BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

文/孫露 湖南湘楚鴻飛建筑設(shè)計(jì)有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410000

1、引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程項(xiàng)目的規(guī)模愈加龐大、工藝愈加復(fù)雜，一旦設(shè)計(jì)方案修改，即使很小的變動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，同時(shí)還會(huì)造成各個(gè)專(zhuān)業(yè)之間協(xié)調(diào)配合難度增加。BIM技術(shù)是一項(xiàng)以數(shù)據(jù)為依托，充分融合現(xiàn)代化信息技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合性技術(shù)，借助三維仿真模擬實(shí)現(xiàn)建筑模型展示，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員創(chuàng)建虛擬建筑場(chǎng)景，提升設(shè)計(jì)水平。因此，對(duì)BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)探究迫在眉睫。

2、BIM技術(shù)及其應(yīng)用特征

BIM技術(shù)以信息化手段與技術(shù)為支撐，首先將建筑設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)據(jù)的信息化存儲(chǔ)、關(guān)聯(lián)與共享，再以建筑構(gòu)件作為基本組件，基于數(shù)據(jù)庫(kù)中的建筑相關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)基本組件的立體組合，在建筑信息以及BIM建模技術(shù)的支撐下實(shí)現(xiàn)建筑三維仿真建模與可視化表達(dá)，改變了傳統(tǒng)建筑軟件以二維成圖為主，以三維建模為輔、三維僅僅用于展示與可視化的應(yīng)用現(xiàn)狀，其以逼真的立體建筑構(gòu)件，營(yíng)造出真實(shí)的三維建模場(chǎng)景。

3、BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 在初級(jí)階段的運(yùn)用

將BIM技術(shù)運(yùn)用到建筑工程設(shè)計(jì)的初級(jí)階段，BIM技術(shù)存儲(chǔ)諸多信息和技術(shù)，可以建立完整的極為豐富的的建筑模型，是各種信息的主要承載體。運(yùn)用了此技術(shù)以后，各種設(shè)計(jì)從此具有了實(shí)際運(yùn)用性，不僅能夠做到將建筑的整體外觀很好的呈現(xiàn)，并且會(huì)將建筑內(nèi)在的各個(gè)部分充分的展現(xiàn)。因此，BIM技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)于建筑工程設(shè)計(jì)上的作用非常重要，改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式。

3.2 在設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用

通過(guò)三維模型進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)，掌握整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，能夠?qū)ㄖこ淘O(shè)計(jì)方案進(jìn)行深度的分析和改進(jìn)。對(duì)于深化建筑設(shè)計(jì)而言，BIM技術(shù)運(yùn)用碰撞檢查的方式，使其有檢查優(yōu)勢(shì)。BIM技術(shù)為建筑工程的總體設(shè)計(jì)提供更為便捷的協(xié)作體系，能夠有效縮短信息傳遞的周期，提高建筑工程設(shè)計(jì)工作的效率和質(zhì)量。

3.3 模擬建筑結(jié)構(gòu)模型

現(xiàn)在中國(guó)的建筑設(shè)計(jì)，一般還是使用傳統(tǒng)的圖紙，對(duì)于建筑設(shè)計(jì)方案，通過(guò)圖紙來(lái)展現(xiàn)。然而B(niǎo)IM技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了將整個(gè)建筑視作為統(tǒng)一的一個(gè)整體，可以模擬建筑結(jié)構(gòu)的真實(shí)情況。在建筑施工時(shí)，人員獲取所需要的信息均可以在BIM技術(shù)構(gòu)建的模型中得到，設(shè)計(jì)人員把原來(lái)的施工圖紙、設(shè)計(jì)方案等信息均集中在了BIM系統(tǒng)中，在建筑工程的施工人員施工時(shí)，能夠及時(shí)收到已修改圖紙的信息，以此達(dá)到工程資源的共享。

3.4 協(xié)同設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，能通過(guò)數(shù)字化創(chuàng)建的唯一的模擬信息化模型實(shí)現(xiàn)水暖、機(jī)電、結(jié)構(gòu)、建筑等系統(tǒng)的交換，跨越了多種專(zhuān)業(yè)，集成化的設(shè)計(jì)模型能夠集中各類(lèi)三維模型信息，然后分享給所需的其他專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，這種共享性能保證建筑設(shè)計(jì)多方參與者均能掌握好所需信息，并進(jìn)一步運(yùn)用這些信息投入到工作中，無(wú)論是施工企業(yè)、制造商、業(yè)主，還是結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師或者建筑設(shè)計(jì)師都改變了以往的工作方式，以相同的參數(shù)作為基礎(chǔ)建筑模型，有效展開(kāi)協(xié)同工作。例如，若建筑設(shè)計(jì)師選擇增加構(gòu)件進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，則結(jié)構(gòu)工程師會(huì)將墻、柱、梁等材質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整信息融入到BIM模型中，設(shè)備工程師則根據(jù)新增構(gòu)件所處的位置、數(shù)量和方式等，配備相應(yīng)設(shè)備于建筑內(nèi)，并在測(cè)試各種設(shè)備數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，如果產(chǎn)生異常進(jìn)行調(diào)試，能確保建筑良好的整體設(shè)計(jì)效果。在各種專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)中有效應(yīng)用BIM技術(shù)，所有信息都能被各個(gè)專(zhuān)業(yè)工作人員所共享，有利于協(xié)同工作的開(kāi)展，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工順利進(jìn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良好的建筑質(zhì)量。

