BIM虛擬建筑技術(shù)在設(shè)計與施工領(lǐng)域的運用

文/王君 山東東匯工程檢測鑒定有限公司 山東濟(jì)南 250022

1、BIM技術(shù)的主要特征

BIM技術(shù)的特征主要表現(xiàn)為：①協(xié)調(diào)性特征。建筑工程建設(shè)過程中由于各專業(yè)工程師之間的溝通不到位，而出現(xiàn)各專業(yè)之間的碰撞問題，在2D設(shè)計模式下，這是很難避免的。如果在設(shè)計過程中利用BIM模型的協(xié)調(diào)性，完全可以提前避免這些問題的發(fā)生。②可視化特征。BIM的可視化設(shè)計可以將三維的立體實物圖形展示在人們的面前。它不僅可以用效果圖來表現(xiàn)設(shè)計意圖，更重要的是，它使得項目設(shè)計、建造、運營各個過程在一種可以隨時修正的可視化的過程中，各方都形成了高度的互動。③模擬性特征。BIM不只是模擬可視的建筑模型，還能夠模擬在真實世界不可見的一個過程或者一個屬性等。設(shè)計階段，可通過BIM對特定環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬實驗，如建筑物的節(jié)能、日照、疏散。在招投標(biāo)和施工階段，BIM可通過模擬實際施工來確定合理的施工方案。

2、BIM技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀問題分析

BIM技術(shù)的現(xiàn)狀問題主要表現(xiàn)為：①BIM應(yīng)用中的參數(shù)種類繁多。BIM在建筑工程設(shè)計施工管理中的應(yīng)用，其存在的問題主要就是BIM中的參數(shù)不僅種類繁多，而且數(shù)量極為龐大。正是這種參數(shù)繁多的現(xiàn)象使得BIM必須對這些參數(shù)進(jìn)行分級分類管理，也在一定程度上增加了參數(shù)的修改難度。②BIM應(yīng)用的工作模式復(fù)雜。BIM在建筑協(xié)同設(shè)計中，有著兩種不同的工作模式，分別是鏈接模式和工作集模式。但這兩種模式在使用中都存在著一定的問題，比如采用鏈接模式開展工作時，在管道綜合期間，鏈接模式會使管道的調(diào)整工作變得極為復(fù)雜；而采用工作集進(jìn)行工作時，會在一定程度上影響權(quán)限釋放與獲得工作的順利進(jìn)行。

3、建筑設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1 概念設(shè)計

現(xiàn)階段，土地資源日益緊張，高層建筑和復(fù)雜性建筑數(shù)量不斷增加。對于此類建筑，在設(shè)計的過程中，借助具備量化功能的技術(shù)，來進(jìn)行建筑位置與型體設(shè)計，能夠保障設(shè)計的質(zhì)量。利用BIM技術(shù)，進(jìn)行建筑場地對比分析，結(jié)合項目的具體要求，來選擇建設(shè)位置，設(shè)計建筑型體。應(yīng)用流程如下：①使用數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建虛擬場地環(huán)境，借助設(shè)計軟件，進(jìn)行風(fēng)環(huán)境測試。按照測試結(jié)果，開明確建筑通風(fēng)情況，進(jìn)行設(shè)計調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)資源最大化利用。②構(gòu)建場地模型，進(jìn)行太陽輻射分析。通過分析，能夠掌握建筑位置輻射量特征。③分析日照遮擋情況，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，為建筑具體規(guī)劃設(shè)計，提供可參考的數(shù)據(jù)信息。綜合分析風(fēng)環(huán)境、日照情況、太陽輻射等情況，分析場地環(huán)境的優(yōu)劣，按照相關(guān)要求，設(shè)計建筑形體。

3.2 方案設(shè)計

在進(jìn)行方案設(shè)計時，按照建筑設(shè)計要求，構(gòu)建建筑和設(shè)計環(huán)境關(guān)系，并且提出空間構(gòu)建設(shè)想，為后續(xù)工作的開展，提供指導(dǎo)方案。以某工程為例，建筑設(shè)計要求為綠色建筑和低碳建筑標(biāo)準(zhǔn)，即實現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)?；诖?，采取BIM技術(shù)，輔助設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計方案。其應(yīng)用于方案設(shè)計中，具體體現(xiàn)如下：①本工程為辦公大樓，要合理分配建筑空間，保持部門緊密相連。利用BIM模型功能，計算建筑平面分配數(shù)據(jù)，借助BIM技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)和模型的調(diào)整。②按照建筑綠色節(jié)能要求，在方案設(shè)計時，依托BIM技術(shù)，使用IES分析軟件，進(jìn)行體塊方案能源消耗分析，明確優(yōu)缺點，提出方案優(yōu)化策略。按照計算結(jié)果，來設(shè)計各類風(fēng)格的方案。③按照環(huán)保性能要求，進(jìn)行方案對比分析，選擇最佳的方案，結(jié)合其他方案的優(yōu)點，優(yōu)化最佳方案。

