BIM的建筑設(shè)計實踐應(yīng)用

文/周鑫 中信建筑設(shè)計研究總院有限公司 湖北武漢 430000

我國的建筑歷史是十分悠久的，像在橋梁方面的趙州橋、用于居住的建筑北京故宮和紫禁城、宗教性質(zhì)的建筑西藏布達(dá)拉宮、世界上最長的墻萬里長城等。這種種建筑事跡表明我國人民的聰明才智。我國現(xiàn)代的建筑設(shè)計還是處于世界前端的，所有實際設(shè)計應(yīng)用的任務(wù)都離不開BIM這一高效技術(shù)。BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中有全程可演示、透明化和多人同時編輯的優(yōu)勢，使得在所有建筑類別中都有廣泛應(yīng)用。下面先對BIM技術(shù)進(jìn)行簡略介紹，再進(jìn)行不同類別的建筑設(shè)計實際應(yīng)用講解。

1、簡介BIM技術(shù)

BIM的英文全稱是Building Information Modeling，國內(nèi)建筑業(yè)的統(tǒng)一翻譯為：建筑信息模型。BIM這一概念是由Chuck Eastman教授創(chuàng)立并流傳到今日的。BIM技術(shù)將慣常的二維圖紙設(shè)計轉(zhuǎn)化為三維數(shù)字化設(shè)計，形成一套完整的信息管理模型，這一新型技術(shù)加快了整個建筑業(yè)的發(fā)展。BIM還是工程圖紙共享平臺，在當(dāng)今的建筑工程中，從設(shè)計觀念的確定到工程驗收投入使用這一過程，BIM提供了全程施工可視和實驗管理功能；在建筑工程施工的所有工序中，建筑單位都可以在BIM中參與、線上操作、改進(jìn)和管理圖紙信息，以達(dá)到互相協(xié)同的作用。

BIM技術(shù)創(chuàng)立的出發(fā)點就是為推進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展，其在全球的建筑工程中已經(jīng)無法替代。BIM技術(shù)在建筑工程中有著很好的交互功能，通過BIM相應(yīng)的工程軟件來搭建“全過程可視化和可演示”的數(shù)字化模型，這樣的模型能為建筑工程設(shè)計師提供數(shù)據(jù)分析和模擬的平臺，也利于總工程師的全局控制和費用計算，還能與協(xié)同團(tuán)隊進(jìn)行實時設(shè)計共享。這樣強大的功能極其有利于各設(shè)計單位的協(xié)調(diào)配合能力的提升，有助于降低建筑行業(yè)在設(shè)計階段的隱藏風(fēng)險和建筑材料的廢棄量，另一方面BIM技術(shù)促進(jìn)設(shè)計單位的設(shè)計應(yīng)用能力發(fā)展和營造建筑單位間積極競爭的良好風(fēng)氣。

2、BIM技術(shù)在設(shè)計過程中的應(yīng)用

2.1 設(shè)計觀念中的應(yīng)用

很多建筑設(shè)計師在初始階段——設(shè)計觀念中不會使用BIM軟件幫助自己全局構(gòu)思，認(rèn)為設(shè)計觀念是個人的理念，若使用這類軟件會使得自己的部分設(shè)計想法與他人有相似之處，其實BIM軟件的輸出成果更多的還是設(shè)計者自身的理念。BIM在設(shè)計觀念中可直觀地分析各種建筑方案，利用高度可視化和可規(guī)劃的特點進(jìn)行快速設(shè)計，還可以根據(jù)建筑工程的規(guī)模和要求進(jìn)行設(shè)計觀念的細(xì)微改動。

2.2 方案設(shè)計中的實踐應(yīng)用

經(jīng)過建筑工程師的觀念和大體設(shè)計，建筑的方案已有了雛形。BIM技術(shù)在此階段的應(yīng)用是配合設(shè)計觀念的思維框架，選擇最適合此次建筑要求的方案，若考慮周全還可以在BIM軟件中設(shè)計幾套備用方案或輔助方案，使得建筑項目工程的具體實施都在BIM下的三維環(huán)境下進(jìn)行，高效和直視是方案設(shè)計中的應(yīng)用表現(xiàn)。

