BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳 浩 張 新 劉海勇

中建八局第二建設(shè)有限公司 山東 濟(jì)南 250014

隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)建筑工程質(zhì)量的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。在這樣的背景下，傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿(mǎn)足日益復(fù)雜的設(shè)計(jì)技術(shù)要求，人們需要一種新的技術(shù)方法來(lái)提高設(shè)計(jì)工作的水平和質(zhì)量。BIM技術(shù)是一種基于現(xiàn)代數(shù)字化的信息管理技術(shù)，可以高質(zhì)量、高效率地完成建筑工程設(shè)計(jì)。

1 BIM技術(shù)指標(biāo)

（1）信息集成

在施工圖設(shè)計(jì)階段，可以在建筑模型中建立信息模型的專(zhuān)業(yè)信息，這也體現(xiàn)了BIM技術(shù)的綜合特點(diǎn)。通過(guò)整合各方面專(zhuān)業(yè)信息，提高建筑、結(jié)構(gòu)及設(shè)備設(shè)計(jì)的全面性和完整性。這些高度集成的專(zhuān)業(yè)信息我們稱(chēng)之為建筑模型數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)提供有關(guān)建筑材料和結(jié)構(gòu)尺寸的信息，應(yīng)用于建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)用于整合和協(xié)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)備構(gòu)件。

（2）協(xié)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)優(yōu)化了建筑設(shè)計(jì)平臺(tái)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以改善業(yè)主與工程總承包企業(yè)之間的溝通，從而獲得信息反饋。BIM技術(shù)的應(yīng)用主要基于不同類(lèi)型的專(zhuān)業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)檢測(cè)建筑構(gòu)件之間的交互，可以提高建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作效率，縮短建筑設(shè)計(jì)的規(guī)劃時(shí)間。

（3）信息化設(shè)計(jì)

利用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)可以將零散的數(shù)據(jù)和信息連接起來(lái)，技術(shù)人員更改建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)后，就不需要再編輯建筑設(shè)計(jì)圖了，BIM會(huì)自動(dòng)改變信息結(jié)構(gòu)。BIM還可以模擬建筑的不同階段，在建立模型時(shí)，工程師只需要對(duì)影響建筑的因素進(jìn)行綜合分析，從而節(jié)省建筑設(shè)計(jì)時(shí)間，提高建筑效率。

1.1 分析BIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）可見(jiàn)性

BIM技術(shù)可以使用3D模型清晰地表示建筑結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)單位、施工單位可以進(jìn)行施工技術(shù)交流，共同制定科學(xué)合理的施工方案。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以給建筑結(jié)構(gòu)信息變化提供動(dòng)態(tài)過(guò)程，可以判斷建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，以便判斷是否可以合理滿(mǎn)足施工的需要。另外，建筑工程需要很多的細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)上的失誤可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)建筑工程出現(xiàn)問(wèn)題。因此，在施工前應(yīng)運(yùn)用BIM技術(shù)解決和糾正施工問(wèn)題，從而促進(jìn)建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中施工平面的優(yōu)化，減少施工過(guò)程中的尺寸誤差和管道碰撞。

（2）虛擬架構(gòu)

通過(guò)BIM平臺(tái)，可以查看或制作三維建筑模型，動(dòng)畫(huà)模擬施工過(guò)程，分析工作平面和進(jìn)度，提高施工安全，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，利用BIM技術(shù)，可以根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)量來(lái)計(jì)算工程造價(jià)，使得工程造價(jià)計(jì)算更加準(zhǔn)確和方便，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的成本，可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改和改進(jìn)，以滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要。

1.2 BIM技術(shù)的現(xiàn)狀

雖然BIM技術(shù)已經(jīng)在中國(guó)建筑領(lǐng)域得到了應(yīng)用，但是它有廣闊的發(fā)展空間，例如，國(guó)內(nèi)企業(yè)使用的建筑模型數(shù)據(jù)不一致，很容易導(dǎo)致建筑模型的重復(fù)和浪費(fèi)，另一方面，BIM技術(shù)的概念在中國(guó)還沒(méi)有得到普及，其應(yīng)用范圍仍然非常有限，很多設(shè)計(jì)師對(duì)BIM技術(shù)(軟件建模)沒(méi)有很深的理解，現(xiàn)階段設(shè)計(jì)師還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目的統(tǒng)一，各環(huán)節(jié)之間的模型交互也沒(méi)有明確的數(shù)據(jù)，容易造成設(shè)計(jì)返工，增加了維護(hù)成本。

