BIM技術在建筑設計中的應用

姜鴻超　吳迪

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對于建筑提出了更高的要求，建筑設計師在設計過程中要考慮更多的內(nèi)容，而利用BIM技術這一新興仿真模式可以顯著降低設計難度。文章以建筑設計BIM技術應用準備為切入點，分析建筑設計過程中合理運用BIM技術的措施。

關鍵詞：建筑設計;BIM技術;應用措施

基金項目：本文系太倉市技能大師工作室人才項目;蘇州健雄職業(yè)技術學院院級（青年）科研基金課題“建筑模型信息技術在室內(nèi)設計中的應用研究”（2017SJLD11）研究成果。

現(xiàn)階段人們對于建筑要求不斷提升，不僅僅滿足“遮風擋雨”。傳統(tǒng)建設模式不利于推進城市現(xiàn)代化建設，引入新型建筑技術則可以改善傳統(tǒng)建設方法的不足。新型建筑技術向著輕建筑體系發(fā)展，并在多層建筑設計中得到運用。本文就選擇合適的設計方法，發(fā)揮建筑設計優(yōu)勢，提升建筑設計質(zhì)量與效率，利用BIM技術優(yōu)勢，促進建筑設計行業(yè)健康發(fā)展展開論述。

一、建筑設計與BIM技術的分析

BIM建筑信息仿真模型技術，通過計算機利用數(shù)字信息化技術完成建筑模型設計，包括建筑設計的整個過程，并將設計圖紙利用三維立體的模式進行全方位展示。與傳統(tǒng)手繪圖紙不同，BIM建筑設計通過調(diào)整原始設計工具，更加快速與便捷地完成圖紙修改與拆分。

建筑工程設計內(nèi)容繁多，部分建筑結構體積較大，使得建筑施工無法順利進行，要求施工單位高度重視各個環(huán)節(jié)，提高對建筑設計環(huán)節(jié)的關注度。尤其是復雜結構形式的建筑設計時，需要設計人員全面、準確地計算相關數(shù)據(jù)，保證建筑物的整體安全性與穩(wěn)定性。建筑設計過程中合理運用BIM技術，借助這種信息技術搭建設計圖紙模型，可以模擬設計圖紙上的部分內(nèi)容，接著對比圖紙數(shù)據(jù)與模擬設計的數(shù)據(jù)，觀察兩者是否相符合，如果誤差較大表明設計圖紙不符合工程實際情況，繼續(xù)按照方案施工的話，極有可能誘發(fā)安全事故，要聯(lián)系實際情況修改圖紙，及時調(diào)整設計方案，奠定工程安全、高質(zhì)量完成的基礎。

二、建筑設計應用BIM技術的準備工作

（一）搭建建筑資源庫

BIM技術在建筑設計過程中應用，具體正式運用前要依據(jù)工程實際情況搭建資源庫，如部件庫、機電庫等，方便后期開展設計工作。BIM模型中含有與建筑物設計相關的數(shù)據(jù)信息，要生成工業(yè)化生產(chǎn)所需要的各類物品，如構件數(shù)據(jù)表單、門窗數(shù)據(jù)、材料表等。通過對工業(yè)化建筑構件與部品進行拆分，借助BIM技術將工程各個部分分成標準化的尺寸與形狀，對可以生產(chǎn)的構件進行定型，方便工廠生產(chǎn)。BIM資源庫建立包括建筑材料庫、預制構件庫等。這些資源庫對于基礎BIM技術建筑工業(yè)化設計來說就是BIM族庫。

（二）BIM數(shù)據(jù)鏈接技術

在從建筑設計、生產(chǎn)到施工的整個過程中，利用BIM模型可以共享相關信息，克服傳統(tǒng)二維圖紙設計的缺陷，提高設計方案的可觀性，客戶通過設計方案能夠直觀清晰地了解項目。BIM數(shù)據(jù)鏈接技術可以提升設計的有效性。通過該技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳遞，減少后期數(shù)據(jù)處理錯誤出現(xiàn)的可能。如，建筑模型設計要求結構專業(yè)與建筑專業(yè)分別完成各自負責的內(nèi)容模型設計，減少模型重復設計的可能;利用模型分開創(chuàng)建墻體結構層與建筑面層，方便接下來的構件拆分與統(tǒng)計;電梯井、樓梯間等樓板洞口由結構專業(yè)負責創(chuàng)建，減少重復工作，提高設計效率等。

