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BIM协同设计与传统设计在实际工程应用中的对比分析

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吕布李文盛肖桃李

摘要：为了探究如何将BIM技术协同设计应用于实际工程项目设计中，明确协同设计和传统设计的差异，以一实际工程为例，通过构建合适的BIM协同设计模式对项目进行设计，同时采用传统协同设计方式设计。将两种方式在设计过程中遇到的问题进行对比分析，找出协同设计运用优缺点，并给出了适合项目协同设计解决问题的建议，为其他工程项目构建协同设计提供一些参考借鉴。

Abstract： In order to explore how to apply BIM technology collaborative design to practical project design， taking a practical project as an example， the project is designed by constructing a suitable BIM collaborative design pattern， and the traditional collaborative design method is designed. This paper compares and analyses the problems encountered in the two ways in the process of design， finds out the advantages and disadvantages of the cooperative design， and gives some suggestions to solve the problems in the collaborative design of the project， and provides some reference for the construction of the collaborative design for other projects.

关键词：BIM技术;协同设计;工程项目

Key words： BIM technology;collaborative design;engineering project

中图分类号：TU201.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2019）10-0181-04

0 ?引言

传统的设计方式面临着多部门难协调、信息传递丢失严重等情况，这就导致工作效率低、设计难度增大，设计结果难以满足工程项目对设计的要求。基于BIM技术的协同设计具有集成性、共享性、可视化等特点，这就恰好解决了当前面临的问题。当前国内对于BIM技术应用有着大量的研究报告，如周永民[1]、吴永伟[2]、蒋凤昌[3]等对BIM技术在实际中的应用做出了较为全面的应用研究报告;宝琦[4]、冯涛[5]等阐述了协同设计方式和流程;张燕[6]对BIM协同设计的在实际工程设计中应用与传统设计方式进行了对比分析，明确的指出了协同设计的优缺点。而将BIM协同设计与传统设计同时应用于工程实例中进行具体的对比分析研究报告较少。基于当前研究存在的一些不足，选择“22号学生公寓”项目采用传统设计方式进行设计，同时采用构建适合该项目的BIM协同设计模式进行项目设计，将两种设计方法进行了对比分析，发现协同设计在实际应用过程中存在的具体问题并给出了解决问题的方式。为其他工程项目在协同设计应用探究方面提供一些参考和借鉴，丰富协同设计内容。

1 ?项目介绍

1.1 工程概况

项目总建筑面积约2.35万平方米，主体为框架结构，由五个部分组成，呈“H”字型如图1，中部连接体部分地上五层地下蓄水池一层，其它地下架空、地上六层。

1.2 设计方式

本项目按照传统方式设计的同时依托新成立的BIM中心对该项目进行基于BIM技术的协同设计，将两种不同的设计方式在设计过程中遇到的问题进行对比分析，找出问题所在，解決关键性问题。

2 ?传统工作模式在实际应用中的不足

CAD具有对电脑要求较低、各专业间文件转化简单、人员操作熟练等优点。但传统建筑工程设计一直是在二维上对三维进行设计表达，设计人员需要花大量时间进行绘图、修图工作。在工程设计的过程中经常会因为甲方的需求变更、尺寸的变化等都会使设计方案的发生变化[4]。在专业内修改平、立、剖三者之一则需要“牵一发而动全身”，是一件分繁琐的工作。同时设计单位存在一种较为常见的情况：各专业、各部门在处理各自问题时已经非常熟练，配合也比较默契[7]，但由于各专业之间的设计数据不能够及时传递共享，在各专业之间交叉工作的时候却出现工作效率低、反复更改，最终施工时还是会有许多的偏差错误，这样不仅降低了工作效率而且造成资源浪费。本项目在采用传统设计的过程中出现了多处专业之间不协调的问题。特别是消防水池与坡屋面设计部分，由于建筑结构复杂，出现结构与建筑相冲突、结构与管线相冲突等问题，若不是在反复审核校对的情况下是很难发现问题的存在。同时各专业之间沟通不及时、沟通问题遗漏、某专业出问题则其他专业也需要进行相应更改等状况。如图2所示，建筑预留孔洞与结构暗梁彼此冲突。

3 ?基于BIM技术的协同设计工作模式

3.1 基于BIM技术的协同设计工作模式介绍

协同设计是BIM技术的核心功能之一，具有可视化、协调性、可出图性等特征。以Revit软件的协同工作模式为例，其协同设计主要包含了两种模式：①工作集：工作集是通过网络共享的形式实现各专业设计实时更新、互动设计，管理人员可根据需求、人事变动等情况实时更改设计人员权限;②链接：链接类似于CAD衬图，是最容易实现的数据级协同方式，其主要是通过模型文件链接到Revit工作界面[5]，具有对计算机性能要求低、简洁、易上手等特点。目前大多数设计单位根据配置能力及工程大小通常以两种方式混合的方式进行。

3.2 协同设计工作模式的构建与应用

根据项目特点，采用工作集和链接两种方式混合使用的工作模式。将项目拆分成五个区分别设计，再通过链接的方式对项目的五个部分进行组合，如图3所示。单个区域内采用链接与工作集的混合工作模式，具體分配方式及工作模式见协作示意如图4所示。

