BIM技術在建筑工程設計中的應用分析

李靜

深圳市華筑工程設計有限公司武漢分公司 湖北 武漢 430000

近年來，BIM技術在建筑工程中發(fā)揮著越來越重要的作用，并逐漸向其他領域進行滲透。然而，由于部分人員對BIM技術的認識還不夠深入，使得BIM技術在其他領域并沒有得到很好地應用，嚴重阻礙了BIM技術的發(fā)展與傳播。通過對BIM技術在實踐中的運用進行分析，筆者認為BIM技術在今后各個行業(yè)中，將會有擁有更加廣闊的市場，對國家的經濟起到了極大地促進作用。因此，相關人員必須對BIM技術進行深入地了解。

1 BIM技術的概述與特征

1.1 BIM技術的概述

二十一世紀，隨著我國現(xiàn)代化進程的推進，現(xiàn)代化建筑也在穩(wěn)步發(fā)展，逐漸形成了大規(guī)模、高水平、高科技與高經濟效益的建筑工程體系。與之有關的行業(yè)也得到了很大的發(fā)展，并且在整個國家的經濟發(fā)展中占據(jù)了舉足輕重的地位。如果這個行業(yè)體系能夠不斷向著科學的方向發(fā)展，就可以有效減少建筑工程中人力、財力的消耗，加速施工速度，縮短施工時間，提高施工質量。這個行業(yè)體系還能夠有效地強化建筑工程的安全防護工作，確保整個建筑施工的穩(wěn)步發(fā)展。因此在建筑工程方面，要提高科技水平，以信息技術為基礎，尋求更高水平的行業(yè)發(fā)展。BIM技術的誕生，正悄然改變著整個建筑行業(yè)，一次行業(yè)革命即將展開。這說明了BIM技術的重要意義，因此其開發(fā)與實踐需要受到足夠的關注。BIM技術的技術是一把設計、生產、發(fā)展和預測未來的利刃，在BIM技術的支持下，我國建筑工程的前景是無限的[1]。

1.2 BIM技術的特征

BIM技術有如下三個特征：第一，數(shù)據(jù)采集與整合。BIM技術最主要的作用就是搜集建筑領域中的有效數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)加以整合。根據(jù)相關數(shù)據(jù)可以看出，當前BIM技術已經成為了建筑行業(yè)中非常關鍵的一個組成部分，其專業(yè)性和技術性使建筑工程設計和工程施工體系變得更加完整、先進。BIM技術的應用，需要相關人員有更高的專業(yè)性，要能夠將BIM技術與數(shù)據(jù)信息相融合，將數(shù)據(jù)信息引入到實際工程中，從而推動建筑工程設計的發(fā)展[2]。第二，聯(lián)合設計。利用BIM技術能夠搭建起一個全新的平臺，為建筑工程的設計、施工和信息的更新、共享提供一個很好的互動平臺。該平臺可以對實際情況進行調整，以適應不斷變化的外部環(huán)境。在這一點上，BIM技術提供的技術支持，可以提高對各專業(yè)的應用程度，增強其關聯(lián)度，從而準確理解建筑工程設計與實際施工之間的關系。第三，工作傳遞。BIM技術可以增強各類信息之間的關聯(lián)度，在設計過程中，可以快速準確地反映出問題，并對修改后的數(shù)據(jù)進行自動地更新，從而減少了設計師的工作量，減少了人力和物質資源的消耗。

2 BIM技術在建筑工程設計中的重要作用

2.1 實現(xiàn)建筑工程設計的信息化

BIM技術可以實現(xiàn)建筑工程設計的信息化。我國已經進入了信息社會，許多行業(yè)都離不開信息技術的運用。而對于建筑工程來說，BIM技術的運用具有十分重大的意義。BIM技術可以搜集許多有效的信息，這些數(shù)據(jù)信息還能夠隨身攜帶，提高了其實用性。同時，有關部門可以在需要的時候對這些信息進行查詢和修改。相關人員可以在互聯(lián)網上查詢到許多信息，比如：建筑工程的造價、工程質量、施工進度等。由于這些信息都是公開的，所以可以根據(jù)這些信息對建筑工程進行設計，提高了建筑工程的質量，也可以降低工程造價。

2.2 方便三維模型的修改

BIM技術可以方便三維模型的修改。BIM技術具有可視性、模擬性和協(xié)調性等諸多優(yōu)勢。對BIM技術的優(yōu)勢特征進行全面地分析，可以看出，隨著BIM技術的問世，傳統(tǒng)的繪圖方式正在向著數(shù)據(jù)庫進行發(fā)展，并將二維設計轉變成了三維動態(tài)可視化設計，擁有極好的分布式模型[3]。BIM技術為三維模型的運用帶來了極大的便利，其信息傳輸能力強，可以在三維模型的修正過程中，對三維模型的不同面進行直觀地分析。通過對數(shù)據(jù)的修改和分析，可以使每一個數(shù)據(jù)都是正確和一致的。

