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

翟婷婷 張帥

BIM技術(shù)是一種建筑信息化的模型工具，在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，建筑師可以通過(guò)應(yīng)用建筑信息化模型來(lái)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。利用BIM技術(shù)，可以構(gòu)建建筑各個(gè)專業(yè)的模型數(shù)據(jù)，通過(guò)BIM 構(gòu)建整個(gè)建筑完整的信息模型。BIM技術(shù)產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于建筑整體設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、工程量管理統(tǒng)計(jì)、工程造價(jià)管理預(yù)算等方面，在建筑設(shè)計(jì)和工程建設(shè)管理中都發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用，對(duì)完善建筑的整體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)和信息管理起到數(shù)據(jù)管理保障作用。

1.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)

1.1 實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)中三維可視化及有效的協(xié)同作業(yè)

BIM技術(shù)不同于傳統(tǒng)CAD 的二維平面繪圖模式，而是通過(guò)三維可視化視圖模式，對(duì)建筑不同構(gòu)件及組成要素進(jìn)行信息化設(shè)計(jì)，從而進(jìn)行建筑整體模型化的構(gòu)建。傳統(tǒng)繪制圖面時(shí)協(xié)同作業(yè)困難，各專業(yè)繪制各自的圖紙，無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)的修改跟進(jìn)，需要花費(fèi)較多時(shí)間進(jìn)行各專業(yè)間的圖紙校對(duì)和審核。使用BIM技術(shù)可有效地協(xié)同作業(yè)，可通過(guò)建設(shè)局域服務(wù)器，制作中心文件及工作集，通過(guò)釋放權(quán)限等措施，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)間的協(xié)同作業(yè)。做到各專業(yè)間的更改能夠快速上傳中心文件并反饋給其他專業(yè)，避免無(wú)效工作。在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用BIM技術(shù)可以通過(guò)各種不同角度觀察建筑的內(nèi)外部視覺(jué)效果，還可以對(duì)建筑周?chē)沫h(huán)境情況進(jìn)行深度模擬，從而能夠使建筑設(shè)計(jì)與建筑周?chē)沫h(huán)境更好地相互融合。尤其在地形崎嶇的場(chǎng)地中，可利用BIM 協(xié)同軟件Civil3D，相比常用的手工算法，能夠提前測(cè)算土方量，進(jìn)行土方平衡，合理調(diào)配土方、選擇施工機(jī)械和人員排班，保障施工進(jìn)度、減少不必要的浪費(fèi)。綜上，BIM 通過(guò)各個(gè)軟件間的協(xié)同工作，能夠模擬場(chǎng)地、環(huán)境等，為建筑前期設(shè)計(jì)提供諸多便利，并有效節(jié)省成本、人力及時(shí)間。

1.2 能夠進(jìn)行自動(dòng)變更管理

在傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師繪制的每一張建筑圖紙都是獨(dú)立的設(shè)計(jì)文件。設(shè)計(jì)師在完成建筑主平面設(shè)計(jì)圖紙的同時(shí)，還負(fù)責(zé)建筑立面、剖面及節(jié)點(diǎn)大樣等部位的設(shè)計(jì)和圖紙的繪制。傳統(tǒng)CAD修正不具備實(shí)時(shí)修改圖紙的功能，需一一將所有相關(guān)圖文及數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，耗費(fèi)大量人力、時(shí)間，且容易產(chǎn)生人為錯(cuò)誤。使用BIM 建模，在修正數(shù)據(jù)時(shí)，BIM 三維模型也會(huì)同步進(jìn)行修改，所有設(shè)計(jì)構(gòu)件都有相關(guān)性，可同步修改二維圖面，且同步修正所有用戶的模型，導(dǎo)出施工圖，可由計(jì)算機(jī)進(jìn)行估算判定數(shù)量，大幅降低計(jì)算錯(cuò)誤發(fā)生的概率。在建筑信息模型建成后，可通過(guò)Revit 軟件直接生成工程量清單表，用于指導(dǎo)施工前準(zhǔn)備工作及造價(jià)預(yù)算工作。

