BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用

李寧 德州華遠集團有限公司

目前，社會各界已經(jīng)開始慢慢地將國民經(jīng)濟的重心轉(zhuǎn)移到整個國家建筑業(yè)的整體技術(shù)、開發(fā)和應(yīng)用上，同時，人們和自己對如何提高自身的技術(shù)能力，改善整體建設(shè)和生活工作環(huán)境的質(zhì)量將逐漸變得越來越嚴格。在這個時代大發(fā)展的背景下，建筑主體和各施工企業(yè)單位也需要不斷提高，以增強施工企業(yè)和自身的整體技術(shù)競爭力和施工實力，先進的建筑施工技術(shù)手段和一些國內(nèi)外新的先進技術(shù)，以及現(xiàn)代建筑設(shè)計的設(shè)計理念，合理、有效、科學的設(shè)計，對自身的建筑設(shè)施和環(huán)境進行了全面的設(shè)計和改造，適應(yīng)社會發(fā)展、體育文化發(fā)展和自身人的全面發(fā)展的要求，借助現(xiàn)代高科技BIM的現(xiàn)代設(shè)計和施工技術(shù)手段，開展現(xiàn)代建筑設(shè)計工作，完善和全面優(yōu)化原有復(fù)雜的傳統(tǒng)住宅建筑設(shè)施結(jié)構(gòu)，合理科學的立面設(shè)計，搭配線條和色彩，使住宅建筑的建筑結(jié)構(gòu)特征和整體設(shè)計及使用功能更加直觀符合人性化的理念。

一、住宅建筑設(shè)計中的BIM技術(shù)

在傳統(tǒng)的住宅建筑設(shè)計模式中，BIM虛擬技術(shù)的主要功能是利用三維計算機平臺及相關(guān)軟件，實現(xiàn)傳統(tǒng)住宅建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體虛擬化，應(yīng)用BIM虛擬現(xiàn)實技術(shù)原理，可以實現(xiàn)對現(xiàn)有住宅建筑三維結(jié)構(gòu)體系的虛擬預(yù)解和構(gòu)建，優(yōu)化住宅建筑設(shè)計，同時實現(xiàn)住宅結(jié)構(gòu)和功能的改善。BIM仿真技術(shù)在未來的住宅建筑開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。它的第一個直接主要目的是設(shè)計和開發(fā)一種能夠更好地滿足人們需求和功能的現(xiàn)代居住結(jié)構(gòu)，改善居住建筑中的人類居住環(huán)境。BIM設(shè)計技術(shù)注重住宅建筑的建模，避免了住宅建筑的施工風險，保證了住宅建筑的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。BIM設(shè)計技術(shù)還可以為協(xié)調(diào)或優(yōu)化各種住宅建筑設(shè)計形式提供科學的方法，逐步糾正住宅建筑設(shè)計實踐中的諸多不足，提高整個住宅建筑環(huán)境的完整性和安全性。

BIM設(shè)計技術(shù)在現(xiàn)代住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用是非常必要的。BIM施工技術(shù)還可以進一步幫助住宅設(shè)計師在實踐中更好地理解建筑設(shè)計的總體方案，展示住宅建筑設(shè)計的整體視覺虛擬仿真效果，提前設(shè)計和構(gòu)建現(xiàn)代住宅建筑模型。為了更有效地提高工程資源數(shù)據(jù)的分析、利用和處理效率，防止工程數(shù)據(jù)出錯，在BIM建筑設(shè)計技術(shù)環(huán)境下實現(xiàn)住宅建筑設(shè)計模型的實時可視化也非常重要。近年來，隨著我國城市建設(shè)事業(yè)的快速健康發(fā)展，住宅建筑的數(shù)量逐漸增多。采用先進的BIM等技術(shù)可以改善整個住宅建筑設(shè)計。新的BIM技術(shù)可以成為未來住宅建筑設(shè)計的主要保障，使整個住宅建筑結(jié)構(gòu)布局更加和諧、安全、穩(wěn)定。

