淺析BIM在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

張偉成

（北京市住宅建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司， 北京 100000）

如今， 房建工程的發(fā)展速度非常快， 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， BIM 虛擬技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，BIM虛擬技術(shù)可以通過(guò)對(duì)三維立體的使用， 將工程項(xiàng)目的樣子呈現(xiàn)出來(lái)， 能讓人看到未完成的內(nèi)容，也可以使整個(gè)工程的管理更加科學(xué)、 合理， 能避免一些問(wèn)題的產(chǎn)生， 同時(shí)虛擬技術(shù)的應(yīng)用， 也能夠降低實(shí)際施工的成本， 使整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度都能夠獲得提升。

1 BIM在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用概述

BIM包含了三維立體建模的相關(guān)技術(shù)， 是對(duì)整個(gè)建筑項(xiàng)目所有信息綜合起來(lái)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行的一個(gè)集成過(guò)程， BIM技術(shù)是將建筑工程當(dāng)中實(shí)際的建筑體積其功能轉(zhuǎn)化成為數(shù)字， 以數(shù)字化的形式表達(dá)出來(lái)， 這樣才能夠構(gòu)成一個(gè)更加完善的信息化的模型， 在這個(gè)模型當(dāng)中， 建筑項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到施工的各個(gè)階段相關(guān)的數(shù)據(jù)， 以及其各個(gè)過(guò)程和所要運(yùn)用到的資源， 都能夠連接起來(lái)， 這樣就可以對(duì)整個(gè)工程對(duì)象進(jìn)行更加完整的描述， 所以這項(xiàng)技術(shù)可以得到更為廣泛的使用。 BIM 工程數(shù)據(jù)的來(lái)源是單一的，但是其解決方案卻可以是分布式的， 即使是不同結(jié)構(gòu)的工程數(shù)據(jù)， 它也可以將其保持一致， 而且還可以進(jìn)行全局共享。 它還可以支持建筑工程在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中對(duì)于不斷變化的工程信息的搜集工作，還能夠進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)和分析， 建筑信息的模型也可以看作是工程施工方案和設(shè)計(jì)理念當(dāng)中的數(shù)字化的表達(dá)形式， 這項(xiàng)技術(shù)能夠建立起建筑項(xiàng)目的管理環(huán)境， 使其在工程施工過(guò)程中能夠有更高的完成效率并能夠相應(yīng)的減少風(fēng)險(xiǎn)的存在。 BIM技術(shù)的特征具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)[1]。

1.1 完備的模型信息

相關(guān)技術(shù)人員需要對(duì)建筑工程進(jìn)行數(shù)字化的描述， 其中一定有非常重要的工程信息， 同時(shí)， 其中的工程項(xiàng)目的空間邏輯關(guān)系相關(guān)的信息也要非常的清晰。

1.2 關(guān)聯(lián)的模型信息

建筑工程的模型能夠清晰的對(duì)工程進(jìn)行識(shí)別，將各個(gè)部分都進(jìn)行緊密地結(jié)合， 構(gòu)建起來(lái)的相關(guān)系統(tǒng)需要對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更加科學(xué)的統(tǒng)計(jì)， 在對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析了以后， 會(huì)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的圖片和文字的文件， 如果在建筑模型當(dāng)中， 某一個(gè)部分產(chǎn)生了一些變化， 那么這時(shí)候， 其他的部分也是需要進(jìn)行相應(yīng)的更新的， 這樣才能夠使模型實(shí)現(xiàn)科學(xué)和合理。

1.3 一直的模型信息

建筑工程在各個(gè)階段當(dāng)中與數(shù)據(jù)建模都是一致的， 所以數(shù)據(jù)相同的話， 也沒(méi)有必要去進(jìn)行多次的采集， 建筑工程當(dāng)中的信息建模是需要進(jìn)行自動(dòng)的更新的， 這些數(shù)據(jù)在不同的階段當(dāng)中， 也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模?以免出現(xiàn)各種不必要的錯(cuò)誤。

