BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的實際應用

文/王韜 山東省建筑設(shè)計研究院 山東濟南 250001

在工程建設(shè)領(lǐng)域中自BIM理論被提出以來就一直被廣泛應用。建筑方案設(shè)計從整個建設(shè)項目來看的時間短、投資少，但卻決定著整個建設(shè)項目3/4以上的內(nèi)容，因為在建筑方案設(shè)計階段會生成大量建設(shè)項目信息，而設(shè)計品質(zhì)的高低不僅會影響到建筑施工能否順利進行，而且還影響到建筑完工后的長久經(jīng)營使用，也就是說，BIM在建筑設(shè)計中的應用具有十分重要的意義。

1、建筑設(shè)計中BIM技術(shù)的應用優(yōu)勢分析

1.1 BIM技術(shù)的應用能夠較好體現(xiàn)出理想的信息化功能特點

BIM是一個共享的信息資源，一旦將數(shù)據(jù)輸入其中，BIM就會自動分析數(shù)據(jù)為整個工程提供最真實可靠的決策。建筑師可以根據(jù)BIM提供的信息對工程建設(shè)進行衡量，適時插入、提取、更新和修改數(shù)據(jù)，從而提高整個工程的質(zhì)量。BIM對信息的管理實現(xiàn)了整體與部分的高度結(jié)合，它可以將人們提供的零散信息進行整合，最終將整合后的數(shù)據(jù)以圖像的形式呈現(xiàn)在人們面前。這種數(shù)字與圖像的轉(zhuǎn)換提高了可識別性，由此可見，BIM對信息的管理不僅僅局限于單純的儲存，更重要的是進行分析，從而使建筑工程在其整個進程中顯著提高效率，大量降低風險。

1.2 BIM技術(shù)的應用還能夠表現(xiàn)出較為理想的三維可視化效果

BIM技術(shù)將建筑工程的數(shù)據(jù)與信息轉(zhuǎn)換為圖形和文檔，在電腦中自動生成建筑模型并且呈現(xiàn)出立體效果，建筑師根據(jù)模型便可了解建筑的整體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部細節(jié)，同時，建筑師還可以對模型數(shù)據(jù)進行調(diào)整，一旦數(shù)據(jù)發(fā)生變化，電腦便會重新生成建筑模型，這些所有的變化BIM技術(shù)都能夠呈現(xiàn)出直觀的立體反映，這樣建筑師就能夠在可視的情況下與其他部門進行溝通與交流，從而提高建筑決策的科學性與合理性。此外，利用BIM技術(shù)可以對建筑模型進行效果展示與相關(guān)測試，從而提高建筑的質(zhì)量與精度，這樣在建筑過程中也會節(jié)省大量的人力與物力，并且大大縮短建設(shè)周期，降低施工的難度與風險。

1.3 符合國家綠色生產(chǎn)標準

隨著國家出臺一系列環(huán)保政策，各行各業(yè)都嚴格執(zhí)行國家政策，規(guī)范行業(yè)準則，為建設(shè)環(huán)保型社會做貢獻，建筑行業(yè)也不外。建筑行業(yè)看起來好像并不會對環(huán)境造成危害，實則不然，建筑中產(chǎn)生的揚塵和廢棄材料都會給環(huán)境帶來危害，綠色建筑已然成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢和必由之路。BIM作為一種新型技術(shù)，實現(xiàn)了對建筑空間信息、建筑材料以及設(shè)備等專業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)集成與一體化管理。這種信息管理為建筑中材料的選擇和應用提供了幫助，同時它還會對室外綠化環(huán)境進行分析，這就使得建筑方能夠更方便、直接和精確的掌握綠化信息，從而可以進一步完善建筑的綠色性能。

