BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

譚芳

【摘要】在建筑設(shè)計(jì)行業(yè)，建筑設(shè)計(jì)不僅是一種藝術(shù)創(chuàng)作，更是一個(gè)涉及多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域、綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。它包含的大量信息需要強(qiáng)有力的技術(shù)手段去采集、分類、分析、檢索和傳輸；而建筑信息模型BIM技術(shù)作為數(shù)字建筑技術(shù)中出現(xiàn)的新概念、新理念和新技術(shù)，將為建筑設(shè)計(jì)的進(jìn)步提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。本文深入研究了BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，希望為促進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)； 住宅建筑設(shè)計(jì)； 建筑信息模型

前言

信息技術(shù)日新月異的發(fā)展，有力地推進(jìn)了各個(gè)行業(yè)的技術(shù)水平、管理能力的提升。BIM是隨著信息技術(shù)在建筑行業(yè)中應(yīng)用的深入和發(fā)展而出現(xiàn)的，將數(shù)字化的三維建筑模型作為核心應(yīng)用于建設(shè)工程的設(shè)計(jì)、施工等過(guò)程中的一種工作方法。住宅建筑作為建筑業(yè)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)水平的提高既有利于推動(dòng)社會(huì)發(fā)展，又促進(jìn)了人們的生活交流，引入BIM技術(shù)，可以由二維到三維，由圖形到建筑信息模型，從而徹底改變建設(shè)工程設(shè)計(jì)信息的創(chuàng)建過(guò)程，能夠有效的推進(jìn)建設(shè)工程設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1.建筑信息模型理論研究.

1.1BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）三維設(shè)計(jì)：BIM技術(shù)可以應(yīng)用于可持續(xù)設(shè)計(jì)，其能夠幫助進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)和分析。參數(shù)化建筑信息模型提供了極其完整的相互關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)信息，并達(dá)到必要的詳細(xì)度和可信度，能在設(shè)計(jì)階段的前期完成相應(yīng)的建筑能源和建筑光源等的分析.

（2）可視設(shè)計(jì)：參數(shù)化的建筑信息模型，可以較為容易地作為一個(gè)模擬工具，在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)可視化施工過(guò)程和順序的模擬，可使項(xiàng)目參與各方尤其是業(yè)主和最終用戶在項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)階段，就可以對(duì)建筑產(chǎn)品及其實(shí)施過(guò)程有直觀的感受，便于方案比較和選擇。

（3）多個(gè)專業(yè)在同一平臺(tái)上設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高效的協(xié)同設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)變更：計(jì)算與繪圖的融合能夠?qū)崿F(xiàn)一處修改，處處更新。

（4）實(shí)現(xiàn)信息化建筑設(shè)計(jì)，采用參數(shù)化建筑模型系統(tǒng)和設(shè)計(jì)工具，能夠幫助提高設(shè)計(jì)決策的準(zhǔn)確度，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提高設(shè)計(jì)的效率[1]。

（5）采用階段協(xié)同設(shè)計(jì)，能夠減少錯(cuò)漏碰缺，提高圖紙質(zhì)量。并且可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)工程量并生成材料表。

此外還能夠?qū)崿F(xiàn)建筑能耗模擬分析，室內(nèi)舒適度模擬分析，建筑光環(huán)境分析等，有力的支持整個(gè)項(xiàng)目向綠色節(jié)能環(huán)保可持續(xù)的方向發(fā)展。

1.2BIM設(shè)計(jì)軟件的技術(shù)特點(diǎn)

（1）構(gòu)件關(guān)聯(lián)變化、智能聯(lián)動(dòng)、相互協(xié)調(diào)