三、建筑設計時合理運用BIM技術的具體措施

以高層商業(yè)建筑項目為對象進行分析，某棟商業(yè)樓共有23層，中間設計有轉(zhuǎn)換樓層。工程設計時選擇BIM技術，保證設計方案的科學性與合理性，避免后期出現(xiàn)安全質(zhì)量問題。接下來筆者聯(lián)系本次工程實際情況，分析BIM技術的運用措施。

（一）搭建產(chǎn)品庫

首先，依據(jù)設計方案搭建戶型產(chǎn)品庫。依據(jù)工程實際情況，搭建戶型產(chǎn)品標準化設計內(nèi)容，主要包括公共空間、戶型設計、樓層樓道等內(nèi)容，奠定BIM技術運用的基礎。

其次，做好構件部品庫的建設工作。部品產(chǎn)品庫建設建立在BIM技術上。這里用BIM模型對建筑設計各部分內(nèi)容進行拆分，細化內(nèi)部，并將這些內(nèi)容拆分成各個具體的二維圖紙。

（二）強化建筑基礎設計

建筑基礎設計時要提前做好準備工作，對建筑框架梁柱與填筑墻之間的連接點進行詳細的處理，為建筑獲得較高質(zhì)量奠定基礎。建筑基礎設計工作異常重要，會直接對后期整體質(zhì)量產(chǎn)生影響，這就需要建筑設計人員根據(jù)工程具體情況設計合理的方案，保證設計方案的合理性是工程質(zhì)量提升的基礎與關鍵所在。利用BIM技術的便捷性特點，構建基礎方案設計模型，通過觀察模型的各個方面了解設計方案存在的缺陷與不足，及時采取優(yōu)化措施。具體到本次工程來說，設計人員結合工程情況，合理利用BIM技術，大幅節(jié)省設計人員的時間與精力，奠定高質(zhì)量工程的基礎。此外，工程設計時很容易出現(xiàn)交叉施工的現(xiàn)象，針對交叉施工現(xiàn)象，如果不能提前采取處置措施，很容易在施工過程中出現(xiàn)延誤工期的情況，利用BIM技術的仿真模擬，可以為整個施工順利奠定基礎。

（三）BIM技術在施工各工程的應用

1.規(guī)劃設計時BIM技術應用

利用BIM技術搭建工程模型，將各方面數(shù)據(jù)進行匯總，設計人員直觀觀察設計方案的內(nèi)容，及早發(fā)現(xiàn)不合理或存在問題的內(nèi)容。利用計算機信息軟件的虛擬化功能，對建筑設備管線進行優(yōu)化與處理，并且精準測量建筑各個層面的數(shù)據(jù)，方便設計人員依據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整設計方案，大幅度提高設計方案的合理性與科學性。具體到本次設計工程來說，工程設計方案涉及很多方面的內(nèi)容，設計人員可以利用共享功能，掌握建筑的全面信息，同時，將整個設計工程分成若干個方面，提高設計方案的針對性，同時，這樣還可以培養(yǎng)設計人員的溝通能力與團隊合作能力。

2.優(yōu)化工程設計的各類管線

現(xiàn)代建筑設計過程中存在各類管線，如供暖管線、燃氣管線、電線等，通過BIM技術對各類管線的位置進行模擬仿真，重點觀察各類管線是否存在交叉施工情況，避免正式施工時出現(xiàn)安全問題。借助信息軟件技術，提前測試與預覽功能，對建筑設備功能進行測試。依據(jù)測試結果及時調(diào)整，保證后期燃氣管線、電纜、電線等正常工作，保證管線施工高效率地完成。

3.施工時各個階段合理利用BIM技術

利用BIM軟件技術搭建的建筑模型中，包含本次工程的各方面數(shù)據(jù)，生活管理人員可以利用該模型完成對整個工程的管理，提升工程管理的質(zhì)量與效率。工程施工時部分項目環(huán)境較為復雜，管理人員也不可能深入到各個層面進行現(xiàn)場管理，這就會使得部分施工人員出現(xiàn)僥幸心理，不按照施工要求或技術規(guī)范進行，使得工程出現(xiàn)質(zhì)量安全隱患。通過BIM軟件提前對施工過程中可能出現(xiàn)的問題進行模擬，并將相關數(shù)據(jù)導入到模型中，準確計算工程量，提高施工管理質(zhì)量，降低施工成本。

