建筑设计中BIM设计全过程协同应用研究

摘要：BIM技术在建筑设计工作当中的应用价值非常突出，且应用面非常广泛，BIM通过构建包含丰富信息的三维建筑模型，实现了设计、施工及运维各阶段的信息集成与共享，极大地提升了建筑项目的综合管理水平。本文通过案例分析和数据对比，揭示了BIM技术在建筑设计全过程协同应用的实际效果，评估了BIM技术在建筑设计全过程中带来的效益。通过深入研究，我们期望为建筑行业提供更为智能、高效、可持续的设计与规划方案，推动行业向数字化时代迈进。

关键词：建筑设计；BIM；协同优化

一、项目概况及个人作用

项目名称：富政工出【2020】59号杭州煌龙医药科技有限公司生命健康科技园项目。

项目所在地：杭州市富阳经济技术开发区。

建筑面积：39751.3㎡，其中地上：29571㎡，地下：10180.3㎡。

结构形式：钢筋混凝土框架。

建筑高度：55米，地上：研发主楼地上13层，配套用房9层，研发主楼4层，地下一层。

主要功能：研发功能。

个人作用：在项目经理管理下，与BIM中心研发组成项目组，负责建筑正向设计探究研发及对接项目建筑设计技术、施工技术等部分问题。

二、项目实施难点

1.实施难点：专业繁多，协调管理难度大

实施对策：运用BIM技术综合深化设备管线，合理优化施工顺序，是提升管理效率的核心。

2.项目设计复杂BIM深化难度高：项目整体设计相对复杂，存在复杂节点高支模以及设备闷顶层空间狭小等情况。

实施对策：运用BIM进行模架体系深化以及闷顶层设备关系排布等工作存在较大困难。

3.土方工程工期紧，管理难度大：本项目土方开挖阶段计划工期紧，土方量大。且项目周边缺少临时堆场；运土路线均需通过滨海西大道外运，交通压力大。

实施对策：运用BIM技术合理优化模拟土方开挖方案。

4.项目信息化集成效率低：本项目属于公建项目，专业设计参与单位较多，各专业图纸变更量大，协调效率低。

实施对策：利用BIM信息集成技术搭设项目信息化协同环境是提高管理协同效率的重点。

三、BIM设计应用剖析

1.投标阶段2021.04BIM辅助概预算

在技术标编制阶段，通过BIM模型提取对应工程量辅助商务标编制工作开展，常见工程量提取可包括：混凝土工程量、模板钢筋量、抹灰工程量等等，通过量的数值提取，又可进行资源计划制定。基于BIM进行施工现场平面布置、安全防护、工艺样板展示、施工方案模拟等应用，能够丰富投标内容，使得建设单位能够更直观的了解投标内容。

2.施工准备阶段2021.06BIM辅助场地策划

根据不同施工阶段，利用BIM技术对施工场地进行协调管理，检验施工场地布置的合理性，优化场地布置，指导现场实施。合理进行施工平面布置和施工交通组织，模拟塔吊运行，避免现场混乱。

3.施工阶段2021.08BIM辅助指挥建造

（1）建筑设计图纸三维图纸会审

在施工前通过三维软件，绘制3D现场综合平面布置，3D模型结合施工现场实际尺寸，立体展现施工现场布置情况，合理进行施工平面布置和施工交通组织，模拟塔吊运行，避免现场混乱[1]。