2 BIM原理

BIM技術(shù)是專門(mén)針對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的， 它屬于CAD技術(shù)當(dāng)中的一種， 可以對(duì)建筑進(jìn)行數(shù)字化的描述， BIM技術(shù)的使用可以在電子模型當(dāng)中完成對(duì)建筑信息進(jìn)行完整的儲(chǔ)存， 這是一種技術(shù)上的新變革。

BIM的應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中， 建筑構(gòu)建成為一種對(duì)象，使建筑構(gòu)建成為數(shù)字， 通過(guò)對(duì)其進(jìn)行編碼就可以代表真實(shí)的建筑， 其中， 一個(gè)對(duì)象需要一系列的參數(shù)才可以將其屬性準(zhǔn)確的描述出來(lái)， 這個(gè)對(duì)象的代碼一定將這些參數(shù)都包含了進(jìn)去， 這些參數(shù)事先就已經(jīng)做好了定義的工作， 同時(shí)也要遵守其中的規(guī)則，這樣， 這些參數(shù)信息就將建筑的屬性可以明確的表示出來(lái)。 比如， 一面墻代表著具有墻的屬性的一個(gè)對(duì)象， 包括了它的長(zhǎng)、 寬、 高， 還包括了它的材料和保溫等方面的性能， 同時(shí)也要將墻體的規(guī)格和造價(jià)包括進(jìn)去， 這是BIM技術(shù)可以包含的內(nèi)容， 與之相比， 一般的CAD繪圖軟件只能以二維的方式來(lái)表達(dá)墻體， 它將墻體表現(xiàn)出來(lái)的形式只是簡(jiǎn)單的兩條平行線， 相關(guān)的其他屬性則不會(huì)被呈現(xiàn)出來(lái)。

3 BIM在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)探析

如今， 在建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中， BIM技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛， 是因?yàn)槠鋬?yōu)點(diǎn)很多。

首先， 它能夠?qū)崿F(xiàn)信息數(shù)據(jù)化。 如今建筑工程中利用信息科學(xué)， 將工程中相關(guān)的數(shù)據(jù)收集到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)中， 這樣， 即使是不同的建筑工程， 它們利用的信息源也是一樣的， 同時(shí)也能夠確保信息的采集是科學(xué)和完整的， 建筑工程相關(guān)單位需要就信息的內(nèi)容來(lái)進(jìn)行不斷的交流與共享方面的工作， 這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠很好的解決傳統(tǒng)采用紙質(zhì)檔案進(jìn)行信息共享所產(chǎn)生的關(guān)于信息遺漏的問(wèn)題。

其次， BIM技術(shù)的仿真性非常強(qiáng)， 它能夠?qū)⒔ㄖこ讨械慕ㄖ锒纪ㄟ^(guò)數(shù)字的使用將其模擬出來(lái)，甚至可以將建筑物的三維幾何形狀、 材料價(jià)格和具體施工的進(jìn)度都體現(xiàn)出來(lái)， 這樣就可以給相關(guān)的設(shè)計(jì)師和建筑師等提供可視化的三維立體模型； 傳統(tǒng)的建筑施工多是以平面的圖紙作為參考和依據(jù)， 圖紙屬于2D的范圍， 其在空間、 位置等方面表現(xiàn)上， 存在很大不足， 也不能實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確的描述， 在BIM技術(shù)應(yīng)用到房間工程當(dāng)中時(shí)， 建筑結(jié)構(gòu)空間和位置都能得到更為具體的體現(xiàn)， 依靠該項(xiàng)技術(shù)， 可建立起任何一項(xiàng)工程的4D模型， 同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)的使用， 使建筑工程取得的效果也非常明顯， 這樣的模型能讓施工人員更明顯的理解建筑設(shè)計(jì)理念和意圖， 也可以預(yù)測(cè)可能存在的問(wèn)題， 讓施工隊(duì)伍和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間的交流更加密切[2]。

