方案构思对设计工具的要求是便捷与流畅。建筑师常用工具有草图、实体模型、计算机模型（造型工具）。
没有计算机的时候，怎么做方案设计？构思时，建筑师脑子里想象建筑的形象，手里绘制草图，有时候参照曾经见过的建筑，也会用手勾画出建筑的模样。因为是手绘，我们可以有所选择，所以画出的一定是我们的关注点。这就是为什么建筑学本科教育之初要训练手绘草图的能力，其目的是能够随心所欲地表达设计想法。线条最好流畅，因为想法总是稍纵即逝。
在方案构思阶段引入计算机，可用在以下几个方面：作为造型工具，可视化设计，分析形体关系，特别是复杂形体的推敲；模式化、构件化设计，体现计算机处理重复数据的高效性；算法生成设计。
其中，BIM作为造型工具是目前应用最为广泛的，在软件的三维可视化环境下结合参数化设计的几何驱动或特征模型造型，建筑师能交互式设计建筑形体，预先体验建筑空间。
（一）在构思前期对设计信息与设计条件的整理分析
在概念构思的前期，设计师面临着来自项目场地、气象气候、规划条件的大量的设计信息。对这些信息的分析反馈与整理对设计师来说是非常有价值的。
设计师可利用BIM技术平台结合GIS及相关的分析软件对设计条件进行判断、整理、分析，在这些信息中找到关注点，充分利用各种已知条件，在设计的最初阶段就朝着最有效的方向努力并做出适当的决定，从而避免潜在的失误。以下试举几例说明。
1.地形分析
在地形复杂的情况下，详细的地形分析是进行规划设计的首要条件。利用BIM结合GIS技术可以快速地对地形进行空间分析，如高程、坡度和坡向分析，并能在设计山地建筑时进行一些初步探索，提供一些新的方法和思路。利用高程分析图、地形分析图，通过不同的色调表示不同的高度，可对整个地形有一个整体的直观的印象。利用GIS建模并绘制坡度分析图，可以表达和了解某一特殊地形结构，能为某一地区不同坡度的土地利用方式提供依据。也可以利用GIS绘制坡向分析图，将地面坡度的朝向用不同色调表示。坡向影响到建筑的采光、通风。如在炎热地区，建筑宜建在面对主导风向、背对日照的地方；而在寒冷地区，宜建在面对日照、背对主导风向的地方（见图5-1）。
利用GIS模拟技术可以很快且方便地生成透视图，供设计者从不同的角度观察地形的起伏变化和不同建筑间的体量关系。而且，GIS模型可以作为进一步设计的基础数据传输到下一步工作的软件中。
2.景观视线及可视度分析
规划可视度是指周围一定范围内的区域中对指定建筑物的可见程度。其影响因素包括周围环境的形态和建筑本身的几何特征。规划可视度特别适合于复杂的旧城改造、重要的地标性建筑和对景观视线有较高要求的建筑设计（见图5-2）。建筑师在前期的方案推敲过程中可以随时通过BIM进行可视度分析，找出遮挡严重的区域，并有针对性地做出修改和优化。
3.场地自然通风条件与潜力分析
利用相关软件对场地自然通风条件及潜力进行分析，以便为建筑的布局、朝向等设计提供依据（见图5-3）。
4.设计条件的整合与管理
图5-1 某建筑日照分析图
建筑师在设计的开始阶段要接触大量的设计资料，利用BIM技术结合Affinity或Onuma Planning System等软件，可对收集到的信息进行存储与管理（图5-4），并在设计过程随时调用及验证。
图5-2 可视度分析图
图5-3 BIM建筑通风模拟(www.xing528.com)
图5-4 建筑信息管理
（二）BIM方案创作的变化
1.从手工绘图到电子绘图
在BIM技术出现之前，CAD技术的普及推广使建筑师、工程师从手工绘图走向电子绘图。甩掉图板，将纸质图纸转换为计算机中的二维数据的创建，改变了传统的生产模式，把工程设计人员从手工绘图和计算中解放出来，成倍提高了生产效率，缩短设计周期。BIM技术进一步推进了工程信息的电子数据化。
2.从二维设计到三维设计
二维设计实质上是将一个物体分解成平、立、剖面等不同的片段进行研究，然后通过大脑的综合思维能力形成完整的判断，完成设计。把三维的建筑空间通过二维图纸进行表达，是人类设计思维的一个进步，可以使设计师用较简单的方法操作复杂建筑的设计。但从深层次看，这也反映了设计工具的局限性，用二维图纸反映现实世界的三维实体，只是权宜之计。
在计算机三维技术出现之前，建筑师只能依靠透视草图或实体模型研究三维空间。这些工具有其优势，也有不足之处。如绘制草图能够随心所欲地流畅地表达设计想法、表达建筑师所关注的部分，但是在准确性和空间整体性上受到限制；实体模型在研究外部形态时作用较大，而要研究内部空间形态就不方便了，难以提供对空间序列关系的人视点的直观体验和表达。
建筑信息模型采用虚拟现实物体的方式，以三维设计思维为基础，将传统的二维图纸完全转化为计算机的工作，让电脑代替人脑完成三维与二维之间的思维转化。这样，设计师可以更加关注设计本身，不再为绘制二维图纸耗费精力，二维与三维的界限在建筑信息模型中逐渐模糊。实体模型设计的弊端在建筑信息模型中也得到了解决，二维数字技术将外观模型与空间形态和序列的研究统一起来。建筑师可以通过设置相机进行人视点的各个空间推敲，也可以通过软件进行虚拟现实仿真或快捷地制作出动画进行空间序列的研究。
3.从形式与功能相分离到整体化的空间设计