BIM設(shè)計(jì)軟件立足于數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的技術(shù)上進(jìn)行三維建模，模型中的構(gòu)件之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。例如模型中的屋頂是和墻相連的，如果要把屋頂升高。墻的高度就會(huì)隨即發(fā)生改變，也跟著變高。又如，門(mén)和窗都是開(kāi)在墻上的，如果把模型中的墻平移1m，墻上的門(mén)和窗也同時(shí)跟著按相同方向平移1m；如果把模型中的墻刪除，墻上的門(mén)和窗馬上也被刪除，而不會(huì)出現(xiàn)墻被刪除了而窗還懸在半空的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。

（2）實(shí)現(xiàn)信息共享、協(xié)同工作

BIM技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程甚至在整個(gè)建筑工程生命周期中的計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作提供了重要的保證。這樣，就可以以BIM為核心構(gòu)建協(xié)同工作平臺(tái)，使不同專業(yè)的、甚至是身處異地的設(shè)計(jì)人員都能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在同一個(gè)建筑模型上展開(kāi)協(xié)同設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)能夠協(xié)調(diào)地進(jìn)行。例如，在住宅小區(qū)設(shè)計(jì)中時(shí)，利用這個(gè)平臺(tái)可以檢查建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備平面圖布置有沒(méi)有沖突，樓層高度是否適宜；樓梯布置與其他設(shè)計(jì)布置及是否協(xié)調(diào)；建筑物空調(diào)、給排水等各種管道布置與梁柱位置有沒(méi)有沖突和碰撞；玻璃幕墻布置與其他設(shè)計(jì)布置是否協(xié)調(diào)等。這就避免了使用二維CAD軟件搞建筑設(shè)計(jì)時(shí)容易出現(xiàn)的不同視圖、不同專業(yè)設(shè)計(jì)圖不一致的現(xiàn)象[3]。

2.基于BIM的住宅建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)用實(shí)踐

2.1工程概況

某高層住宅小區(qū)的施工團(tuán)隊(duì)再設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方案時(shí)，除了工程階段的施工管理需求外，建造完成后的物業(yè)管理更為重要。因此，該團(tuán)隊(duì)期望用信息化的方法來(lái)改善現(xiàn)行作業(yè)模式，以提升業(yè)務(wù)管理效能及統(tǒng)合項(xiàng)目的管理效能，從領(lǐng)導(dǎo)階層開(kāi)始由上而下積極地引入BIM技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)新型建模方法。

本項(xiàng)目BIM技術(shù)服務(wù)由于時(shí)間緊迫，在設(shè)計(jì)時(shí)B1層與1層將同時(shí)建造，并在施工作業(yè)展開(kāi)前對(duì)BIM建模作業(yè)進(jìn)行逐項(xiàng)檢查，通過(guò)BIM模型改善建筑、結(jié)構(gòu)及機(jī)電之間的沖突與不合理之處，提出改善建議方案，提升空間效益。

2.2BIM建橫

（1）BIM模型檔案架構(gòu)

BIM模型檔案架構(gòu)分為三個(gè)專業(yè)界面，即建筑、結(jié)構(gòu)及機(jī)電，其中機(jī)電部分最為復(fù)雜，包含多項(xiàng)子系統(tǒng)：電力、電信、給水、消防及排水。三個(gè)專業(yè)匯總的BIM模型檔案龐大，BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)采用Navisworks整合眾多系統(tǒng)，進(jìn)行可視化溝通及沖突檢查等應(yīng)用。并依據(jù)專業(yè)及子系統(tǒng)分項(xiàng)執(zhí)行項(xiàng)目，并成立網(wǎng)絡(luò)工作平臺(tái)，發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)樣板文件及組件模型庫(kù)，所有建模都依據(jù)BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)規(guī)劃的BIM作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，確保項(xiàng)目成員制作模型的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，檔案能互相連接及同步，減少人為溝通及傳遞的錯(cuò)誤。