再次， 也能夠?qū)崿F(xiàn)建筑項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、 實(shí)施等各個(gè)環(huán)節(jié)之間的相互協(xié)作與交流。 如今， 在我國(guó)BIM技術(shù)的使用， 已經(jīng)遍布整個(gè)工程管理行業(yè)， 又在3D模型的基礎(chǔ)上發(fā)展出4D模型， 將時(shí)間的元素也加入了進(jìn)去， 這一模型將施工和相關(guān)信息連接了起來(lái)，能對(duì)施工狀況做出全面的了解， 方便各個(gè)環(huán)節(jié)的執(zhí)行， 利用這一模型， 對(duì)施工做出詳細(xì)的分析， 將相關(guān)信息都總結(jié)出來(lái)， 使施工管理更加精細(xì)， 管理起來(lái)更加的方便， 省了很多不必要的麻煩， BIM虛擬技術(shù)為建筑施工提供了可視化的可能， 給整個(gè)房建工程奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

最后， BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性能也非常好， 它能夠很好的將以往那些不能夠兼容的現(xiàn)象進(jìn)行良好解決，使得相關(guān)的方案更加合理， 同時(shí)也能夠?qū)⒛切┯袉?wèn)題的方案進(jìn)行有效的解決。 建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中， 經(jīng)常會(huì)考慮到對(duì)地震這種災(zāi)難的抵抗性如何， BIM技術(shù)的使用就可以很好的對(duì)逃生的方案進(jìn)行模擬， 通過(guò)模擬， 我們可知道現(xiàn)存方案中的不足， 并予以改正。BIM技術(shù)可以將工程中的所有信息都容納進(jìn)去。 這項(xiàng)技術(shù)能夠引導(dǎo)建筑行業(yè)向著更加高科技的方向發(fā)展， 將施工中的各個(gè)階段都進(jìn)行一定程度的優(yōu)化，這項(xiàng)技術(shù)如果應(yīng)用得足夠全面， 那么它能夠?yàn)榻ㄖ袠I(yè)帶來(lái)的影響是不可衡量的， 它能夠?yàn)榻ㄖ袠I(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升做出巨大貢獻(xiàn)， 也能有效的降低其投入成本， 保證整個(gè)建筑工程的安全性。

4 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的作用

4.1 改善圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

BIM技術(shù)以建筑信息作為建立模型的基礎(chǔ)， 用數(shù)字將其表達(dá)出來(lái)， 這樣， 設(shè)計(jì)師便能夠更加直觀的進(jìn)行參考， 設(shè)計(jì)師在對(duì)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 也可以運(yùn)用數(shù)字化的方式對(duì)其中的內(nèi)容進(jìn)行修改， 再參考其他相關(guān)的信息， 將設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化工作， 在這一過(guò)程中， 設(shè)計(jì)師和施工單位之間的相互溝通也是比較重要的， 施工單位能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)師所想要表達(dá)的東西傳遞出來(lái)， 相反， 設(shè)計(jì)師也可以深入的了解施工單位的相關(guān)訴求， 將自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模?這樣也不會(huì)出現(xiàn)因設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致的施工難度太大的情況， 一旦這樣的現(xiàn)象出現(xiàn)， 施工的整個(gè)進(jìn)度就會(huì)受到嚴(yán)重的影響。 BIM 信息庫(kù)的建立，為建筑行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了很多有利的影響， 設(shè)計(jì)師們也能夠從中選擇更為有益的信息， 使建筑的設(shè)計(jì)工作能夠做得更好。

4.2 信息化功能的追求

隨著建筑方面的有關(guān)信息不斷的增加， BIM技術(shù)也變得更加完善， 其為建筑工程行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)的便利也更加的明顯， BIM技術(shù)的使用使相關(guān)信息傳遞起來(lái)更加的方便， 施工方也可以通過(guò)此及時(shí)的獲得有用的信息， 施工的同時(shí)也可以將施工的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化， 進(jìn)而使得施工工作能夠更加準(zhǔn)確和便捷， 這樣施工時(shí)間也可以大大的縮短，施工工作的效率也能夠在很大程度上得到提升。