2.3 滿足建筑工程的設計要求

BIM技術可以滿足建筑工程的設計要求。在現(xiàn)代社會，人們對于建筑的要求已經不局限于“金碧輝煌”，而是更傾向于綠色環(huán)保、造型優(yōu)美、結構和諧。將BIM技術應用于此類建筑工程的設計中，可以更好地滿足大眾化、標準化、多樣化的建筑設計需求。BIM技術可以輕松地對某些特定的建筑物進行三維形式的呈現(xiàn)。例如，在對某座住宅樓的設計中，設計師可以使用BIM技術，在該建筑物的平面圖的基礎上建立三維模型，同時，利用相應的軟件將該建筑物的信息進行整理，這樣就可以讓建筑企業(yè)更加直觀地對該建筑物的基本信息進行了解。

2.4 實現(xiàn)功能一體化

BIM技術可以實現(xiàn)功能一體化。目前，在建筑領域中，普遍采用的是BIM技術分析工具和BIM技術創(chuàng)作類工具組合而成的分布式模型。BIM技術設計建筑工程的三維模型時，包含了材料的質量、數(shù)量、樣式、尺寸、體積等內容，以及對建材的使用標準的檢測。在對這些數(shù)據(jù)進行了全面地分析之后，就可以將傳統(tǒng)設計圖紙的數(shù)據(jù)進行更新，并將其傳送到相應的數(shù)據(jù)庫中去。BIM技術將一個建筑工程的全部功能和物理特征呈現(xiàn)在中央存儲庫中[4]。BIM技術提供了一種全新的三維動態(tài)可視化途徑，它將傳統(tǒng)的線條設計圖轉化為三維立體實體圖，這在增強各專業(yè)間的協(xié)作和交流方面有著巨大的作用[5]。

3 BIM技術在建筑工程設計中存在的問題

BIM技術為我國的經濟發(fā)展作出巨大的貢獻。然而，目前BIM技術在推廣過程中還面臨著諸多問題，這些問題制約了BIM技術的進一步發(fā)展。

3.1 軟硬件水平不高

BIM技術在建筑工程設計中存在軟硬件水平不高的問題。一個好的設計，除了要求設計者要有一定的技術水平和思想理念外，還要求有一定的軟硬件設備。一些大型的建筑工程的設計，對軟硬件的要求是非常高的。然而，軟硬件水平不高是目前許多建筑單位都無法有效解決的問題。從某種意義上說，軟硬件水平對建筑工程的設計質量、分析水平以及施工效率都有很大的影響。而目前，我國建筑過程設計的整體硬件水平比較低，這給BIM技術的應用和推廣造成了很大的障礙。

3.2 人才素質比較低

BIM技術在建筑工程設計中存在人才素質比較低的問題。由于建筑過程設計行業(yè)的分工比較細，因此專家們在研究的過程中，大多是以理論為主，而不是以實際操作為主。在踏入工作崗位之后，許多技術人員由于缺少實際的工作經歷和其他相關知識的儲備，因此很難立刻投入到工作之中去。在設計過程中，要想對出現(xiàn)的問題進行有效解決，除了要求相應的技術外，還必須要對其他相關的知識有所了解。盡管BIM技術的引入使得項目間的聯(lián)系變得更加緊密，項目間的交流也變得更加方便，但要完全掌握各個項目的專業(yè)知識以及工作特征，卻是一個非常漫長的過程，這也就對技術人員提出了更高的要求。

3.3 “以量取勝”現(xiàn)象嚴重

BIM技術在建筑工程設計中存在企業(yè)“以量取勝”的問題。BIM技術給建筑行業(yè)帶來了全新的設計理念和途徑，給建筑行業(yè)注入了新鮮的血液，促使建筑行業(yè)中的設計方、施工方和供應商爭相學習，并將BIM技術視為一種競爭的法寶。而在我國，建筑工程越來越多，使得建筑企業(yè)越來越重視“數(shù)量”，而忽視了“質量”。建筑行業(yè)中的大部分企業(yè)都以建筑工程的“數(shù)量”為衡量企業(yè)成功與否的標準，這嚴重阻礙了建筑工程的發(fā)展與進步。與此同時，由于BIM技術的推廣中存在著“以量取勝”的現(xiàn)象，導致很多建筑企業(yè)的BIM技術水平無法得到有效地提高，也沒能完全掌握BIM技術的關鍵，使得BIM技術不能得到全面、有效地應用，更不能使其優(yōu)勢得以發(fā)揮。

3.4 缺少明確的法律法規(guī)