二、BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用

（一）進行初步模擬

在現(xiàn)代住宅建筑設(shè)計研究中，BIM仿真技術(shù)只參與設(shè)計的初始和仿真階段。設(shè)計師需要利用現(xiàn)代BIM仿真技術(shù)重構(gòu)住宅虛擬空間模型，設(shè)計出更符合建筑標準體系的住宅建筑方案。BIM仿真技術(shù)是指在房屋的初始工程仿真試驗階段，為了保證虛擬建筑模型實現(xiàn)后的施工設(shè)計和質(zhì)量，設(shè)計人員將前期采集的真實工程數(shù)據(jù)直接應(yīng)用到虛擬仿真模型系統(tǒng)中，并根據(jù)實際房屋施工進度的具體實際施工情況，合理調(diào)整虛擬仿真模型的參數(shù)，確保虛擬建筑模型所采用的技術(shù)是科學合理的。模型在虛擬模型領(lǐng)域，通過對早期模型的研究，發(fā)現(xiàn)實際存在的潛在問題，提供合適合理的設(shè)計方案，最終實現(xiàn)未來住宅建筑設(shè)計方法的標準化。BIM是根據(jù)現(xiàn)有的住宅建筑藍圖數(shù)據(jù)建立三維虛擬建筑模型。設(shè)計人員可以將圖紙數(shù)據(jù)實時輸入并保存到建筑BIM三維模型文件中，然后設(shè)計人員可以根據(jù)住宅場地三維測繪結(jié)果，及時從住宅BIM二維模型文件中自動繪制住宅立面模型和建筑平面圖，未來將根據(jù)住宅建筑的設(shè)計特點不斷調(diào)整分析，并計劃適時逐步優(yōu)化調(diào)整設(shè)計和施工方案。BIM項目減少了普通住宅建設(shè)項目前期施工設(shè)計的準備工作量，有效降低了住宅建筑的設(shè)計成本。

（二）增強動態(tài)控制

動態(tài)環(huán)境控制與設(shè)計過程也是現(xiàn)代住宅建筑設(shè)計工作中最關(guān)鍵的部分，是保證建設(shè)項目順利完成最關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)。BIM模型技術(shù)可應(yīng)用于現(xiàn)場設(shè)計仿真系統(tǒng)。在利用現(xiàn)場模擬環(huán)境模型系統(tǒng)模擬建筑設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)規(guī)劃和施工分析過程的同時，對建筑設(shè)計現(xiàn)場真實外部環(huán)境的環(huán)境信息進行收集、分析和綜合分類。特別是基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術(shù)的管理信息系統(tǒng)的建設(shè)，可以方便計算機對現(xiàn)場各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件和業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)進行綜合控制和管理，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的及時變化同步更新，從而滿足現(xiàn)代動態(tài)環(huán)境控制與管理系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)要求。在房屋建筑工程進度設(shè)計中，要明確技術(shù)人員的職責，不斷修改和完善進度計劃的內(nèi)容，通過現(xiàn)場分析和觀察，找出施工工藝和規(guī)劃中存在的問題，以適應(yīng)實際施工要求。動態(tài)模型的建立還可以實現(xiàn)施工進度的有效調(diào)整，避免因工程延誤造成的損失。

（三）空間規(guī)劃

作為設(shè)計空間規(guī)劃和設(shè)計的現(xiàn)代住宅開發(fā)設(shè)計項目，必須嚴格全面考慮不同技術(shù)類型的工作對系統(tǒng)的整體影響，住宅建筑設(shè)計的整體空間設(shè)計規(guī)劃和相關(guān)內(nèi)容必須盡可能利用先進的BIM技術(shù)進行系統(tǒng)集成。例如，建筑的BIM模型可以同時綜合顯示住宅建筑單元的建筑位置、總建筑面積、建筑面積、樓層結(jié)構(gòu)和設(shè)計內(nèi)容等許多重要因素。相關(guān)項目設(shè)計人員可與項目相關(guān)單位的設(shè)計人員進行系統(tǒng)深入的討論。項目規(guī)劃方案的科學性和技術(shù)合理性是保證規(guī)劃空間效果的關(guān)鍵因素，二者之間有著直接的關(guān)系。BIM空間技術(shù)本身也可以具有數(shù)據(jù)可視化處理的技術(shù)特點，可以同時可視化總體空間規(guī)劃方案中所有項目設(shè)計元素的內(nèi)容數(shù)據(jù)。設(shè)計師可以靈活調(diào)整、補充、更新和完善整個項目空間規(guī)劃的重要內(nèi)容，準確計算和分析各個階段項目空間規(guī)劃參數(shù)必須滿足的各種規(guī)劃相關(guān)數(shù)據(jù)標準的要求。

