、高铁兰州西站、重庆西站等。
注：本文刊于《建筑技艺》2015年10月刊。