BIM 技術(shù)及其在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

劉 丹

十堰市建筑設(shè)計(jì)研究院（442000）

1 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)

基于BIM 技術(shù)建立的三維立體建筑模型，能夠讓人們更加直觀、便捷地觀察到整個(gè)建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)全過程，充分地領(lǐng)悟與感受設(shè)計(jì)人員的獨(dú)特設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)中信息數(shù)據(jù)資源的有效傳達(dá)與共享。 利用BIM 技術(shù)構(gòu)建建筑項(xiàng)目工程的效果圖，通過虛擬漫游以及仿真模擬等多種方式，可以對工程項(xiàng)目進(jìn)行立體化展示，同時(shí)能夠協(xié)調(diào)各部門、各工程施工技術(shù)人員之間的工作，使建筑企業(yè)內(nèi)部的空間設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一化。另外，通過二維、三維以及四維等立體化的建筑模型，能夠最大限度地實(shí)現(xiàn)對建筑成本的全程監(jiān)督與管理，不斷優(yōu)化建筑工程設(shè)計(jì)方案，為建筑企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

2.1 完善與優(yōu)化了BIM 技術(shù)的應(yīng)用規(guī)范體系

BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用應(yīng)該實(shí)現(xiàn)流程化，以信息數(shù)據(jù)為主要的應(yīng)用依據(jù)，對海量的信息數(shù)據(jù)資源進(jìn)行收集、分析與整合，并結(jié)合實(shí)地勘察的實(shí)際數(shù)據(jù)信息參數(shù)與施工建設(shè)要求，有效構(gòu)建一個(gè)僅僅帶有建筑工程項(xiàng)目初始信息的基礎(chǔ)模型，即建筑工程的“藍(lán)本”[1]。其中，基礎(chǔ)模型主要包括了建筑工程項(xiàng)目本身模型以及結(jié)構(gòu)模型， 主要是基礎(chǔ)、筏基、擋土墻、混凝土主梁、剪力墻、樓梯、門窗等組件， 依據(jù)設(shè)計(jì)發(fā)包圖進(jìn)行BIM 三維立體模型的建造。 在開展具體的建筑工程設(shè)計(jì)工作時(shí)，再依據(jù)現(xiàn)場的施工環(huán)境、施工要求、施工標(biāo)準(zhǔn)以及施工細(xì)則等，對基本模型的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行填充與完善。因此，推動(dòng)BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的首要任務(wù)應(yīng)該是為其構(gòu)建一個(gè)可行性較強(qiáng)的、完善的標(biāo)準(zhǔn)化體系，有效提升BIM 技術(shù)的專業(yè)性與技術(shù)性。 在此基礎(chǔ)上，相關(guān)的專業(yè)人員應(yīng)該積極與時(shí)俱進(jìn)，充分地借鑒與引進(jìn)國外先進(jìn)的、科學(xué)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，再結(jié)合我國建筑工程施工的實(shí)際需求， 建立符合我國國情的標(biāo)準(zhǔn)化BIM 技術(shù)應(yīng)用規(guī)范體系，為全面提升技術(shù)的推廣效果、創(chuàng)造良好的建筑行業(yè)技術(shù)應(yīng)用環(huán)境奠定良好的基礎(chǔ)。

2.2 在模擬設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM 模型是根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)虛擬出來的立體、可視化模型。 因此，在建筑項(xiàng)目施工前期，可以通過BIM 技術(shù)對施工過程、施工內(nèi)容、施工方法以及施工中的突發(fā)緊急情況進(jìn)行虛擬化的模擬，讓設(shè)計(jì)人員、施工單位、技術(shù)人員等能夠通過立體化的建筑模型發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)中存在的問題， 從而能夠在建筑工程施工之前對施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。 這樣一來，不僅大幅降低了施工成本，還在一定程度上節(jié)省了施工時(shí)間，避免因施工中發(fā)現(xiàn)問題而導(dǎo)致的拆除、返工，有效達(dá)成改善建筑施工過程的目的[2]。 同時(shí)，BIM 技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用還體現(xiàn)在對項(xiàng)目招投標(biāo)方案的現(xiàn)場化模擬，對現(xiàn)場的施工、運(yùn)輸以及各分部環(huán)節(jié)的工程模擬等方面， 能夠提前預(yù)知可能發(fā)生的錯(cuò)誤與問題，有效達(dá)成對項(xiàng)目招投標(biāo)方案的優(yōu)化以及對成本的管理等目標(biāo)。

2.3 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的設(shè)計(jì)

由于建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)受外部環(huán)境干擾較大，利用BIM 技術(shù)對建筑工程項(xiàng)目所處的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)化的分析，能夠有效分析出外部環(huán)境影響因素中哪些可控、哪些不可控，盡可能地將建筑工程項(xiàng)目與環(huán)境之間的矛盾降到最低， 為建筑工程項(xiàng)目的開發(fā)提供良好的決策依據(jù)，有效達(dá)成建筑住宅工程的可持續(xù)化設(shè)計(jì)目標(biāo)[3]。