传统图纸会审：图纸→图纸。传统的图纸会审都是在二维图纸中进行图纸审查，难以发现空间上的问题。

BIM三维图纸会审：图纸→模型→优化图纸及优化模型。通过三维模型的创建，在过程中发现并解决二维设计中出现的错漏碰缺，最终出具优化后的图纸和模型。

（2）碰撞检测

碰撞检测是BIM技术应用过程中最能体现其应用价值的功能之一，不同专业间（建筑、结构、水、暖、电）的设计协同冲突检测，减少“错、漏、碰、缺”。

图1 碰撞检测前              图2 碰撞检测后

通过碰撞检测，共检查碰撞点3205条，其中315个碰撞点可留预处理，1485个碰撞点需机械拆除处理，1440个碰撞点通过图纸优化可避免。

土建图纸问题报告

通过BIM将整个项目汇总于模型中，以三维的可视化审图的方式提前发现平面图中的错误，相对于传统的2D审图更加直观清晰。95余处。

机电图纸问题报告

通过BIM模型的绘制，将水系统、风系统、电气系统完整地表达于模型中，能更清楚发现各区域交界处管线衔接问题，检查系统是否完整。110余处。

碰撞问题报告

在BIM中将土建模型和机电模型整合，能在设计过程中预先发现机电与土建的碰撞问题，能在施工前预先解决部分碰撞问题，对管线进行优化。140余处。

（3）净高分析

从空间整体布局与施工组织合理性出发，综合考虑室内净高，优化机电排布，并协调室内精装。

在净高满足要求时，通过对机电管线综合排布及竖向优化，使竖向净空提高200mm-500mm，管线排列整齐，空间占用小，使用净空得到提高。

（4）管线综合深化设计

管线综合深化设计方案需严格按照流程实施，确保BIM深化成果“过程可溯，方案可行，行之有效。

管综排布原则：本项目管综排布原则为在保证功能的情况下，通过管线翻弯、平移、合并等措施，使管线排布合理有序、美观简洁，以提高施工质量和生产效率，保证施工工期[2]。具体原则：弱电桥架贴梁排布，强电桥架与弱电桥架错层排布，水管位于桥架下方且高于风管。

管综优化效益：本项目管综专项技术方案深化提交深化方案126份，提交深化图纸458份，优化节点79处，单项节约工期37天，相关经济效益经核算约为65万元。

（5）机房深化

设备机房为项目施工质量重点管控区域，同时也是后期业主运用工作重点。设备机房优化原则为在满足合理施工空间、舒适检修空间的前提下，综合优化设备管线，力求整齐美观、排列有序、层次分明。

图3 生活水泵房BIM设计深化效果生活水泵房实际完成效果

（6）BIM+质量管理

在项目常规质量管控方面，为保证质量管控效果，设立质量防治样板。为保证质量控制效果，BIM组建立虚拟样板，并结合二维码的形式布置于质量通病节点处，加强交底效果。

图4 楼梯细部节点做法后浇带细部节点做法

4.竣工阶段2022.10BIM辅助竣工资料汇总

在施工前通过三维软件，绘制3D现场综合平面布置，3D模型结合施工现场实际尺寸，立体展现施工现场布置情况，合理进行施工平面布置和施工交通组织，模拟塔吊运行，避免现场混乱[3]。

5.运维阶段2022.12BIM辅助运维极端

项目模型信息流交付运维，实现数据生命周期内有效利用。

四、BIM设计应用效益与实践案例分析

1.经济效益

BIM基础技术应用，BIM辅助图纸审查，项目BIM图纸审查共提出1378处图纸问题，预先销项严重图纸问题68处，经科技部核算合计节约工期13天，减少返工节约施工成本20万左右。

专项技术方案深化，项目专项技术方案深化提交深化方案213份，深化图纸659份，深化节点（不含标准化节点）128处，经科技部核算，合计节约工期89天，经济效益151.3万元。

进度管理：运用BIM进度管理应用技术，极大提升进度管理工作效率。但因进度管理施工工期效益无法精确考量，故不计算节约工期时间。

质量管理：项目质量专项创优提升专项区域观感质量，保障过程施工质量；通过BIM深化节约专项施工工期24天，专项区域施工成本经核算增加23万元。

安全管理：分施工阶段对场内布置进行提前策划和转换资源，找出最优方案，提高场地使用效率，减少二次搬运及布置所产生的费用，经核算节约成本8万元。

信息化管理：BIM数据应用使项目100%管理层通过移动端获取数据。

本项目在施工总承包阶段通过合理运用BIM技术，确实贯彻BIM成果落地，项目实施结束后，BIM应用效益经项目各职能部门核算、项目商务部检验、公司商务部审核，确认各项效益如下：

经济效益：20+151.3+2+8-23=158.3万工期效益：89+13+24=126天

2.社会效益

管理创新：通过BIM技术在本项目工程总承包管理BIM应用的实践，总结出一套BIM技术总包项目管理实践经验，相关经验已总结成企业级标准在公司内部推广实施。

技术研发：通过总结实施过程中各BIM技术创新应用，经公司科技部组织，共计总结QC课题6项，工法1部，科技创新课题3项。

品牌增值：本项目通过实行以BIM推动项目管理的创新模式，秉承“以项目带动效益，以现场带动市场”的原则，为公司后续市场经营工作取得极大的帮助。

五、结语

建筑设计中BIM设计的应用，及时避免建筑设计中问题的发生，提前解决问题并具有指导施工的意义，缩短工期，降低了由于施工协调造成的成本增长和工期延误。BIM设计在建筑设计中起到了至关重要的作用和引领意义。

参考文献：

[1]王倩昕，伦荣鸿.基于BIM技术的协同平台在建筑设计质量管理中的应用研究[J].房地产世界，2023(18)：127-129.

[2]李怡憬.BIM技术在装配式建筑初步设计中的应用[J].大众标准化,2024,(04):163-165.

[3]王建强.BIM在复杂建筑项目中的多专业协同设计策略[J].建筑设计与管理,2022,41(6):34-39.