BIM建筑智能化研究

李加縣

合肥同益信息科技有限公司，安徽合肥 230000

BIM能夠準(zhǔn)確地整合建筑設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)中不同階段的項(xiàng)目信息，并促進(jìn)信息的共享與資源的合理規(guī)劃。與此同時(shí)，建筑信息化、智能化也成為了行業(yè)的必然發(fā)展趨勢(shì)。它符合工程項(xiàng)目所有的信息要求，從初期的施工設(shè)計(jì)直到最終的竣工運(yùn)營(yíng)管理，都可以使用建筑模型進(jìn)行整合與規(guī)劃，其可協(xié)調(diào)性、模擬性等技術(shù)特征也能顯著提升項(xiàng)目?jī)r(jià)值，在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用前景廣闊。

1 BIM有關(guān)軟件

1.1 基礎(chǔ)建模軟件

BIM本身并不是一款軟件，但可以通過相關(guān)軟件來實(shí)現(xiàn)其技術(shù)價(jià)值。從基礎(chǔ)軟件類型來看，可以分為工具軟件與基礎(chǔ)建模軟件。

基礎(chǔ)建模軟件是以三維建模為基礎(chǔ)。由于在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)于建筑的剖面圖規(guī)劃是分別設(shè)計(jì)的，導(dǎo)致剖面信息容易出現(xiàn)偏差。但三維建模體系的出現(xiàn)可以在各個(gè)視圖生產(chǎn)剖面圖，BIM基礎(chǔ)軟件也能讓用戶直接進(jìn)行外部導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。在建筑設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，BIM的建模軟件選擇成為了重點(diǎn)，對(duì)于企業(yè)的路線選擇具有顯著的作用。建模軟件的不同類型舉例如圖1所示。

圖1 建模軟件的不同類型舉例

可以看到，建模軟件的選擇標(biāo)準(zhǔn)是基于實(shí)際的建筑功能需求來決定，具有合理性與科學(xué)性。

1.2 工具軟件

工具軟件類型眾多，其目的在于建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)將具體任務(wù)要求轉(zhuǎn)化為幾何形體的建筑方案，如建模軟件Grasshopper、Sketchup等來進(jìn)行模型分析，并旨在提升設(shè)計(jì)精度，利用BIM模型提供的信息來進(jìn)行工程管理統(tǒng)計(jì)與造價(jià)分析等。這些工具軟件都可以發(fā)揮重要的技術(shù)支持作用，提供工具模塊[1]。

2 BIM技術(shù)在建筑智能化的應(yīng)用

2.1 模型設(shè)計(jì)可視化

模型設(shè)計(jì)可視化即建筑模型與結(jié)構(gòu)可以直接通過三維方式展現(xiàn)在人們面前，無論是業(yè)主、施工方還是設(shè)計(jì)方都可以根據(jù)模型來進(jìn)行交流溝通，這也是建筑智能化的體現(xiàn)之一。相比傳統(tǒng)的模型管理規(guī)劃，BIM具有不同的展示模式，為了更好地對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行展示，設(shè)計(jì)方通常也會(huì)制定相應(yīng)的效果圖，通過BIM的渲染功能來表達(dá)空間感，以便于業(yè)主方快速判斷設(shè)計(jì)是否滿足實(shí)際的需求，從建筑成果中得到相應(yīng)的信息。BIM技術(shù)取代了傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計(jì)，可以將任何復(fù)雜的結(jié)構(gòu)模型通過直觀清晰的表現(xiàn)形式進(jìn)行展示，并以此為基礎(chǔ)探究建成效果。

另外，在階段的可視化設(shè)計(jì)工作中，利用其可視化優(yōu)勢(shì)，能夠以三維方式呈現(xiàn)出不同的節(jié)點(diǎn)，包括幕墻節(jié)點(diǎn)、鋼筋節(jié)點(diǎn)等，對(duì)于一些簡(jiǎn)單的構(gòu)造，可以直接通過類似的方式進(jìn)行處理，甚至通過生成構(gòu)造視頻的方式來實(shí)現(xiàn)技術(shù)交流。例如，在實(shí)際的別墅設(shè)計(jì)過程中，可以展示出檐口節(jié)點(diǎn)與老虎窗節(jié)點(diǎn)的不同構(gòu)造性質(zhì)，從可視圖中觀察節(jié)點(diǎn)構(gòu)造是否存在技術(shù)缺陷，以便及時(shí)調(diào)整，避免拖延工期。

