BIM技術(shù)在計算機輔助建筑設(shè)計中的應(yīng)用初探

張煉

摘要：隨著經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展，人們對住房的要求越來越高，在房屋建筑過程中應(yīng)該高度重視建筑過程的管理，利用先進的建筑設(shè)計方法，提高建筑房屋的性能以及經(jīng)濟性。BIM技術(shù)能夠在建筑設(shè)計師中發(fā)揮重要作用，通過BIM技術(shù)能夠在設(shè)計之初進行一系列探究，提高建筑設(shè)計的科學(xué)性及實用性，在新時期，傳統(tǒng)設(shè)計方法已經(jīng)無法滿足實際需求，BIM技術(shù)就在這樣的背景下誕生了。本文就針對這一現(xiàn)狀展開對建筑設(shè)計中BIM技術(shù)應(yīng)用的探討。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計；BIM技術(shù)；計算機輔助；應(yīng)用

引言

建筑設(shè)計作為建筑業(yè)的龍頭專業(yè)，在信息時代也發(fā)生了深刻的變化。計算機成了建筑師主要的設(shè)計工具，工作效率比手工繪圖時代顯著提高，同時也改變了建筑師的工作方式。將建筑師從繁雜的手工繪圖工作中解放出來，大大提高了繪圖精度和工作效率。

一、建筑設(shè)計中BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)主要指利用3D數(shù)字技術(shù)對建筑物實體建立仿真模型，從理論上說等于在虛擬的平臺上進行建筑物的模擬設(shè)計，并對施工過程、進度、后期維護管理等進行模仿，實現(xiàn)建筑工程的數(shù)字化管理，為建筑的實際施工奠定堅實的理論基礎(chǔ)。

建筑信息模型（BIM）一種載體、是一個平臺，是一種應(yīng)用于設(shè)計、建造施工、運營管理的整個建筑全生命周期（BLM）的數(shù)字化方法，是通過數(shù)字化技術(shù)，在計算機中建立一座三維的虛擬建筑模型，這個模型提供了一個包含整個建筑全生命周期（BLM）所需信息的數(shù)據(jù)庫。這些信息能夠在綜合數(shù)字環(huán)境中保持信息不斷更新并可提供訪問，使建筑師、工程師、施工人員以及業(yè)主可以清楚全面地了解項目。BIM中B代表Building——建筑，定義了信息模型的服務(wù)范圍，建筑物或者說工程項目。I代表Information——信息，信息的內(nèi)涵不僅僅是幾何形狀描述的視覺信息，還包含大量的非幾何信息，如材料的耐火等級、材料的傳熱系數(shù)、構(gòu)件的造價、采購信息等。M代表Modeling——建模，以三維BIM模型為產(chǎn)物的建模過程。模型是信息的載體，信息是模型的內(nèi)容，因為模型也是經(jīng)過各種各樣的信息來建成的，模型記錄著并能快速輸出綜合的所需信息。

2、特點

2.1可視化。傳統(tǒng)的建筑設(shè)計只能通過紙張或者計算機2D/3D軟件完成，其主要作用是為后期施工提供相應(yīng)的規(guī)格尺寸及效果展示，但還需要借助人們的空間想象才能將整個建筑在自己的腦海中呈現(xiàn)。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為建筑模型的直觀展現(xiàn)提供了平臺，設(shè)計人員的設(shè)計理念能夠直接在建筑模型中展示出來，有助于建筑企業(yè)內(nèi)部的人員交流，并對相關(guān)的設(shè)計進行討論，做出最佳決策。

2.2協(xié)調(diào)性。協(xié)調(diào)性首先是建筑企業(yè)內(nèi)部各專業(yè)人員間的組織協(xié)調(diào)，在內(nèi)部形成一個有效的標(biāo)準(zhǔn)性文件，便與推動建筑工程的進程。另外BIM技術(shù)還能夠在建筑內(nèi)部相關(guān)布置以及空間設(shè)置上起到協(xié)調(diào)的效果，例如樓梯井的布置、防火區(qū)布置、水管布置、線路布置以及其他輔助布置等。

2.3模擬性。傳統(tǒng)建筑設(shè)計在施工前只存在一個理論上的工程項目，具體效果只有等到施工后才能體現(xiàn)，很多難以預(yù)料的問題會在施工中一一呈現(xiàn)出來，但難以進行更正，最有效的方法是在設(shè)計中消除問題，進行設(shè)計優(yōu)化。BIM技術(shù)能夠利用建立模型來模仿現(xiàn)實中的建筑，并通過其表現(xiàn)形態(tài)得出一些具有重要參考意義的數(shù)據(jù)。

二、BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的優(yōu)勢

1、在虛擬建筑中做設(shè)計

在現(xiàn)代建筑設(shè)計中，設(shè)計的思維核心是人們對空間的要求。設(shè)計的關(guān)鍵在于分析再造空間的效果以及人們參與其中的方式。多年來建筑師一直以平面圖紙的方法來表達設(shè)計，建筑師只能通過草圖發(fā)揮職業(yè)想象力去構(gòu)筑心目中的空間。這種思考模式已經(jīng)妨礙了設(shè)計質(zhì)量的提高。運用BIM軟件，在虛擬建筑中做設(shè)計，隨時看到設(shè)計的效果。在設(shè)計的任何階段，都可以繞著建筑旋轉(zhuǎn)，觀察各個角度的設(shè)計效果，觀察作品完成以后的場景、空間效果；或者深入建筑內(nèi)部，身臨其境的感受建筑內(nèi)部的空間效果，從而得到設(shè)計將帶來的感受、還有所要尋找和理解的細部空間。還可以把建筑放在場地環(huán)境中，評價建筑與環(huán)境是否融洽，考察建筑與周圍環(huán)境之間的相互影響。在設(shè)計過程中，建筑師可以不斷推敲重要的空間元素，確認設(shè)計思路是否正確、材料是否合適、顏色是否和諧以及所創(chuàng)造的空間是否與環(huán)境相融?；贐IM技術(shù)的虛擬建筑設(shè)計極大地解放了建筑師的想象力和創(chuàng)造力，將建筑師從圖紙中解放出來。