2 當(dāng)前BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)管理中的困難

2.1 協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)

建筑工程設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的管理應(yīng)立足于專(zhuān)業(yè)，相關(guān)專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)師只關(guān)注企業(yè)利益，而忽略了實(shí)際圖形在建筑工程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵作用，從而加劇了與其他管理者和設(shè)計(jì)師的沖突。這減少了對(duì)設(shè)計(jì)管理的理解，不完善的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)體系加速了BIM技術(shù)在整個(gè)行業(yè)的推廣和整合。

2.2 數(shù)據(jù)收集

在現(xiàn)代建筑工程中，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)管理可以提高設(shè)計(jì)效率，因此，新技術(shù)平臺(tái)的實(shí)施需要更多的分析和設(shè)計(jì)軟件的安裝和操作，以及整個(gè)過(guò)程中數(shù)據(jù)的合理性和及時(shí)性，全行業(yè)的信息收集對(duì)小型建筑企業(yè)構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。

2.3 不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程設(shè)計(jì)管理，為了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和管理規(guī)范的要求，而忽略了專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用模式的改進(jìn)范圍。BIM目標(biāo)和規(guī)則的深入處理給BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用帶來(lái)了挑戰(zhàn)，因此，不可能對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)和分析。此外，對(duì)于設(shè)計(jì)軟件標(biāo)準(zhǔn)的分析和應(yīng)用也存在不同的觀點(diǎn)，2018年以前，許多國(guó)家就已經(jīng)提出了建筑信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，旨在填補(bǔ)BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用方面的空白，增強(qiáng)對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的理解，這是BIM技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。

3 BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)換提高整體設(shè)計(jì)質(zhì)量

建筑工程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常系統(tǒng)和復(fù)雜的工作，需要大量的工程數(shù)據(jù)，有很多設(shè)計(jì)工作要做。隨著我國(guó)建筑工程領(lǐng)域的不斷發(fā)展和進(jìn)步，現(xiàn)代建筑工程的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，傳統(tǒng)的二維軟件已經(jīng)無(wú)法進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)和實(shí)施。BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用，給工程數(shù)據(jù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換帶來(lái)了巨大而復(fù)雜的變化，大大提高了數(shù)據(jù)分析處理的效率。同時(shí)，BIM系統(tǒng)也可以讓設(shè)計(jì)師有效的完成建筑各方面的設(shè)計(jì)，從而提高整體設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。

3.2 降低設(shè)計(jì)方案的難度

眾所周知，建筑工程設(shè)計(jì)方案的修改和完善是可以避免的，但對(duì)于設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案編輯工作中，改變?nèi)魏我粋€(gè)環(huán)節(jié)的工程數(shù)據(jù)都會(huì)導(dǎo)致許多后續(xù)的變化，所以修改設(shè)計(jì)方案通常是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。BIM技術(shù)的核心是建立一個(gè)完整的工程數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)，在修改設(shè)計(jì)方案時(shí)，其他相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，大大降低修改設(shè)計(jì)方案的難度和工作量。

3.3 建筑生命周期設(shè)計(jì)

從專(zhuān)業(yè)的角度來(lái)看，建筑工程設(shè)計(jì)是由建筑密度、單元造型特征、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、外部環(huán)境、建筑造型等因素構(gòu)成的。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以看作是對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程的重組，從而優(yōu)化建筑全生命周期設(shè)計(jì)的控制和管理。例如，在項(xiàng)目的選址和改造階段，BIM技術(shù)可以開(kāi)發(fā)和利用場(chǎng)地范圍和環(huán)境條件，提高土地利用效率；在建筑工程初步設(shè)計(jì)階段，采用BIM技術(shù)進(jìn)行完整的設(shè)計(jì)分析和仿真，確保布局；此外，在機(jī)電工程設(shè)計(jì)階段，可以充分模擬電、水、材料，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.4 BIM有助于實(shí)現(xiàn)3D集成