1.3 具備高級(jí)分析能力

BIM技術(shù)相較于采用傳統(tǒng)二維CAD技術(shù)繪制的建筑設(shè)計(jì)圖，還具備對(duì)現(xiàn)有建筑信息模型設(shè)計(jì)進(jìn)行高度化數(shù)據(jù)分析和進(jìn)行多維度綜合模擬的能力。BIM 具備整體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析模擬功能，能夠在模型中根據(jù)設(shè)計(jì)師要求提供大量的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析信息，對(duì)建筑模型的各專業(yè)內(nèi)容以及建筑相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中的參數(shù)進(jìn)行細(xì)致分析，同時(shí)應(yīng)用BIM 設(shè)計(jì)技術(shù)還能根據(jù)傳統(tǒng)建筑的整體設(shè)計(jì)過(guò)程圖紙，對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的整體空間視覺(jué)效果數(shù)據(jù)加以分析模擬，使傳統(tǒng)建筑工程設(shè)計(jì)師不僅能夠更加直觀深入地了解傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)工作過(guò)程及其中的不足之處，并對(duì)此加以改進(jìn)。通過(guò)BIM 軟件整合模型，設(shè)計(jì)師還可以對(duì)模型進(jìn)行碰撞檢查，并根據(jù)碰撞檢查進(jìn)行各專業(yè)間的協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提出合理的解決方案，優(yōu)化土建或安裝設(shè)計(jì)，大大減少因設(shè)計(jì)問(wèn)題帶來(lái)的施工延誤，BIM 的這種提前處理問(wèn)題能力，提高了生產(chǎn)效率，縮短了施工周期。

1.4 能夠進(jìn)行更現(xiàn)代化的工程管理

運(yùn)用新的BIM 設(shè)計(jì)技術(shù)不但能使工程設(shè)計(jì)管理思路更加清晰，建筑設(shè)計(jì)企業(yè)的設(shè)計(jì)效率也能得到極大提高，減少了反復(fù)無(wú)效的設(shè)計(jì)時(shí)間，降低了一線設(shè)計(jì)師的業(yè)務(wù)工作量，同時(shí)有效提高了建筑設(shè)計(jì)企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量。BIM設(shè)計(jì)技術(shù)目前能夠根據(jù)建筑設(shè)計(jì)圖紙化的模型自動(dòng)優(yōu)化生成建筑設(shè)計(jì)圖紙，同時(shí)，當(dāng)設(shè)計(jì)師在模型上修改時(shí)，協(xié)同應(yīng)用軟件會(huì)將修改圖紙的數(shù)據(jù)存入工作集中，不僅大大提高了工程圖紙相關(guān)數(shù)據(jù)信息更新的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確性、信息安全性，還極大提高了設(shè)計(jì)師的技術(shù)工作效率。例如，上海迪士尼的奇幻童話城堡項(xiàng)目，施工復(fù)雜，建筑體量大，借助BIM技術(shù)，迪士尼工程人員不用手拿紙質(zhì)圖紙，隨身手持iPad 就可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理，三維視圖讓現(xiàn)場(chǎng)錯(cuò)漏一目了然，避免了返工浪費(fèi)。

2.BIM技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的具體技術(shù)應(yīng)用

2.1 分析建筑場(chǎng)地

在運(yùn)用計(jì)算機(jī)分析輔助模擬建筑設(shè)計(jì)中，基于BIM 多種協(xié)同軟件的有效結(jié)合應(yīng)用，借助地理環(huán)境信息分析技術(shù)，可以利用場(chǎng)地空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析建模，使設(shè)計(jì)能在前期規(guī)劃中，更好、更有效地分析評(píng)估建筑場(chǎng)地結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和建筑使用環(huán)境條件等，為項(xiàng)目的空間布局規(guī)劃、場(chǎng)地規(guī)劃等工作提供良好的依據(jù)。

2.2 進(jìn)行凈高分析

通過(guò)BIM 模型的建立，對(duì)空間狹小、管線密集或凈高要求高的區(qū)域進(jìn)行凈高分析，并形成分析圖，提前發(fā)現(xiàn)不滿足凈高要求功能和美觀需求的部位，避免后期設(shè)計(jì)變更，從而縮短工期、節(jié)約成本。

2.3 深化設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

使用BIM 三維可視化功能，可以通過(guò)科學(xué)手段加深復(fù)雜的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，從而使整個(gè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)可操作、可協(xié)調(diào)和可通信。如，鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)、幕墻的深化設(shè)計(jì)、磚砌的深化設(shè)計(jì)、綜合管線布局的深化設(shè)計(jì)等。