3.3 基于BIM技术的协同设计工作模式优劣

本项目在采用BIM协同的方式进行设计的过程中发现，协同设计能够良好的改善了工作协同环境，并且通过工作集，项目负责人能对及时的对项目设计进行人员调配权限管理。设计专业之间能够通过局域网进行信息共享和协同设计，极大地提高了沟通效率，减少了专业间、专业内潜在的冲突，使整个项目在设计阶段能够一致的进行[8]。通过三维可视化为甲方、设计参与人员提供直观、清晰、同步沟通协作的信息共享平台[9]，解决了大量传统二维设计无法准确预判断的问题，及时发现设计问题并对设计进行修正，如图5所示，在传统设计中出现建筑预留孔洞与结构暗梁彼此冲突的问题能够简单快速的发现，在不影响结构安全的情况下对剪力墙中的暗梁高度局部减小300mm，从而保证预留孔洞不被暗梁阻挡。借助碰撞检测能够迅速便捷的发现设计中存在的缺陷，如图6所示使用Navisworks软件碰撞检测到墙与排水沟的冲突，后期通过调整排水沟的位置解决了该问题。但是在本项目设计期间发现，工作前期投入大，需要设计人员制定相应的族文件。随着工作深度的加大，中心文件也逐渐变大，经常出现卡顿、死机情况;同时也出现了设计人员未能及时同步中心文件导致一部分工作需要重做，专业内部设计人员保存文件格式不兼容，软件间数据转换丢失等情况。

4 ?两种设计方式对比分析与问题解决方式

4.1 两种设计方式的对比分析

通过对同一项目采用两种设计方式进行设计，比较其各自在设计过程中产生的问题，协同设计的优点就尤为突出，协同设计能够较好的解决设计过程中专业内以及各专业间协同问题，及时的发现、解决问题，极大地提高了协同设计效率。但在设计熟练度方面协同设计人员对软件使用熟练度没有传统设计人员高，同时BIM设计人员在实际工程设计方面没有传统设计人员的经验充足;在管理方面，传统模式管理十分成熟而对协同设计工作模式管理缺乏相应的管理制度;在硬件设施方面，传统设计对电脑要求较低，协同设计模式下随着项目协同设计的加深电脑配置较低不适用，配套软件不能够完好的相互兼容;在软件间文件相互转换方面，目前BIM相关软件都能够将自己的模型文件数据转换成国际IFC数据标准，但是各种软件的数据导出水平参差不齐，软件间的IFC数据识别水平也有非常大的差别，这就导致在信息信息传递的时候会造成一部分信息流失[10]，而传统设计使用文件格式单一多为dwg格式，文件转换只需进行版本高低转换，操作快速便捷。同时，传统设计手段在审图阶段很难发现设计存在的各种问题，而基于BIM的协同设计得到的模型文件可以快速地进行模型碰撞检测及时发现问题。

4.2 协同设计问题解决方式

BIM在我国虽已发展近十五年了，但是任何技术从理念发展完善到实际运用往往需要经历一个较为漫长的过程。并且根据当前BIM发展出现的多种状况表明该过程在我国可能要更长一些[11]。通过对实际操作中所遇到的问题分析，要想解决协同设计在实际工程应用中出现的问题可以从以下几个方面着手：①加强对BIM人才的培养与经验累积;②制定适合自己设计单位的BIM协同设计流程及规则;③更新企业的硬件设施;④根据单位实际情况选择适合的套协同设计软件，有能力的可以自编一些数据转换插件填补BIM软件数据转换缺陷。

5 ?结论

借助协同设计的可视性、参数化、集成性、设计数据实时交换等特点使很不易察觉、潜在的设计问题能够前置到设计阶段，减少因前期设计问题而引起项目施工阶段对设计变更的次数，从而保证持续有效的建造工程项目[12]。通过对当前传统设计模式与BIM协同设计模式的对比分析，找出了协同设计在实际工程应用中存在的问题，并给出了合适的解决建议。

参考文献：

[1]周永明，寇广辉，苏浩.广州琶洲眼项目BIM综合应用技术总结[J].土木建筑工程信息技术，2016，8（2）：23-31.

[2]吴永伟，乔会丹，邰冶，等.BIM技术在深圳湾科技生态园中的应用[J].施工技术，2017（s1）：479-482.

[3]蒋凤昌，周桂香，李永奎，等.上海市胸科医院科教综合楼设计阶段的BIM应用[J].工业建筑，2018（2）.

[4]宝琦.基于BIM的工业建筑协同设计[J].工业建筑，2010（s1）：84-86.

[6]张艳，陆叶.BIM协同设计与传统建筑设计的对比分析[J].工程经济，2018（1）.

[7]刘程.基于BIM平台的协同设计研究[D].山东建筑大学，2017.

[5]冯涛，姬晨辉.基于BIM的建筑协同设计研究[J].工程经济，2016，26（1）：36-40.

[8]Holness G V R. BIM Building Information Modeling gaining momentum[J]. ：American Societyof Heating， Refrigerating，andAir-ConditioningEngineers，Inc. 2008， 50（6）：28-30，32，34，36，38-40.

[9]杨骐麟.基于BIM的可视化协同设计应用研究[D].西南交通大学，2016.

[10]邓雪原.CAD、BIM与协同研究[J].土木建筑工程信息技术，2013，5（5）：20-25.

[11]陈宇军，刘玉龙.BIM协同设计的现状及未来[J].中国建设信息化，2010（4）：26-29.

[12]孙兆杰，谷岩，韩文帅，等.建筑信息建模技术在物流仓库设计中的应用[J].工业建筑，2017，47（4）：30-33.

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