BIM技術(shù)涉及的領(lǐng)域非常廣泛，在建筑工程的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須按照設(shè)計(jì)文件的要求進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案受到二維空間等條件的限制，設(shè)計(jì)只能發(fā)揮設(shè)計(jì)配置的一部分價(jià)值，而不能發(fā)揮設(shè)計(jì)配置的整體價(jià)值。設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)廠家只能從一個(gè)角度分析設(shè)計(jì)效果，不能科學(xué)地展示整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。BIM技術(shù)是一種三維技術(shù)，它可以讓設(shè)計(jì)師清晰地看到建筑項(xiàng)目的虛擬場(chǎng)景，并讓設(shè)計(jì)師和制造商對(duì)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估。

3.5 提高施工質(zhì)量

BIM技術(shù)的應(yīng)用為提高施工質(zhì)量奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，增強(qiáng)的可視化技術(shù)在BIM技術(shù)中的充分應(yīng)用，使設(shè)計(jì)師和制造商對(duì)整個(gè)項(xiàng)目有了更直觀的感覺(jué)。BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)建筑工程的質(zhì)量有著很大的影響，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要注重整體結(jié)構(gòu)，還要對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。BIM可以提供更詳細(xì)的建筑設(shè)計(jì)信息和工程數(shù)據(jù)，這樣既能保證施工質(zhì)量，又能提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，在施工過(guò)程中，一定要嚴(yán)格有效地控制整體施工成本。

4 BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 利用BIM技術(shù)改進(jìn)建筑工程的三維模型

僅僅運(yùn)用BIM技術(shù)來(lái)建立建設(shè)項(xiàng)目的初步模型是不夠的，我們需要整合多個(gè)行業(yè)的數(shù)據(jù)，不斷完善和優(yōu)化三維模型，提高整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)的穩(wěn)定性和效率，最終為項(xiàng)目建設(shè)提供有效的指導(dǎo)，在建筑工程獨(dú)特的三維模型中，有必要結(jié)合傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方案，根據(jù)工程的實(shí)際設(shè)計(jì)要求建立相應(yīng)的模型，此外，BIM技術(shù)可以?xún)?yōu)化三維模型，提高建筑工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，為一些復(fù)雜的工作集的后續(xù)施工提供穩(wěn)定的技術(shù)支持和幫助。

4.2 利用BIM技術(shù)整合技術(shù)信息

為了應(yīng)對(duì)現(xiàn)代建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模的不斷擴(kuò)大和建筑設(shè)計(jì)的不斷完善，大量的技術(shù)數(shù)據(jù)和信息將參與到建設(shè)項(xiàng)目的施工過(guò)程中。建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)越多，對(duì)數(shù)據(jù)的收集、整理和分析就越有效，從而在不同的建設(shè)環(huán)節(jié)之間建立和諧的關(guān)系。利用BIM技術(shù)，我們可以對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的信息進(jìn)行整合、總結(jié)和維護(hù)，通過(guò)計(jì)算和論證得到相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，從而對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。只有在后期的施工過(guò)程中，我們才能提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，提高施工質(zhì)量和工程的整體效率。

4.3 使用BIM驗(yàn)證沖突

BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，不僅可以增強(qiáng)設(shè)計(jì)模擬的功能，還可以及時(shí)驗(yàn)證和分析一些矛盾問(wèn)題。使用BIM系統(tǒng)可以減少建筑中的沖突處理。為了確保所有施工都能滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)要求，并為工程施工提供穩(wěn)定的技術(shù)支持。項(xiàng)目設(shè)計(jì)對(duì)于建筑項(xiàng)目的分析和管理非常重要，因此需要BIM技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)管理。提高建設(shè)項(xiàng)目的整體建設(shè)水平和城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能力。提高BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)管理中的應(yīng)用，提高設(shè)計(jì)工作水平。確保后續(xù)施工和運(yùn)行的可靠性和科學(xué)性。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，再加上信息技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，在建筑領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，特別是在建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和管理中，BIM技術(shù)可以起到很好的管理作用并得到推廣，這對(duì)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。