2.4 在工程施工中的應(yīng)用

由于建筑工程的施工環(huán)境較為復(fù)雜、施工工序與流程較多，需要有效規(guī)范與嚴(yán)格設(shè)計(jì)具體的施工流程與細(xì)則，保證各環(huán)節(jié)施工設(shè)計(jì)與施工操作的合理性、科學(xué)性與連貫性。在此過程中，需要將BIM 技術(shù)與地理信息系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合，對施工現(xiàn)場進(jìn)行全方位、系統(tǒng)化的分析，將通過現(xiàn)場勘察獲取的有效信息輸入到相應(yīng)的程序內(nèi)，構(gòu)建一個(gè)可視化的三維立體模型。 通過模型處理，對施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況、周邊環(huán)境、地理狀況分布以及人口疏密分布情況等影響施工的多元化因素進(jìn)行綜合分析，為后期建筑工程項(xiàng)目的科學(xué)規(guī)劃與設(shè)計(jì)提供較為可靠的依據(jù)。 運(yùn)用BIM 可視化模型，能夠?qū)⒔ㄖこ桃匀S立體的形式展現(xiàn)在大眾面前，給觀眾一種猶如見到真實(shí)的建筑施工現(xiàn)場的感覺。 同時(shí)，利用BIM 技術(shù)，施工單位、建設(shè)單位的專業(yè)技術(shù)人員、施工人員以及項(xiàng)目設(shè)計(jì)師等都可以通過可視化的三維立體建筑模型，對項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案中不合理、不科學(xué)的地方進(jìn)行優(yōu)化、改善與適當(dāng)調(diào)整，最大程度地保證施工順利、有序地開展。 另外，利用BIM 技術(shù)，還能夠讓建筑工程項(xiàng)目的投資者與用戶全面地掌控投資項(xiàng)目的具體情況，徹底擺脫了傳統(tǒng)施工技術(shù)在時(shí)間與空間上的局限性[4]。 最后，BIM 技術(shù)還能夠有效實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)。給予相同BIM 技術(shù)平臺(tái)的多個(gè)施工團(tuán)隊(duì)以多個(gè)項(xiàng)目工程類型的協(xié)同設(shè)計(jì)工作模式，通過多元化的協(xié)同方式與工作方法，有效完成工程項(xiàng)目的規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作，將實(shí)時(shí)監(jiān)控、階段性協(xié)同以及三維立體校對、 審核等工作方式落實(shí)到具體的工程設(shè)計(jì)中，以便能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)與解決各種工程設(shè)計(jì)問題，為全面提升建筑工程設(shè)計(jì)質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.5 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)對于整個(gè)建筑的抗震性、穩(wěn)固性等發(fā)揮著重要的作用，是建筑整體的支架。 在實(shí)際的工程建設(shè)中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已不再局限于各部分的簡單排列，還需要對各施工環(huán)節(jié)進(jìn)行有效連接，構(gòu)建一個(gè)相互支撐的建筑整體。 因此，要想使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性與牢固性與國家相關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)相一致，需要對建筑結(jié)構(gòu)的功能、性能進(jìn)行綜合分析。 與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)相比，BIM 技術(shù)能夠通過對數(shù)據(jù)信息的收集與分析，運(yùn)用計(jì)算公式將建筑工程中結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)值算出來，不僅大大節(jié)省了人工計(jì)算所花費(fèi)的時(shí)間與精力， 還能夠有效減少計(jì)算誤差，最大程度地提升建筑結(jié)構(gòu)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與科學(xué)性，有效保證了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性。 在此過程中，將BIM 三維立體模型中的數(shù)據(jù)信息輸入到相關(guān)的設(shè)計(jì)軟件中，能夠快速、有效、精準(zhǔn)地完成整個(gè)工程項(xiàng)目的分析工作。 并且能夠依據(jù)分析的結(jié)果對建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案中不合理的地方進(jìn)行更改與調(diào)整， 進(jìn)而有效完善與優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。

2.6 在建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同中的應(yīng)用

運(yùn)用BIM 技術(shù)對建筑工程項(xiàng)目的建筑本身以及功效性模塊進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，將建筑工程項(xiàng)目不同建設(shè)周期以及施工階段的相關(guān)信息數(shù)據(jù)、過程與資源進(jìn)行有效連接，實(shí)現(xiàn)對建筑工程項(xiàng)目對象的全過程跟蹤與描述。將BIM 技術(shù)應(yīng)用到建筑工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)協(xié)同中，不僅能夠借助于中間數(shù)據(jù)文件有效達(dá)成跨區(qū)域的不同設(shè)計(jì)軟件模型， 為其提供可靠、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與信息資源，還能夠通過設(shè)置相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，有效加強(qiáng)建設(shè)、監(jiān)理、施工、設(shè)計(jì)等多個(gè)單位之間的溝通與聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的有效傳遞與共享。

3 結(jié)語

綜上所述，在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)，不僅能夠?qū)⒊橄蟮亩S建筑設(shè)計(jì)形象化地表現(xiàn)出來，讓設(shè)計(jì)人員以及非專業(yè)人員能夠清晰、明了地理解建筑設(shè)計(jì)意圖，還能夠充分發(fā)揮其優(yōu)化性與協(xié)調(diào)性功能，最大限度地掌握建筑工程的施工設(shè)計(jì)與施工操作全過程，為全面降低建設(shè)成本、有效制訂工程規(guī)劃方案提供可靠的技術(shù)支撐。