BIM技術(shù)在山地建筑場地設(shè)計中的應(yīng)用淺談

常菁 曹禹

摘 要：我國是一個多山的國家，我國大多數(shù)城市都坐落于平原。隨著我國人口的不斷增加，山地建筑的開拓是發(fā)展的需要，也是必然，因此山地建筑設(shè)計的研究非常必要。但是傳統(tǒng)山地建筑場地設(shè)計的CAD地形圖以點、線為表現(xiàn)形式，設(shè)計師很難清晰了解山地情況，也很難掌控所設(shè)計的建筑與山地的協(xié)調(diào)性。BIM技術(shù)不同于傳統(tǒng)二維設(shè)計，是基于三維表現(xiàn)形勢下的建筑信息模型，對山地建筑場地設(shè)計有顯著的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；山地建筑場地設(shè)計；應(yīng)用

1 引言

隨著我國人口的不斷增加，山地建筑的開發(fā)是未來建筑建設(shè)的發(fā)展需要。從目前國內(nèi)的BIM應(yīng)用來看，主要的研究方向還是建筑的能耗分析、建筑單體的參數(shù)化造型設(shè)計、管線綜合、碰撞檢查及施工模擬的內(nèi)容，但在場地設(shè)計方向BIM的研究和應(yīng)用還是相對較少?？墒牵珺IM在場地分析上，尤其是對于山地建筑場地設(shè)計分析上，有著顯著的優(yōu)勢。

2 山地建筑的概述

通常將建在山上，并依山而造的建筑統(tǒng)稱為山地建筑。豐富多樣的山地地形地貌賦予山地建筑獨特的建筑形態(tài)。山地建筑與平地建筑不同，在實際開發(fā)設(shè)計建造時，有很多特殊性和不可復(fù)制性，因此，山地建筑通常作為單獨的類型建筑進(jìn)行分析研究。由于山地地形復(fù)雜的特殊性，因此山地建筑具有依山而建、依山而行、多樣性、協(xié)調(diào)性及不可復(fù)制性的特點。很多建筑大師也有很多不朽的山地建筑佳作，比如賴特的流水別墅、安藤忠雄的六甲山集合住宅等。

3 BIM技術(shù)的概述

BIM是Building Information Modeling（建筑信息模型）的簡稱，是以建筑工程的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過三維建筑模型及包含的數(shù)字信息，仿真模擬建筑所具有的真實信息，真對項目不同階段，實現(xiàn)建筑工程策劃、設(shè)計、施工、運維、管理等功能。BIM技術(shù)通過三維建筑模型應(yīng)用于建筑從設(shè)計到建設(shè)運維的全生命周期中。BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性、一體化性、參數(shù)化性、信息化八大特點。

4 BIM技術(shù)在山地建筑設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 BIM三維山地建模

在建筑設(shè)計前期階段，場地的地形、地貌、地勢等因素是影響建筑設(shè)計決策的重要因素。傳統(tǒng)建筑場地設(shè)計的CAD地形圖以點、線為表現(xiàn)形式，設(shè)計師很難清晰地了解場地的情況，也很難掌控所設(shè)計的建筑與山地的協(xié)調(diào)性。因此，創(chuàng)建場地三維模型是BIM技術(shù)做山地建筑設(shè)計的一項重要工作，用以提供方向性的建議。

BIM三維山地建模最簡單的方式可以通過航拍資料，結(jié)合GIS技術(shù)，進(jìn)行BIM三維實景建模，直觀看奧山地的特征。但是通過航拍技術(shù)得到的三維山地模型，缺少必要的信息，不能直接用于后續(xù)的設(shè)計其他工作。一般情況下，我們通過BIM技術(shù)將測繪CAD地形圖轉(zhuǎn)化為三維場地。通過這種方式，無論測繪CAD地形圖是高程點形式，還是等高線形式，均可以通過CAD、CIVIL3D、INFRAWORKS、REVIT軟件間格式的轉(zhuǎn)換和互通，最終生成有坐標(biāo)、高程等信息的三維山地模型，為山地場地分析做準(zhǔn)備。