2、BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的實際應用

2.1 方案輔助設(shè)計

在方案的輔助設(shè)計方面，BIM技術(shù)能夠較好地提高建筑設(shè)計的效率，通過信息化圖紙的管理、通過整理技術(shù)有效把建筑設(shè)計圖紙較快地傳至客戶處，方便設(shè)計師能夠直觀地從模型中較快地獲取有關(guān)建筑的角度視圖，便于其對圖體化的修改，優(yōu)化設(shè)計；BIM技術(shù)的運用，還可在系統(tǒng)中還可實現(xiàn)建筑模型的自動生成圖紙、文檔，進而實現(xiàn)建筑設(shè)計的自動生成立體化的模型展示。設(shè)計師根據(jù)自動生成的建筑設(shè)計模型進而提出有利的修改意見，或者進行數(shù)據(jù)的更改，有助于提高建筑的設(shè)計與施工的效率。

2.2 BIM 技術(shù)在場地分析和建筑結(jié)構(gòu)中的應用

因在建筑工程實施中，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一定要確定其合理性，其主要和建筑的施工場地有著直接的聯(lián)系，通常，在建筑工程實施中，建筑環(huán)境和相關(guān)的水文地質(zhì)狀況對于建筑結(jié)構(gòu)有著一定的影響，特別是對于一些施工較為復雜的地形中，對于場地以及空間規(guī)劃采用其非常重要，因此采用 BIM 技術(shù)和地理信息進行結(jié)合起來，對于建筑工程相應的施工場地能夠?qū)崿F(xiàn)模擬，在這種環(huán)境當中實施建筑模型的建造，就能夠?qū)ㄖ┕龅貙崿F(xiàn)全面的分析和了解，同時采用相關(guān)的模型來對于規(guī)劃實現(xiàn)可視化的分析，以及室內(nèi)視野實現(xiàn)分析和對其周邊道路實現(xiàn)可視化等；同時，在此基礎(chǔ)上選取科學合理的建筑地點，使得建筑結(jié)構(gòu)和所有的場地之間實現(xiàn)一定的適應性，以此來保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計科學合理性。

2.3 構(gòu)建部分結(jié)構(gòu)模型

BIM模型中有建造信息、力學性能、成本、材料、幾何等多種屬性，目前的IFC模型能夠滿足大部分模型構(gòu)件的屬性，以下以墻體為例進行定義關(guān)聯(lián)關(guān)系，在IFC 模型中定義構(gòu)件的多層材料。墻體主要由內(nèi)墻面磚、結(jié)構(gòu)層、隔熱層、外墻面磚四部分組成：①要對材料屬性進行定義；②利用材料層集合使用實體、材料層集合實體、材料分層實體等進行材料模型的定義；③利用材料關(guān)聯(lián)實體進行墻體材料與墻體的關(guān)聯(lián)。

2.4 構(gòu)建整體結(jié)構(gòu)模型

對于建筑工程項目的具體設(shè)計工作而言，相應的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計可以說是比較核心的一個方面，其同樣也直接關(guān)系到后續(xù)建筑物的構(gòu)建應用可靠性效果。在這種建筑物整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計構(gòu)建中，恰當運用BIM技術(shù)能夠表現(xiàn)出較為理想的積極作用價值，其能夠針對各個方面的基本需求進行匯總思考，進而也就能夠保障相應整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計較為科學合理，避免出現(xiàn)任何一個方面的偏差問題，比如對于梁結(jié)構(gòu)、柱結(jié)構(gòu)以及樓梯等構(gòu)件的運用，都可以借助于這種BIM技術(shù)進行合理設(shè)計，促使其能夠在整個體系中形成理想的應用價值效果。此外，該方面BIM技術(shù)的應用還可以在具體的力學荷載計算方面表現(xiàn)出較為理想的作用效果，其能夠較好分析其整體作用力是否合理可靠，進而也就能夠維系其平衡性效果，最終確保相應建筑設(shè)計工作能夠得到最佳價值呈現(xiàn)。當然，對于建筑工程項目的抗震性等基本指標，也可以通過BIM技術(shù)在建筑信息模型中進行充分思考和處理，確保其整體應用穩(wěn)定性。