4、BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程概況

某工程項(xiàng)目由9棟建筑組成，總建筑面積為82555.07m2，其中計(jì)容面積為72379.82m2，地下建筑面積10175.25m2。本次設(shè)計(jì)范圍為完成一期建設(shè)的二標(biāo)段建筑單體包括建筑、結(jié)構(gòu)、給水排水、建筑電氣、采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)的BIM設(shè)計(jì)內(nèi)容。

4.2 建立模型

通過(guò)對(duì)建筑方案的復(fù)雜程度以及對(duì)模型深度的要求分析，本項(xiàng)目最終選取Revit作為核心建模軟件。首先由建筑設(shè)計(jì)師創(chuàng)建工作集，并在自己的工作集內(nèi)將初步方案圖紙以DWG的文件格式導(dǎo)入至Revit建筑模塊中，根據(jù)圖紙進(jìn)行建筑模型的創(chuàng)建。這些建筑構(gòu)件都有自己的參數(shù)，可以使用參數(shù)來(lái)精確調(diào)整和控制構(gòu)件的形狀、大小、材質(zhì)、構(gòu)造層等，只需要編輯一個(gè)數(shù)字即可，這是Revit和其他三維建模軟件的根本區(qū)別。然后，由結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)入工作集，通過(guò)建筑師搭建的BIM平臺(tái)，用Revit的結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行梁、柱、板、屋面及樓梯等相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置和完善。最后，在此基礎(chǔ)之上，由設(shè)備工程師將完成的建筑和結(jié)構(gòu)BIM采用鏈接的形式引入RevitMEP模塊中，根據(jù)設(shè)備的型號(hào)、外觀及各種參數(shù)，提供出完整的給排水、消防、電氣信息模型，管道平立剖面圖、材料統(tǒng)計(jì)表。

4.3 交叉碰撞檢測(cè)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，9棟建筑共計(jì)檢測(cè)出2000余處碰撞，通過(guò)梳理可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題多集中在管線于管線間、管線與梁柱之間，究其原因是傳統(tǒng)二維管線綜合將各專(zhuān)業(yè)平面疊加，結(jié)合局部剖面圖來(lái)檢測(cè)的方式存在表達(dá)上的不足，在管線較多、空間較為復(fù)雜的情況下，難以進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，另外在二維圖紙中，管線是以線性的方式來(lái)表述的，極難把控因管線翻高而造成的避讓空間預(yù)留問(wèn)題。利用BIM技術(shù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)管線碰撞，精確度也高。機(jī)電專(zhuān)業(yè)人員用REVITMEP自帶的碰撞檢測(cè)功能自行查錯(cuò)并實(shí)時(shí)調(diào)整，保證專(zhuān)業(yè)內(nèi)部無(wú)碰撞。各專(zhuān)業(yè)初步建模完成后，再利用Navisoworks軟件進(jìn)行專(zhuān)業(yè)間的碰撞檢測(cè)，依據(jù)生成的報(bào)告進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并通過(guò)反復(fù)的調(diào)整檢測(cè)來(lái)確保所有硬碰撞問(wèn)題的解決。

4.4 室內(nèi)凈高優(yōu)化

本項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行2.9m的凈高控制要求。首先，通過(guò)建立一個(gè)標(biāo)高檢查過(guò)濾器，依據(jù)要求設(shè)置好相應(yīng)管線的最低標(biāo)高要求，設(shè)置過(guò)濾器所顯示的顏色，應(yīng)用過(guò)濾器后低于設(shè)置標(biāo)高的管線即會(huì)通過(guò)相應(yīng)的顏色顯示出來(lái)。然后，建立一個(gè)天花板平面，按要求設(shè)置好天花板標(biāo)高，通過(guò)碰撞檢測(cè)功能檢測(cè)天花板跟相關(guān)機(jī)電管線之間的碰撞結(jié)果，即可查找到不滿(mǎn)足凈高要求的位置。另外，對(duì)于一些較難抉擇修改的地方，組織各專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人共同商定解決方案。通過(guò)這些環(huán)節(jié)，大量的節(jié)省了人工排查的時(shí)間，提高了綜合排布的效率。

4.5 虛擬漫游

在最終的成果展示階段，本項(xiàng)目嘗試著將BIM技術(shù)與VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)相結(jié)合，關(guān)于虛擬漫游，除了Revit自身的漫游功能外，還可以使用與之相兼容的Navisoworks或是Fuzor等相關(guān)軟件。由于本項(xiàng)目的展示重點(diǎn)在于漫游的視覺(jué)效果，因此最終選擇了Fuzor作為漫游展示平臺(tái)，此外還配套使用了虛擬現(xiàn)實(shí)的頭盔以及手柄，給予了體驗(yàn)者身歷其境的沉浸式漫游瀏覽。無(wú)論是在展示階段，還是在各專(zhuān)業(yè)的溝通和協(xié)同工作中，其三維空間的直觀性以及屬性信息的可查詢(xún)都顯示出了BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，本文主要對(duì)BIM技術(shù)的概念及其在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方式進(jìn)行了詳細(xì)探究。BIM技術(shù)在當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中有著廣泛運(yùn)用，可以有效降低建筑設(shè)計(jì)的難度，提高建筑設(shè)計(jì)的水平，對(duì)建筑設(shè)計(jì)發(fā)展有著極大推動(dòng)作用。因此，加強(qiáng)對(duì)建筑設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)運(yùn)用的研究至關(guān)重要。