3.3 初步設(shè)計

應(yīng)用BIM技術(shù)，在3D環(huán)境下，開展建筑協(xié)同設(shè)計，能夠提高設(shè)計效率以及質(zhì)量。具體優(yōu)勢體現(xiàn)如下：①應(yīng)用BIM技術(shù)，開展細(xì)節(jié)設(shè)計，比如樓梯間下部設(shè)計，通過反復(fù)解剖分析，使得空間設(shè)計更加的精細(xì)化，提高了空間利用率。②協(xié)同設(shè)計。利用BIM技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)專業(yè)協(xié)同設(shè)計。在3D環(huán)境下，前移管線綜合設(shè)計，發(fā)揮BIM軟件的碰撞分析功能，能夠及時發(fā)現(xiàn)管線設(shè)計不合理問題，實現(xiàn)了前期質(zhì)量的把控，減少了成本的浪費。③初步設(shè)計階段BIM模型分析包括整體分析、計算自然通風(fēng)數(shù)據(jù)、指導(dǎo)優(yōu)化策略。使用此模型分屋頂太陽輻射量，確定太陽能集熱器方案，集熱器族排布方式。根據(jù)室內(nèi)增加的墻上通風(fēng)口，增加自然通風(fēng)。

4、BIM技術(shù)在項目施工中的應(yīng)用

4.1 虛擬建造

虛擬建造技術(shù)的運用，能夠促進(jìn)建筑設(shè)計理念的實現(xiàn)，同時可以實現(xiàn)研究建筑物不同方面的數(shù)據(jù)的目的。在虛擬建造技術(shù)幫助下建成的建筑模型，必須要滿足建筑物不同方面的特征，例如：物理原型的特征、空間特征等等，從而滿足用戶觀測建筑模型的要求，同時也更好的掌握模型，這些需求實現(xiàn)的前提條件是，使用BIM技術(shù)。利用BIM技術(shù)，建立建筑虛擬模型，促進(jìn)“先試后建”目的的達(dá)成。

4.2 三維碰撞檢查

目前，BIM技術(shù)被普遍的使用到三維碰撞檢查中。在BIM技術(shù)可視化功能的幫助下，確保三維碰撞檢查功能的充分發(fā)揮。在建筑項目正式開始建設(shè)之前，設(shè)計人員使用BIM技術(shù)，完成有關(guān)的綜合性碰撞檢查工作，例如：土建等等，從而防止發(fā)生軟硬碰撞的情況，為建筑工程設(shè)計工作的質(zhì)量提供保障，同時為凈空和管線排布方案的可行性奠定基礎(chǔ)。

4.3 算量技術(shù)

在BIM技術(shù)的具體使用過程中，它的構(gòu)件信息是可計算信息中的一種，所以在構(gòu)件信息的幫助下，能夠保證計算機(jī)認(rèn)識不一樣構(gòu)件的自動化，同時在研究模型內(nèi)部不同信息的基礎(chǔ)上，例如：幾何信息等等，將構(gòu)件數(shù)量的計算工作落實到位。傳統(tǒng)的設(shè)計圖紙在建筑工程施工過程中使用，會不利于施工的進(jìn)行，而BIM技術(shù)模型替換以往的設(shè)計圖紙，可以直觀的表達(dá)出建筑工程建設(shè)需要的材料、數(shù)量等等數(shù)據(jù)。如果設(shè)計方案出現(xiàn)修改，BIM技術(shù)模型的數(shù)據(jù)信息也會出現(xiàn)相應(yīng)的變化。

結(jié)語：

工程建設(shè)過程的每一個階段需要解決的問題不同，各階段的已知和未知條件也不相同。隨著工程項目建設(shè)的不斷深入，前一階段的結(jié)果將是后續(xù)階段的己知條件。BIM在設(shè)計和施工階段的價值可以體現(xiàn)在能夠很好地解決兩個階段的數(shù)據(jù)信息無縫共享的問題，實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計和虛擬建造，減少重復(fù)工作，降低成本并提高工程的建造品質(zhì)。