（四）節(jié)能利用

節(jié)能高效設(shè)計是指現(xiàn)代城市建設(shè)工程節(jié)能設(shè)計中的幾個基本技術(shù)概念。BIM仿真技術(shù)也可以用來實現(xiàn)綠色住宅和節(jié)能住宅的概念，更好地反映改善住宅環(huán)境保護和健康的效果。例如，在設(shè)計和應(yīng)用建筑BIM仿真模型軟件來實現(xiàn)建筑和居住空間結(jié)構(gòu)的仿真設(shè)計系統(tǒng)時，可以考慮建筑太陽能和風能系統(tǒng)等各種自然生態(tài)能源的綜合利用，從而使住宅的室內(nèi)外環(huán)境更加清新宜人，改善通風。提高利用率可大大降低冰箱、空調(diào)、制冷等主要設(shè)備的備用功耗?；緟?shù)達到了節(jié)能、環(huán)保、減排建筑的節(jié)能目的。由于采用最新的BIM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建的三維虛擬住宅建筑模型包含了整個虛擬住宅建筑系統(tǒng)的所有基本建筑信息，設(shè)計者和建設(shè)者只需將這些虛擬住宅模型的內(nèi)容導(dǎo)入到軟件中，就可以分析和判斷整個模擬建筑模型的建筑設(shè)計完成情況。目前采用的是GBS軟件。GBS通過計算機生成的三維虛擬環(huán)境模型，結(jié)合數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)，實現(xiàn)用戶對建筑環(huán)境內(nèi)外的能源和環(huán)境條件的實時定位和分析，然后實時模擬分析當?shù)貧夂虻哪芎淖匀粭l件，確定建筑內(nèi)各功能子系統(tǒng)的綜合能耗技術(shù)參數(shù)。通過結(jié)合這些模擬參數(shù)，設(shè)計師和制造商可以快速實施實用的設(shè)計和施工方案，從而幫助更好地減少現(xiàn)有建筑的能耗和排放，盡快消除環(huán)境污染。

三、BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用策略

（一）增強BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用和體現(xiàn)

（1）節(jié)點設(shè)計。首先，對住宅建筑體系的節(jié)點進行設(shè)計和分析。這項關(guān)鍵工作還包括住宅鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)重要節(jié)點的優(yōu)化設(shè)計，如梁節(jié)點、柱節(jié)點等，在進行整體施工和設(shè)計優(yōu)化時，這項重要工作的專業(yè)重要性應(yīng)與其技術(shù)重要性基本一致。因此，必須同時受到各相關(guān)部門設(shè)計研究部門專家的高度重視。在選擇優(yōu)化設(shè)計等工作方法時，必須利用現(xiàn)代BIM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，準確地體現(xiàn)高效節(jié)能的設(shè)計特點，需要專業(yè)優(yōu)化和調(diào)整設(shè)計節(jié)點位置，從而達到一定比例的工程安全。此外，設(shè)計還需要在現(xiàn)場盡可能采用更先進、更完善的現(xiàn)代施工機械和工藝方法，以減少現(xiàn)場的焊接等工作。在現(xiàn)場勘測設(shè)計和勘測工作的設(shè)計中，還必須考慮如何從工程布局的一些具體設(shè)置問題出發(fā)，結(jié)合工程實際的一些實際建筑條件，進行更深入、具體的綜合分析。（2）墻體材料的選取。墻體材料供應(yīng)商的最終資質(zhì)選擇也需要并且必須通過在基礎(chǔ)工程施工中有效使用已建成的BIM集成施工技術(shù)系統(tǒng)平臺來進一步改進?？紤]選擇裝飾墻面材料時，一般來說，不建議選擇比自重更重的材料，或者用傳統(tǒng)的材料如粘土磚砌筑的裝飾材料，這些墻體材料可能會直接導(dǎo)致一些施工，并在隨后的施工、維護和裝修過程中帶來一定程度的不便。一般來說，建議選擇一些輕質(zhì)材料，如輕質(zhì)加氣混凝土和空心混凝土砌塊板，這些材料看起來堅固、輕質(zhì)、高強度。目前，在我國幾乎整個外墻保溫和住宅外墻設(shè)計、施工、生產(chǎn)的工藝體系中，常用的保溫材料主要是蒸汽輕質(zhì)加氣混凝土板，這也是市場上常見的通用ALC板材料。這種柔性墻體材料由于其材料本身的原因，相對較厚、堅固、輕質(zhì)，且材料本身具有良好的自溫、抗水腐蝕性能特點和獨特的自吸、抗?jié)B保溫功能，因此，這正是為什么它能真正擁有并具有柔性墻體材料的良好隔熱和防水效果的最重要原因。