4.3 三維化功能

如今， 三維建模已經(jīng)得到了更好的發(fā)展， 在建筑工程中的應(yīng)用也變得極為普遍， 它能夠給設(shè)計(jì)師和施工者帶來(lái)更加直觀的視覺(jué)上的體驗(yàn)， 尤其是在設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中， 更離不開(kāi)對(duì)三維建模的依賴， 通過(guò)三維建模的使用， 在設(shè)計(jì)方面， 一些很難發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題都可以明確的體現(xiàn)出來(lái)， 這樣就可以將設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)水平進(jìn)行提升。

5 BIM 在建筑設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用研究

5.1 復(fù)雜形體設(shè)計(jì)及建造應(yīng)用

BIM技術(shù)在復(fù)雜形體方面的設(shè)計(jì)和建造的應(yīng)用中發(fā)揮著非常重要的作用， BIM技術(shù)的使用， 可以對(duì)復(fù)雜的形體建筑以數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行驗(yàn)證， 并將其整合起來(lái)， 這樣便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)形體建筑進(jìn)行多維的設(shè)計(jì)， 這樣才方便將建筑以立體的形式展現(xiàn)在人們的面前， 建筑信息能夠建立起相應(yīng)的模型， 這樣的技術(shù)使得如今的建筑師們可以更好的將自己的創(chuàng)意增加進(jìn)去， 并且可以事先看到其效果， 進(jìn)而繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化工作， 使建筑的設(shè)計(jì)工作變得更加的完美。

5.2 綜合管線設(shè)計(jì)與管網(wǎng)綜合排查

在新的時(shí)代背景下， 建筑的功能也越來(lái)越多，除了居住以外， 還有觀賞的功能， 如今， 建筑的數(shù)量也變得越來(lái)越多， 它的形體也越來(lái)越龐大， 其中所包含的機(jī)電和管網(wǎng)等也是非常的復(fù)雜， 在建筑的設(shè)計(jì)階段， 做好綜合管線的設(shè)計(jì)工作， 才能夠保證建筑的整體質(zhì)量， 將這一設(shè)計(jì)工作做好， 建筑中也不會(huì)出現(xiàn)管線復(fù)雜交錯(cuò)等問(wèn)題， 使得施工過(guò)程十分艱難。 傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方式中， 涉及到管網(wǎng)的設(shè)計(jì)只能夠用人工目測(cè)的方式來(lái)檢測(cè)， 這種方式有著很大的缺點(diǎn)， 很容易使管線的排列交錯(cuò)在一起， 而如今有了BIM技術(shù)的使用， 可以對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)， 以更加直觀的方式將以三維模型的方式呈現(xiàn)出來(lái)， 再將其分布到建筑模型當(dāng)中， BIM技術(shù)的檢測(cè)功能可以通過(guò)自動(dòng)化的方式將管網(wǎng)的設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題準(zhǔn)確的檢測(cè)出來(lái)， 并進(jìn)行標(biāo)注， 這一過(guò)程體現(xiàn)了BIM技術(shù)檢測(cè)功能的優(yōu)勢(shì)， 并能夠進(jìn)一步保證管網(wǎng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量問(wèn)題， 設(shè)計(jì)深化可以對(duì)建筑工程進(jìn)行二次設(shè)計(jì)， 二次設(shè)計(jì)對(duì)于建筑工程來(lái)說(shuō)， 有時(shí)候是很必要的， BIM技術(shù)也可以為深化設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐， 尤其是建筑工程中有很多比較復(fù)雜的工程， 如鋼結(jié)構(gòu)、細(xì)化管線工作、 管線的健全等， 有了BIM技術(shù)， 深化設(shè)計(jì)的過(guò)程更加簡(jiǎn)便， 也將這項(xiàng)工作所需的成本大幅度的降低， 還能夠保證其質(zhì)量和效率， 可見(jiàn)BIM技術(shù)為此做出了非常大的貢獻(xiàn)[3]。

5.3 消防性能優(yōu)化設(shè)計(jì)