4.2 BIM三維山地分析

在BIM三維山地模型的基礎(chǔ)上，我們可以通過BIM技術(shù)相關(guān)軟件，例如CIVIL3D，對山地方向、高程、坡度及坡面箭頭進(jìn)行分析，并結(jié)合不同的表現(xiàn)樣式和添加圖例等方式，進(jìn)行數(shù)字山地地形曲面的分析模型顯示；還可以對山地進(jìn)行縱斷面剖切，根據(jù)縱斷面高程數(shù)據(jù)及表現(xiàn)形式對山地進(jìn)行豎向設(shè)計分析。在CIVIL3D軟件中，還可以創(chuàng)建多層地質(zhì)實體模型，并繪制地質(zhì)剖面圖，添加必要的圖案填充和注釋，進(jìn)行地質(zhì)剖面表現(xiàn)及分析。

4，3 BIM山地土石方量統(tǒng)計

除了山地建筑開發(fā)比平地建筑開發(fā)增加了很多技術(shù)難度以外，經(jīng)濟(jì)成本的增加也是山地建筑開發(fā)和設(shè)計時考慮的重要因素。其中決定山地建筑經(jīng)濟(jì)成本的一個重要方面就是土石方計算與平衡，土石方工程是山地建筑場地設(shè)計中比較重要的一環(huán)。

統(tǒng)計填挖土石方量時，往往因為山地復(fù)雜的地形變化情況，很難精確的計算。一般傳統(tǒng)計算填挖土石方量主要有網(wǎng)格法、垂直截面法和等高線水平截面法三種常見計算方式。但是由于人工計算工作量太大，消耗大量的時間和精力，同時隨著計算機(jī)技術(shù)不斷的更新發(fā)展，所以后來計算機(jī)越來越多的成為計算土石方量的主要工具，且大大提高了精準(zhǔn)程度。

BIM技術(shù)，例如CIVIL3D、REVIT，一般都是基于三維場地模型，在進(jìn)行場地平整的工作同時，通過設(shè)計場地與原始場地體積差，由計算機(jī)程序能自動同步進(jìn)行土石方量的統(tǒng)計。在CIVIL3D軟件中，還提供了一鍵土方平衡功能，通過輸入所希望的填挖方量，程序自動計算后得出場地標(biāo)高變化情況。通過BIM場地土石方量結(jié)果，反復(fù)論證山地建筑設(shè)計方案的合理性，確定最合理的山地豎向設(shè)計方案。減少土方施工，更少的破壞山體環(huán)境，減少經(jīng)濟(jì)成本。

4.4 BIM建筑生態(tài)模擬分析

建筑生態(tài)模擬通過BIM技術(shù)可以在建筑設(shè)計階段對建筑的性能進(jìn)行數(shù)字化仿真模擬，并在此基礎(chǔ)上，有針對性的對山地建筑進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，從而不但使山地建筑與山地環(huán)境更好的協(xié)同設(shè)計，還能提升建筑性能、改善建筑使用舒適度，而這些建筑生態(tài)模擬用傳統(tǒng)二維CAD模式很難實現(xiàn)。應(yīng)用了BIM技術(shù)后，所有的相關(guān)參數(shù)信息都儲存在BIM三維模型中，通過軟件間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，生態(tài)模擬軟件可以從模型中提取相關(guān)信息參數(shù)，簡化了分析過程，提高了分析效率。目前應(yīng)用較多的生態(tài)模擬分析包括熱環(huán)境分析、日照與遮擋分析、光環(huán)境分析、太陽輻射與太陽能利用分析、可視度分析、視野分析、風(fēng)環(huán)境分析及采光分析等。

5 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)的推廣和發(fā)展為建筑行業(yè)翻開了新的篇章。隨著未來山地建筑越來越多的開發(fā)，BIM技術(shù)在山地建筑場地設(shè)計中的應(yīng)用會越來越多。本文對于BIM技術(shù)在山地建筑場地設(shè)計中的一些應(yīng)用淺談是在平時的實際項目中的一些應(yīng)用總結(jié)，通過這些實際項目的應(yīng)用，我們發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)也確實對山地建筑，無論是設(shè)計還是施工都有很大的幫助！