2.2 數(shù)字化模塊

由于在建筑設(shè)計(jì)的過程中，決策工作直接影響到整個(gè)建筑，一旦出現(xiàn)失誤則很可能產(chǎn)生嚴(yán)重的問題。在初期的方案設(shè)計(jì)階段，需要考慮到施工區(qū)域的環(huán)境概況、材料選擇等多個(gè)方面的信息。一般情況下，建筑方案設(shè)計(jì)的模式是通過計(jì)算機(jī)繪制草圖，配合經(jīng)驗(yàn)預(yù)估，來對(duì)項(xiàng)目展開定性分析，然而這種模式缺乏客觀的依據(jù)。數(shù)字化模塊的出現(xiàn)也能針對(duì)不同的項(xiàng)目展開合理分析[2]。

2.2.1 可見度分析

可見度可以劃分為室內(nèi)可見度與室外可見度。尤其是室內(nèi)可見度，直接影響用戶的體驗(yàn)。在相關(guān)評(píng)價(jià)體系中，也高度重視室內(nèi)可見度的作用。例如，針對(duì)某住宅區(qū)的設(shè)計(jì)，通過建筑房間的BIM模型設(shè)計(jì)，導(dǎo)入Ecotact軟件當(dāng)中，可以表現(xiàn)出不同的結(jié)果，以顏色的差異來代表可見度的差異，從而判斷整體的建筑空間能否滿足實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)，以便于合理地調(diào)整室內(nèi)存在的影響因素，包括窗戶尺寸、房間布局等，并直接在模型中修改，直至符合施工設(shè)計(jì)要求。如存在視野遮擋嚴(yán)重區(qū)域，可以快速定位，設(shè)計(jì)出符合的符號(hào)標(biāo)志。

2.2.2 日照情況分析

一般情況下在對(duì)居住區(qū)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)的工作中，建筑物的日照間距是重要的參考依據(jù)，也是影響居民體驗(yàn)的核心內(nèi)容。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，往往只是簡(jiǎn)單地在圖紙中進(jìn)行建筑的排布情況，一旦出現(xiàn)誤差，很有可能出現(xiàn)方案后期的設(shè)計(jì)失誤，給設(shè)計(jì)單位與業(yè)主方都帶來不良影響。BIM技術(shù)下的建筑方案可以進(jìn)行日照動(dòng)態(tài)分析與靜態(tài)分析，獲取更加精確的結(jié)果。具體來看，可以利用基礎(chǔ)建模軟件，在軟件中輸入相關(guān)信息或固定的節(jié)氣，就可以獲取某建筑的日照情況，并以動(dòng)畫的形式來了解日照的變化趨勢(shì)和太陽陰影狀態(tài)。

2.2.3 聲音環(huán)境分析

聲音環(huán)境的分析結(jié)果直接影響到使用者的聽覺與感知，特別是在某些人員密集的建筑，例如商場(chǎng)、學(xué)校、醫(yī)院、音樂廳等。還需要考慮到建筑的聲學(xué)狀況，進(jìn)行環(huán)境模擬，并合理計(jì)算影響聲音環(huán)境的兩大因素，即分貝與音質(zhì)。

按照《民用建筑設(shè)計(jì)通則》與《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求并結(jié)合《中華人民共和國(guó)環(huán)境噪聲污染防治法》，對(duì)聲音環(huán)境給出了明確的參考標(biāo)準(zhǔn)。例如，在聲音環(huán)境與建筑布局方面，需要結(jié)合聲音的強(qiáng)度、區(qū)域與方向，在有效分析建筑功能的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)建筑的朝向、地形的屏障作用等，然后根據(jù)聲學(xué)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果來計(jì)算室內(nèi)的混響時(shí)間，可以有效地優(yōu)化建筑內(nèi)部的音質(zhì)[3]。

2.2.4 熱輻射分析

利用BIM建模軟件Revit進(jìn)行設(shè)計(jì)后，可以快速地計(jì)算在不同的時(shí)間段內(nèi)日光輻射的范圍，從而確定建筑物的具體位置是否需要設(shè)置太陽能設(shè)備。