2.5 BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計中的應用

在對建筑場地完成設(shè)計之后，通常需要對建筑的整體參數(shù)加強分析和處理。一般，因為在建筑工程的整體中有關(guān)參數(shù)以及數(shù)據(jù)之間相互共通的，所以，對于建筑工程整體實際參數(shù)以及數(shù)據(jù)都需要能夠有效的融合在一個數(shù)據(jù)庫當中。BIM技術(shù)作為計算機信息技術(shù)發(fā)展的主要應用基礎(chǔ)，其具有計算機技術(shù)存儲以及管理和對數(shù)據(jù)分析的功能，主要就是采用對軟件實施處理，實現(xiàn)對建筑工程整體所需要的數(shù)據(jù)以及信息實現(xiàn)收集，同時將其能夠按照相應的順序進行存儲，以此來將工作效率提升，將建筑設(shè)計的進度提升。

2.6 利用BIM模型檢查管線綜合碰撞現(xiàn)象。

利用三維信息模型可視化的碰撞功能，對暖通、電氣、排水、結(jié)構(gòu)、建筑等各專業(yè)設(shè)計中的碰撞問題進行檢查，對設(shè)計中出現(xiàn)的遺漏和誤差進行優(yōu)化，使管線的布局方案在有限的空間里實現(xiàn)最合理的優(yōu)化。并且檢查各種空間裝修完成后的高度，對設(shè)計品質(zhì)進行提高。在建造住宅時利用BIM模型用來分析鏈接點部位鋼筋安裝的可行性和預制構(gòu)件定位的合理性意義重大，通過使用BIM模型的分析優(yōu)化功能，可以提前避免施工階段可能出現(xiàn)的錯誤，加快施工進度。

2.7 在預制構(gòu)件安裝和鋼結(jié)構(gòu)建模中的應用

①在預制構(gòu)建安裝中的應用。在預制構(gòu)件安裝的過程中，施工現(xiàn)場可以通過BIM技術(shù)將信息反饋給技術(shù)管理平臺系統(tǒng)，并通過系統(tǒng)的檢索功能將相關(guān)需求信息反饋回現(xiàn)場，促進作業(yè)的高效完成。在實際情況中，現(xiàn)場每個構(gòu)建都需要有特定的編碼，工作人員將編碼錄入到BIM技術(shù)平臺系統(tǒng)中，將構(gòu)件實現(xiàn)可視化處理，方便施工人員對其進行隨時檢查，使相關(guān)管理人員能夠快速掌握施工的進度，也方便施工質(zhì)量的監(jiān)控。②在鋼結(jié)構(gòu)建模中的應用。鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)是大跨度建筑物的主要結(jié)構(gòu)形式，在對其建模的過程中，通常需要面臨結(jié)構(gòu)連接、構(gòu)件布置等難點問題，因此，在設(shè)計中通常會根據(jù)實際需要來將連接的構(gòu)件進行參數(shù)化處理。BIM技術(shù)的應用可以通過參數(shù)來實現(xiàn)構(gòu)件數(shù)量、距離等內(nèi)容的控制，設(shè)計人員只需要通過調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)便可對連接件進行設(shè)計，此外，在鋼結(jié)構(gòu)的施工過程中，技術(shù)人員只需要調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)并可實現(xiàn)構(gòu)件位置的控制，由此可見，BIM技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)的施工和管理效率有著重要的促進作用。

結(jié)語：

近年來，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)得到了一定程度的改進和優(yōu)化。將其應用于建筑工程領(lǐng)域，使建筑工程相關(guān)人員能夠共享通用的數(shù)字設(shè)計信息，并通過相同的可視化數(shù)字模型對建筑結(jié)構(gòu)進行仿真和分析。在建筑設(shè)計中應用BIM技術(shù)，可以有效地保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體質(zhì)量，從而保證施工安全。