如今的建筑， 變得越來(lái)越高， 越來(lái)越大， 面對(duì)這樣的形勢(shì)， 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)逐漸的被淘汰，尤其是在有關(guān)建筑的消防方面， 而B(niǎo)IM技術(shù)中消防性能可以經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)， 達(dá)到科學(xué)合理的要求， 在對(duì)消防性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)， 包含了很多的內(nèi)容，有毒氣體的擴(kuò)散時(shí)間、 建筑材料的耐燒性以及通過(guò)模擬得到的人員疏散所需要的時(shí)間等， 這樣才能夠?yàn)閷?shí)際中的疏散工作提供更好的方案， 不僅要保證人們的人身安全， 還要保證建筑的安全。

6 BIM發(fā)展趨勢(shì)與展望

在未來(lái)的日子里， 我國(guó)的建筑行業(yè)還會(huì)得到長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展， 建筑的數(shù)量仍然會(huì)越來(lái)越多， 所以我國(guó)的建筑市場(chǎng)仍然是比較活躍的， 現(xiàn)代化和高科技會(huì)越來(lái)越多的注入到建筑的發(fā)展當(dāng)中， BIM技術(shù)的繪圖方式改變了以往繪圖的習(xí)慣， 還可以將設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程等進(jìn)行進(jìn)一步的協(xié)調(diào)， 更能夠促進(jìn)該行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展， 所以， 傳統(tǒng)的繪圖方式將會(huì)被逐漸地替代， BIM技術(shù)的使用， 將引起建筑行業(yè)中的一場(chǎng)革命， 建筑行業(yè)也將進(jìn)入到BIM的新時(shí)代中[4]。

如今建筑工程中引用信息化的相關(guān)理念已經(jīng)越來(lái)越頻繁了， 人們也不會(huì)感到陌生了， 這時(shí)， 也涌現(xiàn)出了大量的具有新穎設(shè)計(jì)理念和獨(dú)特造型的建筑，這些建筑的出現(xiàn)， 也標(biāo)志著建筑行業(yè)有關(guān)技術(shù)的深刻變革， 建筑工程的信息化包括了兩個(gè)部分， 一個(gè)是建筑工程的協(xié)同化， 另一個(gè)則是BIM建筑建模，建筑工程的協(xié)同化需要各個(gè)部門(mén)對(duì)信息進(jìn)行共享，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)， 可以進(jìn)行跨越單位和部門(mén)的交流， 相關(guān)資料庫(kù)的建立， 可以為設(shè)計(jì)工作提供更為統(tǒng)一和科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)， 并實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程項(xiàng)目的科學(xué)化的管理。 建筑工程設(shè)計(jì)有其特殊性， 想要實(shí)現(xiàn)科學(xué)化的管理， 相關(guān)技術(shù)人員需要對(duì)建筑工程的設(shè)計(jì)理念實(shí)現(xiàn)變革， 將2D模型轉(zhuǎn)化為3D， 甚至是向著4D去發(fā)展， 由簡(jiǎn)單的幾何繪圖發(fā)展成為建筑構(gòu)件的改變， 不同的單位可以從各自不同的角度來(lái)進(jìn)行建筑的設(shè)計(jì)和施工。 BIM技術(shù)需要進(jìn)行協(xié)同合作， 這也是其發(fā)展的一個(gè)重要理念， 它能夠?qū)崿F(xiàn)更加協(xié)同化和高效化的設(shè)計(jì)， 并將設(shè)計(jì)中所含有的技術(shù)含量進(jìn)行大幅度的提升[5]。

7 結(jié)語(yǔ)

BIM虛擬技術(shù)發(fā)揮著自己獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)， 這項(xiàng)優(yōu)勢(shì)是其他任何技術(shù)所不能替代的， 使工程的質(zhì)量更加精細(xì)化， 將施工的成本大大的降低， 整體上的效益得到擴(kuò)大， 另一方面， BIM虛擬技術(shù)還能對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行一定的指導(dǎo)， 策劃出更加適當(dāng)?shù)氖┕し桨福\(yùn)用其可視化的特征， 使各項(xiàng)工作得以協(xié)調(diào)， 降低失誤出現(xiàn)的幾率， 無(wú)論是在工程的進(jìn)度， 還是在質(zhì)量和安全上， 都能給予保障， 為建筑行業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)上的基礎(chǔ)。