（2）基礎(chǔ)模型建模

基礎(chǔ)模型包括建筑及結(jié)構(gòu)模型。建造模型的目的是在進(jìn)行機(jī)電沖突檢查時(shí)，有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可怍參考，使沖突檢查發(fā)揮效益。在建筑模型中建立基礎(chǔ)、筏基、擋土墻、混凝土柱梁、鋼結(jié)構(gòu)柱梁、樓板、剪力墻、樓梯、門(mén)及窗等組件，再按照設(shè)計(jì)發(fā)包圖建造BIM模型。依據(jù)樓層及專業(yè)類別配置檔案，減少編輯作業(yè)造成的計(jì)算機(jī)效能無(wú)法負(fù)荷，提升作業(yè)時(shí)效。

2.3設(shè)計(jì)應(yīng)用效益分析

（1）管線硬碰撞

本項(xiàng)目地下室頂棚設(shè)有兩處降板區(qū)，前段及后段分別為15cm及30cm，但機(jī)電管線配置工程師畢未了解建筑師規(guī)劃的降板區(qū)，仍依照一般高層來(lái)配置電纜橋架及母線槽。在對(duì)BIM模型進(jìn)行沖突檢查時(shí)，梁與管線處就檢查出了上百處的沖突。大部分的管線是等進(jìn)場(chǎng)施工時(shí)現(xiàn)場(chǎng)自行調(diào)整裁切的，遇到?jīng)_突由工人直接修改路徑，但母線槽模鑄式總線是工廠訂制的，運(yùn)至工地只能直接安裝，若施工圖未能事先精確地規(guī)劃，遇到管線沖突時(shí)，則必須重新訂制，徒增工期及費(fèi)用。

（2）業(yè)務(wù)流程的改變

以設(shè)計(jì)施工階段的小區(qū)機(jī)電套圖為例， BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)依據(jù)CSD機(jī)電套圖調(diào)整BIM模型，再由BIM模型提供可視化溝通。將平臺(tái)、沖突檢查報(bào)告及空間優(yōu)化建議等，反饋給項(xiàng)目各方。機(jī)電承包商通過(guò)在業(yè)務(wù)端安裝能自行瀏覽模型的軟件，可自行發(fā)掘問(wèn)題，提出更好的設(shè)計(jì)方案，技術(shù)團(tuán)隊(duì)再依據(jù)修改的設(shè)計(jì)方案調(diào)整模型，施工團(tuán)隊(duì)則可直接通過(guò)模型來(lái)確認(rèn)沖突狀況的排除及空間優(yōu)化的成效。極大的提高了住宅建筑的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）減少了設(shè)計(jì)變更

通過(guò)BIM技術(shù)的引入，每個(gè)專業(yè)角色可以很容易通過(guò)模型來(lái)進(jìn)行溝通，從虛擬現(xiàn)實(shí)中瀏覽空間設(shè)計(jì)，在立體空間所見(jiàn)即所得，快速明確地鎖定癥結(jié)點(diǎn)，通過(guò)軟件更有效地檢查出視覺(jué)上的盲點(diǎn)。直接利用BIM模型進(jìn)行溝通的好處在于，即使是不具備機(jī)電工程專業(yè)背景的人員，都能參與其中，工程團(tuán)隊(duì)各方均能給予較多正面的需求意見(jiàn)，有助于確定空間使用需求，減少設(shè)計(jì)變更次數(shù)。

3.結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，信息技術(shù)的不斷發(fā)展給整個(gè)建筑行業(yè)帶來(lái)了日新月異的變化，從本文對(duì)BIM技術(shù)引入的經(jīng)驗(yàn)及展現(xiàn)的成效來(lái)看，在未來(lái)的建筑設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中，作為一種核心的理念和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，BIM在還能為建筑行業(yè)的很多方面得到了不同程度的應(yīng)用，它也會(huì)成為未來(lái)建筑業(yè)信息技術(shù)發(fā)展的基石和核心。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾旭東，趙昂.基于 BIM 技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[J].重慶：重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（社科版）.2012年第 2 期.

[2]曾旭東，趙昂.計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（28）. 2013.1.

[3]丁士昭.建設(shè)工程信息化導(dǎo)論[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2012年10月.