2.3 智能模型設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)成功地引入了智能模型設(shè)計(jì)的理論。以建筑物的結(jié)構(gòu)為例，BIM可以快速整合建筑結(jié)構(gòu)的各種信息，包括材料、保溫層、構(gòu)造材質(zhì)、墻體高度等各個(gè)方面的內(nèi)容。BIM技術(shù)可以控制形狀的相關(guān)信息，并且將這些圖案轉(zhuǎn)化為包含工程信息的構(gòu)件，并將其保存為后綴名為.sat的文件，來實(shí)現(xiàn)幾何信息與非幾何信息的整合。所以，建筑模型也應(yīng)該包含不同的構(gòu)件，BIM建筑方案設(shè)計(jì)可以有效地分析空間功能的合理性，讓設(shè)計(jì)人員在全面了解構(gòu)件信息的前提下進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)管理方案。

另外，如果需要信息化模型的修改，BIM模型可以將室內(nèi)外空間整合成一個(gè)整體的邏輯系統(tǒng)，保存模型中的相應(yīng)信息。值得一提的是，這些信息具備關(guān)聯(lián)性，所有的信息化圖元都可以發(fā)生改變，且一旦發(fā)生改變必然導(dǎo)致關(guān)聯(lián)變化的產(chǎn)生。因?yàn)閳D紙通過視圖而產(chǎn)生，視圖產(chǎn)生的信息變化也會(huì)直接呈現(xiàn)在視圖信息之上，與之相連的部分必然也應(yīng)該同步修改。在這一過程中，還應(yīng)該利用模型構(gòu)件來進(jìn)行注釋說明，提升視圖處理的有效性。以臨時(shí)尺寸標(biāo)記為例，其主要作用是表示構(gòu)件間的相互關(guān)系，并不是真實(shí)存在于繪圖區(qū)域內(nèi)的標(biāo)記。所以，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)如果需要將臨時(shí)尺寸標(biāo)記進(jìn)行永久顯示，需要將其進(jìn)行更改。

2.4 參數(shù)設(shè)置

參數(shù)設(shè)置的出現(xiàn)轉(zhuǎn)變了設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)思想，強(qiáng)調(diào)了設(shè)計(jì)類型對(duì)于人們視覺感官的沖擊。例如，我們?cè)O(shè)計(jì)的上海世博會(huì)建筑就表現(xiàn)出了顯著的建筑空間連續(xù)性，并利用BIM技術(shù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，提供三維建模空間，空間可塑性也針對(duì)傳統(tǒng)概念設(shè)計(jì)中的參數(shù)缺陷進(jìn)行了有效規(guī)劃。實(shí)際上可以將參數(shù)設(shè)置看做是不同構(gòu)件間連接關(guān)系的展示，不僅包含距離尺寸、角度尺寸關(guān)系，還包括空間的關(guān)系，如平行、垂直等。參數(shù)設(shè)置可以創(chuàng)建算法，以算法來表達(dá)其中的可變換關(guān)系與不可變化關(guān)系，將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中的定量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢赃M(jìn)行修改的變量。

相比于傳統(tǒng)的建筑方案設(shè)計(jì)模式，新時(shí)期的項(xiàng)目更加強(qiáng)調(diào)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，建筑行業(yè)本身也涉及到多個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。BIM技術(shù)也為設(shè)計(jì)人員提供了信息交流與參數(shù)設(shè)置的平臺(tái)，相關(guān)人員在平臺(tái)之內(nèi)可以進(jìn)行溝通，減少出現(xiàn)錯(cuò)誤，即便是設(shè)計(jì)中存在不合理的情況，也能結(jié)合BIM技術(shù)特征在設(shè)計(jì)開始時(shí)就進(jìn)行缺陷處理，減少后期的工作量。

3 結(jié)語

BIM具有顯著的應(yīng)用價(jià)值，本文針對(duì)建筑智能化的發(fā)展與BIM技術(shù)展開了相應(yīng)的分析，并結(jié)合相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計(jì)探究了BIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。通過研究結(jié)果，可以看出未來的建筑領(lǐng)域?qū)⒊悄芑姆较蜣D(zhuǎn)變，尤其是通過智能化的分析手段來對(duì)建筑方案進(jìn)行改進(jìn)，提升建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)含量。隨著BIM技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的快速發(fā)展，再配合上《工程質(zhì)量安全提升行動(dòng)方案》等制度體系的出現(xiàn)，BIM技術(shù)可以在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)管，提升行業(yè)發(fā)展水平。