2.4 論證建筑方案

BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以對(duì)更多建筑設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行更加科學(xué)、合理的使用評(píng)估，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式的效應(yīng)，在更多業(yè)主和建筑使用者那里及時(shí)得到反饋以及信息。建立起B(yǎng)IM 系統(tǒng)化的工作交流平臺(tái)，更加直觀、全面準(zhǔn)確地展現(xiàn)出工程重點(diǎn)位置的問(wèn)題，快速有效達(dá)成工作共識(shí)，縮減工程決策中各環(huán)節(jié)的人力時(shí)間，促進(jìn)整體工作效率的提升。

2.5 綜合分析利用模型

建筑設(shè)計(jì)者對(duì)BIM技術(shù)的有效運(yùn)用，能夠更加重視與三維可視化等設(shè)計(jì)工作的結(jié)合，在設(shè)計(jì)效果的實(shí)際體現(xiàn)中，通過(guò)三維模型綜合實(shí)現(xiàn)建筑的設(shè)計(jì)工作。在綜合分析建筑用戶的過(guò)程中，要詳細(xì)分析業(yè)主的具體情況，在設(shè)計(jì)內(nèi)容中進(jìn)行直觀展現(xiàn)。此外，還能對(duì)建筑自身的投入狀況和收獲狀況進(jìn)行了解。通過(guò)協(xié)同軟件，提取BIM 模型中的不同組件以及模型的幾何和物理信息（時(shí)間維度、空間維度等），匯總、計(jì)算各種組件的數(shù)量。這種基于BIM 的計(jì)算方法大大簡(jiǎn)化了計(jì)算工作，減少了人為因素造成的計(jì)算錯(cuò)誤，節(jié)省了大量的人力和時(shí)間。

2.6 對(duì)于建筑資源進(jìn)行充分的規(guī)劃

在建筑行業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，越來(lái)越追求綠色可持續(xù)發(fā)展，利用BIM技術(shù)能夠滿足建筑行業(yè)的需求。BIM技術(shù)能夠在最大程度上將建筑資源進(jìn)行充分利用和分配，發(fā)揮節(jié)能環(huán)保的價(jià)值。借助BIM技術(shù)，通過(guò)三維建模，對(duì)建筑工程中的耗能部分進(jìn)行分析和整理，對(duì)建筑的耗能進(jìn)行公式計(jì)算，并參考國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，對(duì)建筑工程中的耗能部分進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整和分析，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。例如，在建筑工程中，為了達(dá)到環(huán)保的目的，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)以及水電暖通系統(tǒng)進(jìn)行安裝時(shí)，可以對(duì)安裝和調(diào)試進(jìn)行分析，減少空調(diào)的耗能。利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等，收集綠色環(huán)保、可再生的資源，進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。利用BIM技術(shù)，對(duì)這些設(shè)備安裝過(guò)程進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)調(diào)整，確保建筑工程的節(jié)能環(huán)保，并將建筑資源進(jìn)行充分利用。在利用BIM技術(shù)的過(guò)程中，能夠最大程度保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可實(shí)施性，迅速得到精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，減少人工資源的使用。例如，天津“117大廈”項(xiàng)目，通過(guò)打造BIM 數(shù)據(jù)中心與協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全專業(yè)模型信息及業(yè)務(wù)信息集成，多部門(mén)多崗位協(xié)同應(yīng)用，為項(xiàng)目精細(xì)化管理提供支撐。創(chuàng)造了11項(xiàng)中國(guó)之最，并運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了成本節(jié)約、管理提升、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。在利用BIM技術(shù)的過(guò)程中，還能對(duì)建筑空間進(jìn)行合理劃分，確保建筑空間能夠得到充分利用。通過(guò)三維模型的構(gòu)建，能夠?qū)β访娴膶挾纫约笆彝獾木G化面積等進(jìn)行合理分析，在較大程度上提高居住環(huán)境的舒適度[1]。

3.BIM技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，為BIM技術(shù)的發(fā)展提供了技術(shù)支持，雖說(shuō)BIM技術(shù)在使用過(guò)程中仍然面臨著較大的困難，但其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)十分良好。BIM技術(shù)的使用，能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同工作，確保建筑資源得到充分利用，對(duì)提高建筑工程質(zhì)量以及人們居住環(huán)境的質(zhì)量具有重要意義。此外，BIM技術(shù)在綠色建筑工程中符合節(jié)能環(huán)保的需求，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)。

4.結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，我國(guó)現(xiàn)代建筑技術(shù)事業(yè)已經(jīng)得到了明顯的發(fā)展和進(jìn)步，BIM技術(shù)被廣泛應(yīng)用到我國(guó)建筑行業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展中，并發(fā)揮著極為重要的指導(dǎo)作用。