（二）做好協(xié)同工作

為確保各類BIM應(yīng)用設(shè)計和應(yīng)用活動順利開展，作為建筑設(shè)計企業(yè)，首先必須建立一批合適的專業(yè)設(shè)計技術(shù)團隊，明確各類BIM應(yīng)用軟件的相關(guān)設(shè)計技術(shù)目標和技術(shù)任務(wù)。同時，為了讓企業(yè)有更大的投入，提高BIM軟件設(shè)計和應(yīng)用的協(xié)同能力，還需要進一步優(yōu)化和完善相關(guān)軟件系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計實施流程，從而真正保證相關(guān)設(shè)計技術(shù)工作目標的順利完成。在組建設(shè)計和建模團隊時，我們應(yīng)該確保其功能相對完整。不僅要有一名專職技術(shù)人員負責設(shè)計和建模，還要有一名技術(shù)助理，具有較強的軟件操作、使用和管理能力。通過建模團隊技術(shù)人員之間的有效相互學習與合作，更好地滿足實際建設(shè)項目的設(shè)計要求。

（三）切實增強BIM技術(shù)人員的培訓力度

在建筑規(guī)劃、勘察設(shè)計等工作活動的教學實踐中，我們需要更加注重如何從更基礎(chǔ)的角度，將現(xiàn)代BIM新設(shè)計技術(shù)應(yīng)用到城市規(guī)劃、地方勘察設(shè)計單位和相關(guān)專業(yè)單位的相關(guān)人員中，對BIM的新技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)進行了一系列全面、系統(tǒng)和應(yīng)用的教育和培訓。通過如何加強這些應(yīng)用培訓全面系統(tǒng)的知識內(nèi)容和培訓知識的講解，努力使一些基層建筑設(shè)計工作者，真正做到全面、深刻、有效的掌握，最終有一個比較深刻、清晰、科學有效的理解。同時，可以說，它解決了一些嚴重的問題，如BIM在中國建筑業(yè)的應(yīng)用以及技術(shù)人才的相對短缺。特別是要確保建筑設(shè)計人員能夠真正確保我們使用這種技術(shù)手段進行一些具體的相關(guān)設(shè)備使用和技術(shù)操作，以及相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)采集和信息解讀分析，憑借更專業(yè)、更強大的專業(yè)實踐經(jīng)驗?zāi)芰图夹g(shù)分析能力，我們將能夠真正在我國建筑行業(yè)中做出一些實際應(yīng)用價值和實現(xiàn)BIM相關(guān)技術(shù)工作的效果和功能，真正做到更全面、更深入，有效促進人才培養(yǎng)和平臺的高效發(fā)揮。

四、結(jié)語

總的來說，BIM技術(shù)更有利于在住宅建筑設(shè)計中實現(xiàn)建筑穩(wěn)定性，滿足人們的生活需求。在住宅設(shè)計過程中，作為設(shè)計師，我們需要掌握BIM技術(shù)應(yīng)用的要點和技術(shù)特點，動態(tài)開展設(shè)計工作，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用價值。