方案設(shè)計中BIM的具體應(yīng)用在于其豐富的建筑模型、部件的方向和型號的調(diào)試以及3D演示動畫。建筑方案里的空間結(jié)構(gòu)和拼接部分都可以在BIM軟件中查閱和模擬，將圖紙上的二維圖形賦予空間形態(tài)，具體的建筑設(shè)計方案使得設(shè)計師和總工對建筑的決策、判決更加全面。另外BIM軟件支持將建筑物設(shè)計圖以三維形式文件輸出，在文件中任何人都可以進(jìn)行參閱建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過視角的轉(zhuǎn)換可以無死角地觀察建筑，還可以依據(jù)自身的想法對建筑物進(jìn)行修改。文件便于傳輸和修改的特點將建筑工程的協(xié)調(diào)性推向更高的層次，為后繼的具體工程實施提供有力的保障。

2.3 工程圖實踐中的應(yīng)用

工程圖是建筑工程最后的決策結(jié)果，也是建筑項目施工的依據(jù)。在此工序中BIM通過各種實驗對建筑場地進(jìn)行測試，判斷工程圖上的結(jié)構(gòu)能否在建筑場地實行，若不適應(yīng)還需在BIM軟件中對工程圖進(jìn)行修改。

工程圖的實際設(shè)計任務(wù)大部分由BIM完成，在建筑大體結(jié)構(gòu)未搭建前無法得知管道、電力外機、排水裝置的位置，需要利用BIM軟件搭建建筑附屬物的空間相對位置系統(tǒng)。另外之前提到的實驗應(yīng)用主要表現(xiàn)在建筑節(jié)點連接設(shè)計、內(nèi)部建筑和外界碰撞實驗、管線三維系統(tǒng)管理等方面，對工程圖的內(nèi)容反復(fù)修改磨合，保證在實施環(huán)節(jié)無大的問題出現(xiàn)。這種應(yīng)用可以最大優(yōu)化機電箱的線路鋪設(shè)問題和凈空問題，還可以提前進(jìn)行建筑工程的土方量計算和建筑物功能測試。

3、BIM實際應(yīng)用事例

3.1 土方量的精準(zhǔn)計算

土方量的計算是建筑的必需步驟，但現(xiàn)實中的完成效果一般。主要原因是建筑工程的土方量數(shù)值很大，需要多次在同一時間設(shè)點平差計算，非常耗工時。利用BIM技術(shù)可有效改變這一局面，BIM的5D關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，可同時精準(zhǔn)地計算多個工程，工程計算的精度和速度得到提高。應(yīng)用表現(xiàn)為工程場地地形圖與BIM相連接，生成與現(xiàn)實地形圖相近的BIM模型，再生成原始地形曲面模型和建筑設(shè)計曲面模型。這兩個模型的交點處連接成線，這條線是原始地形曲線與建筑設(shè)計曲線的重合線，重合線所包圍的體積即是挖掘填充的土方量形成的體積曲面，BIM軟件計算結(jié)果即為土方量。

3.2 水利工程建筑模型的構(gòu)建

水利工程一直是較難的建筑工程，在我們認(rèn)知中水利建筑工程具有跨度大、施工時間久的特點，BIM仍是其主力。模型本身的應(yīng)用是由委托方來確定，BIM作用是根據(jù)要求確定模型的精密程度。BIM模型的精密程度越高、關(guān)聯(lián)處越多，所設(shè)立的參數(shù)個數(shù)和參數(shù)屬性功能也就越多。因為當(dāng)今BIM水平不高，需考慮水利工程施工時長和氣候影響等因素，水利建筑工程模型一般使用LOD30。

工程模型的構(gòu)建需要各工程師們熟知工程的情況，先在平面圖紙上繪制工程圖，再傳入BIM軟件，設(shè)立各種參數(shù)自動繪制出三維建筑設(shè)計圖。其中要保證建筑的結(jié)構(gòu)，排列形式要與實際地形對應(yīng)位置一致，另外BIM軟件中建筑材料的外觀和功能不同，相互聯(lián)系性不強，需設(shè)計人員細(xì)心處理，劃分到最小單位，利于建筑設(shè)計后期的模擬和處理。模型部件的屬性信息與現(xiàn)實對應(yīng)物品信息一樣，顏色和外型按照標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行嚴(yán)格的模型信息管理。

總結(jié)：

由上述分析和實際事例可知，在建筑工程中引入BIM技術(shù)是一項非?？茖W(xué)、有效以及減少施工管理難度的措施。BIM技術(shù)有效的解決了建筑工程步驟復(fù)雜、管理不方便實施困難、信息共享性不強等問題；有利于對更大型、功能更復(fù)雜多樣的建筑工程發(fā)起挑戰(zhàn)；解決當(dāng)今的建筑工程難題，對工程的選址和建筑擺放有了更科學(xué)的參考分析；同時還降低了對環(huán)境的不利影響。