2、圖紙文檔自動生成

運用BIM技術(shù)在虛擬建筑中，解決了2D環(huán)境下，每一張圖紙都先從平面開始繪制，然后畫立面、剖面，再按照項目進展更改所有的圖紙的問題。設(shè)計過程的核心是模型而不是圖紙，所有的圖紙都直接從模型中生成。根據(jù)需要從一個單一的存儲了所有信息的數(shù)據(jù)庫中提取所需的資料，每一個視圖都是同一個數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)從不同角度的表現(xiàn)。所有的報表都是對相關(guān)信息的歸類和統(tǒng)計。利用虛擬建筑模型，建筑師可以根據(jù)自己的需要在任何時候生成任意視圖。

3、自動變更管理

用BIM技術(shù)建模，所有圖紙直接從模型中生成，所有的數(shù)據(jù)都來源于一個綜合的數(shù)據(jù)庫，在任意視圖中的修改都會直接反應(yīng)在數(shù)據(jù)庫中，從而在其他視圖中得到自動更新，實現(xiàn)圖紙實時更新。把建筑師從繁雜的建筑圖紙和反反復(fù)復(fù)的修改中解放出來。使得建筑師可以集中精力進行設(shè)計。

三、BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

1、在建筑空間規(guī)劃上的應(yīng)用

空間規(guī)劃是建筑設(shè)計的第一步，在選定建筑地點后可以對當(dāng)?shù)氐目臻g進行地形分析，尤其是在地形比較復(fù)雜的建筑基地上地形分析必不可少。通過BIM技術(shù)對建筑基地進行空間分析，例如具體的坡高、斜率、以及坡向等分析，對于建在地形復(fù)雜地區(qū)的建筑物可以利用BIM技術(shù)進行初步探索，為設(shè)計工作提供有力的支持，開闊思路。在坡度分析是可以利用GIS建模，并對其中的各項參數(shù)進行模擬，設(shè)計人員能夠?qū)Ω鶕?jù)需要從不同角度進行探索，并生成一系列基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，供后期設(shè)計參考。地形探索完畢后即可進行與建筑物的空間規(guī)劃。對建筑物的空間規(guī)劃一般利用BIM技術(shù)的可視化分析技能，將建筑通過3D技術(shù)立體呈現(xiàn)出來，并進行室內(nèi)的視野分析、規(guī)劃可視度分析、道路可視分析等，在進行各項分析前首先建立相應(yīng)的模型，并利用BIM技術(shù)進行調(diào)試，結(jié)合各因素綜合參考，得出最佳的空間規(guī)劃模型。

2、在建筑模型構(gòu)建上的應(yīng)用

建筑模型是對建筑實物的替代，在建筑設(shè)計中建筑模型可以看做是設(shè)計人員設(shè)計理念具象化后的產(chǎn)物。在設(shè)計過程中，建筑模型具有重要作用，其中包含了各項自然科學(xué)及建筑理念，一般來說，建筑模型構(gòu)建的合理程度將直接決定建筑物的實際質(zhì)量。計算機原有的三維模型軟件雖然能利用3D形式將建筑物呈現(xiàn)出來，但缺乏靈活性，在信息標(biāo)注上存在一定的局限性，無法將眾多信息融為一體，缺乏參考性。建筑物模型構(gòu)建首先需要為建筑物構(gòu)建一定的物理條件，保證物理條件適當(dāng)后即可將相關(guān)的設(shè)計方法和理念加入其中，開始構(gòu)架建筑物的具體狀態(tài)和具體特征，并對建筑物的內(nèi)部及外部進行全方位分析，確保建筑模型的合理性。在建筑結(jié)構(gòu)中一定要加入建筑常用的參數(shù)，將建筑物量化，改變傳統(tǒng)建筑模型缺乏靈活性及參考性的弊端，實現(xiàn)人與建筑模型的直觀對話。

3、BIM技術(shù)的仿真技術(shù)應(yīng)用

BIM技術(shù)相比于傳統(tǒng)建筑設(shè)計不僅實現(xiàn)了建筑的參數(shù)化設(shè)計，還有效的將計算機仿真技術(shù)應(yīng)用起來。設(shè)計人員在將建筑物設(shè)計完成后可以通過計算機仿真技術(shù)對建筑物的各項標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗，確保在受力以及各建筑部分協(xié)調(diào)上具有可行性，最低標(biāo)準(zhǔn)是在使用期內(nèi)不能發(fā)生結(jié)構(gòu)安全，同時在建筑過程中應(yīng)該體現(xiàn)經(jīng)濟性特點。在設(shè)計中應(yīng)該考慮到相關(guān)因素可能造成的影響，利用BIM技術(shù)對設(shè)計方案進行演練，并結(jié)合仿真結(jié)果在設(shè)計之初需要理由巧妙地力學(xué)原理，從不同角度進行受力分析，例如在建筑物的抗震能力可以通過仿真來實現(xiàn)。

結(jié)束語

建筑物的質(zhì)量及實用性與人們的生活息息相關(guān)，在建筑設(shè)計中應(yīng)該進行科學(xué)合理的分析，借助于BIM技術(shù)，充分利用該技術(shù)的優(yōu)勢將建筑中可能存在的問題一一消除，通過科學(xué)合理的設(shè)計提高房屋建筑的質(zhì)量。

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