传统的设计方法大致可分为两种：一种是先设计二维的平面功能布局，然后结合平面布局设计二维立面，最后再建立三维模型进一步调整造型；另一种是先从三维造型出发确定形体之后，再使用二维CAD绘制相应的平、立面。这两种设计方法都有一个共同的缺陷，那就是建筑空间被设计者从设计过程中剥离出去，成为概念设计阶段并不重要的内容，关注的只是建筑平面功能和形象。实际上，空间对现代建筑而言并不是平面功能与建筑外表皮围合而成的副产品，而是一种控制建筑设计方法。
对于古典建筑，空间基本是静态的左右对称，创造和谐而统一的立面是其关注的主要内容。立面法则不仅是古典建筑设计的原则，而且是用来控制建筑的重要设计方法。例如，古典建筑立面渲染图，并不只是表现图的概念，它是建筑师的设计方法和工具。现代建筑破除了古典建筑的种种信条，建立起了新的建筑语言。对空间的探索一度成为现代建筑探索的主题。在现代建筑中，空间同样上升为一种控制建筑的设计方法而存在。
然而在当今一些建筑师的设计中，空间一直没能成为一种控制建筑的方法。由于设计工具的限制，建筑师无法在较短的设计周期内去研究和推敲空间，更难以用空间来控制设计。这使得目前较多的建筑师仍然在用“立面”的方法控制建筑。建筑信息模型的出现为我们改变这种状况提供了可能性。在建筑信息模型中，建筑室内空间、室外空间、建筑表皮、平面功能都可以被整合成一个相互关联的逻辑系统。当在布置平面时，已经在同步设计建筑空间，而空间又可以被直观地反映在表皮上，这样空间与表皮可以共同形成建筑的立面。
4.从传统空间组合到非线性参数化设计
美国建筑师罗伯特·文丘里在他影响深远的著作《建筑的复杂性与矛盾性》中指出，只有当实际用途和空间的内、外部力量交汇的时候，才能创造出真正的建筑。这种相互作用是建筑形式产生的一个基本动力。建筑形式简单地说，是由空间、形体、轮廓、虚实、凹凸、色彩、质地、装饰等种种要素集合而形成的复合的概念。其中与功能有直接联系的形式要素则是空间，“埏埴以为器，当其无，有器之用。凿户牖以为室，当其无，有室之用。故有之以为利，无之以为用”表明了建筑被人所用的正是它的空间。所谓内容决定形式，空间表现在建筑中主要就是指建筑功能要求与之相适应的空间形式。因此，在现代建筑设计中，空间设计一直是形式设计的主导。然而，由于能力和工具的限制，在千变万化、错综复杂的空间组合形式中，建筑师往往只能通过交通组织空间、空间互相嵌套等典型性组合方式来达到合理的布局，直到非线性参数化设计与算法生成设计的出现。
对于建筑设计而言，参数化设计并不是一个新的概念，甚至可以说是历史悠久。一些古典参数化方法被用在金字塔、拱券等建筑中，经典的参数化方法有黄金分割、裴波那契数列、泰森多边形等。这些数学方法一直被使用了好几个世纪，直到20世纪70年代中期，计算机被引入各个行业的设计领域中，参数化设计才真正得以全面发展和推广。
20世纪80年代兴起的复杂性科学理论同样在建筑艺术领域改变了人们对城市和生活的认识。随着复杂性设计思维的发展，建筑师已无法根据传统的设计模式来反映设计思想和表达设计成果。此时，他们开始将目光转向尖端科技领域，将参数化几何控制技术引入建筑设计领域。参数化几何控制技术可以充分结合设计者与数字技术的智能力量来实现对集合符号的生成、测评、修正和优化，从而得到更加符合设计者、使用者和环境要求的建筑形态。引入参数对建筑设计思维的意义还表现在可变参数造成的开放的设计成果，满足了建筑师对多种可预见因素的参与，并使设计的客观性加强，使几何形态的生成成为参数控制的结果。通过设计程序的作用，输入参数控制值就可以在变化中生成形态，甚至生成可控制但不可预见的几何形态。在建造方面，它解决了标准化与单独定制的矛盾，借助智能工具，利用参数化手段，提高了异形构件的生产效率，降低了造价。
目前，参数化技术大致可分为以下三种方法：基于几何约束的数学方法；基于几何原理的人工智能方法；基于特征模型的造型方法。其中，后两种方法又被称为“非线性参数化设计”方法。“非线性”一词来自于非线性科学，即复杂科学，它与发源于牛顿原理的现代经典线性科学不同，可以对动态、不规则、自组织、远离平衡状态等现象进行合理的阐述，是人类对自然及社会的一种全新的认识理论。正如尼尔·林奇所说，“计算机已经不仅是辅助设计……如今变成直接衍生出设计”。
以瑞士CAAD研究组Markus Braach编写规划生成代码的荷兰Heerhugowaard项目为例，项目总面积将近70公顷。现行的荷兰建设计划框架有清晰的定义和许多固定的参数，如建设地块的组合、不同房屋类型的大小、公共开发空间的量以及街道和人行步道的布局等。该项目需要在九十块地块上布置247栋住宅，是一个完全通过计算机程序生成的计算机辅助设计应用实践。
图5-5 BIM模型无纸化建造
由于地下水的状况和土壤条件等地质情况都不尽相同，待规划地块被分为三部分，在某些地块可以构筑建筑物，而地质状况差的地块则不能利用。这导致每个地块均存在着位置、大小等不同的设计条件，住宅类型比例也需要分块计算。生成软件能够从发展中的某个角落开始，且不失对整体指标的把控。在建设成本或住房数量控制上，程序适应不断变化的条件，并且布局方案随着参数的改变动态生成。
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