4.利用BIM技術完成材料管理

對建筑數(shù)據(jù)模型進行跟蹤與管理，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)方面變化要及時輸入到模型中，實現(xiàn)高效率的建筑材料管理。通過模擬數(shù)據(jù)信息，大幅度提升設計方案的可行性，同時，實施全程跟蹤管理，管理工程施工進度與質(zhì)量。對建筑各部件進行設計，可以實現(xiàn)動態(tài)管理的目的，一定程度上提升工程建設效益。BIM軟件可以對建筑空間屬性進行保存記錄，可以對比不同時期的設計方案，通過這種管理模式，實現(xiàn)材料管理的高效率運轉(zhuǎn)，有效降低工程施工成本與材料耗損。通過降低成本的方式增加單位效益，實現(xiàn)提升企業(yè)市場競爭力的目的。此外，利用BIM軟件技術進行材料管理時，要及時將材料價格、材料變動情況輸入到模型中，提升材料管理的實效性。

（四）建筑結構轉(zhuǎn)換層的設計

1.結構布置

轉(zhuǎn)換層結構設計時，要對整個轉(zhuǎn)換層結構進行分析。其整體主要由板、梁、柱等部件構成，要對整體結構荷載進行計算，柱網(wǎng)在布置平面結構方面發(fā)揮著重要作用。確定好柱網(wǎng)后，要對其他構件的位置進行確定，制定合適的設計方案，保證工程設計的整體質(zhì)量。

2.受力分析

在高層建筑混凝土鋼結構的受力計算中，配置構造筋的時候，要滿足相關內(nèi)容：第一，進行鋼筋縱向配筋時，要將整體配筋率控制在5%范圍內(nèi)。設計縱筋時要選擇合適位置，不能將其和拉筋、箍筋等焊接到一起，影響到設計方案質(zhì)量;第二，控制縱向鋼筋逐漸距離，并將其控制在范圍內(nèi)，并使凈距離。采取封閉式箍筋設計方法，提升箍筋的直徑，通常φ>6㎜。

3.框架結構設計注意事項

設計人員進行混凝土結構設計時，要綜合考慮各方面因素，遵循混凝土結構設計的基本原則與方法，具體設計過程中，要重視建筑結構設計的安全性。通過考慮工程實際情況，本次工程轉(zhuǎn)換層結構決定采用間接法，保證轉(zhuǎn)換層結構的設計質(zhì)量。

4.對設計方案進行整體優(yōu)化

工程施工中完成混凝土組裝后，重視后期檢查工作，保證工程整體設計方案的美觀性。對施工各個流程進行檢查與完善，借助精密儀器完成整個測量工作，保證工程施工的整體效果，整個過程中，都要嚴格遵循施工流程以及技術規(guī)范。同時，混凝土作為工程施工的基礎材料，需要嚴格處理，如果是冬天施工的話，要做好混凝土材料的保溫工作，重視混凝土澆筑后期的養(yǎng)護管理工作。

5.協(xié)調(diào)施工進度、成本、工期三者之間的關系

工程施工時，進度、成本、質(zhì)量三者之間存在緊密聯(lián)系，要求施工單位合理衡量三者的關系，以最低的施工成本在保證工程質(zhì)量的基礎上加快施工進度，實現(xiàn)降低施工單位經(jīng)濟負擔以提高經(jīng)濟效益的目的。借助BIM軟件的優(yōu)勢，搭建施工成本進度與質(zhì)量三者的模型，掌握一者變化對其他兩者的影響，有效平衡三者之間的關系。但工程實際操作中落實情況不是很好，經(jīng)常出現(xiàn)為了趕進度忽略施工質(zhì)量的情況，或是為了保證工程質(zhì)量導致工程成本超支的情況，直接對施工單位經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響，這就需要企業(yè)根據(jù)實際情況，采取有效的控制管理措施，保證三者的平衡。

施工單位要高度重視施工質(zhì)量、成本及進度三者的關系，選擇合適的控制方式平衡三者，為工程高質(zhì)量地完成奠定基礎。第一，在施工進度上要與施工原則保持統(tǒng)一，同時在施工過程中應該明確責任和權利，為后續(xù)的考核提供依據(jù)，確保質(zhì)量控制工作順利推進;第二，對于施工的工程審核問題，對不符合質(zhì)量的建筑進行施工處理時，需要重視對建筑基礎材料的控制。

四、結語

總而言之，BIM軟件技術在工程設計過程中有著顯著優(yōu)勢，可以大幅度降低工程成本，提升工程施工進度，大幅度提升工程施工質(zhì)量與效率。在使用BIM軟件技術時，合理發(fā)揮軟件的優(yōu)勢，揚長避短，利用信息化技術推進建筑工程技術進步與發(fā)展。

參考文獻：

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作者單位：

蘇州健雄職業(yè)技術學院藝術學院