BIM技術在建筑工程設計中存在缺少明確的法律法規(guī)的問題。目前，我國大部分進行建筑工程設計的企業(yè)對內部的工程設計標準并沒有給予足夠的關注，這也是目前我國的工程設計在管理方面所面臨的一個嚴峻問題。不僅是建筑企業(yè)，在國家層面上，也還沒有明確的法律法規(guī)來對企業(yè)的行為進行規(guī)范。因此，要想推動BIM技術的發(fā)展，不僅要讓企業(yè)明確有關的標準，還必須要由國家政府制定相應的法律法規(guī)，為BIM技術標準的研究制定相應的目標，更好地推動BIM技術的傳播。

4 BIM技術在建筑工程設計中的應用

4.1 全面展示建筑工程

BIM技術在建筑工程設計中可以全面展示建筑工程。在BIM技術還沒有出現(xiàn)的時候，建筑行業(yè)主要是以傳統(tǒng)的平面CAD設計為基礎，來向客戶提供各種資料的。包括：建筑的詳圖、立面圖、平面圖、剖面圖與設計說明，以及材料使用表等。這些資料都是以平面設計圖紙的形式，來實現(xiàn)信息的傳遞的，將建筑的設計結果展現(xiàn)給客戶。但是，這樣的平面圖紙有很多不足之處。首先，它的工作量非常龐大，特別是在當前的城市建筑越來越復雜的情況下，它對建筑圖紙的要求也越來越多。然而，在使用平面CAD進行設計的過程中，會不可避免地產生一系列的問題。比如，在各種復雜的剖面圖、立面圖、平面圖及詳圖之中，往往會傳遞一些關鍵的信息，如果這些信息發(fā)生了錯誤，就會導致在建筑施工的過程中，出現(xiàn)嚴重的施工事故。比如，機電管線發(fā)生沖突，甚至是出現(xiàn)了錯位現(xiàn)象，從而對整個建筑工程的施工質量和施工效率產生了很大的影響。而BIM技術的出現(xiàn)改變了這一情況。在建筑工程設計的過程中，利用BIM技術，通過三維模型來全面展示建筑工程，可以讓相關人員對其有更為直觀地了解。在傳統(tǒng)的建筑設計中，CAD技術得到了更廣泛地應用。通常情況下，技術人員都會利用CAD技術來繪制圖紙。然而，雖然CAD技術的應用非常廣泛，但它在傳遞和表達信息方面卻相對單一，很多技術也還不夠完善，造成了某些部分的信息不能被完全展示出來。利用BIM技術建立三維立體模型，可以劃分建筑功能區(qū)，計算建筑面積，考察建筑尺寸，并對其進行分析，最終設計出最合適的建筑。

4.2 實現(xiàn)結構參數(shù)設計

在傳統(tǒng)的建筑過程設計中，需要對圖紙和數(shù)據(jù)進行審查和分析，并對其進行不斷地校驗，以保證圖紙的準確性，這樣就會造成工作單一和重復，使得工作效率低下。并且，圖紙的錯誤率很高，在施工的過程中，會出現(xiàn)很多的問題，并且需要反復地返工，這就會造成很大的資源浪費。而BIM技術很好地解決了這一問題，實現(xiàn)了結構參數(shù)的設計。在建筑結構設計中，存在著一些相互關聯(lián)的因素，這些因素與建筑模型的設計信息都保存在同一個數(shù)據(jù)庫中。因此，在需要的時候，可以將兩者組合在一起，進行高效地整理，設計師就可以將其構建成一個完整的結構體。由于建筑工程的設計存在差異性，因此，要對BIM技術系統(tǒng)進行不定期地升級，以滿足不斷變化的設計需求。通過計算機技術與數(shù)據(jù)庫的結合，可以更好地實現(xiàn)建筑設計的自動化。例如，在一個建筑工程的設計中，要考慮到鋼筋混凝土梁的截面尺寸與截面高度。如果施工要求沒有發(fā)生變化，則不需要進行修改，但是如果這些數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，就需要進行修改。這時只需要將變動后的數(shù)據(jù)重新上傳，就可以實現(xiàn)三維模型的更新。

4.3 構建鋼結構的模型

BIM技術在建筑工程設計中可以用來構建鋼結構的模型。隨著時代的發(fā)展，如果仍然堅持采用傳統(tǒng)的平面CAD設計方法來進行建筑過程設計，那么就會導致一系列的設計理念不符合實際和施工協(xié)調的問題，從而難以保證建筑過程設計的有效性。除此之外，如果使用傳統(tǒng)的平面CAD設計方法，在進行大規(guī)模的工程設計時，就會使得工程中的每個部分都有很多的設計圖。但是就整個工程而言，每一個部分的設計圖都是一個相對獨立的內容，因此難以將這些內容結合起來，從而造成了數(shù)據(jù)的散亂。最后，為了將這些數(shù)據(jù)集中起來，更好地了解整個建筑設計，還必須由專門的技術人員來進行解釋。這就產生了這樣一種情況，即：建筑設計和各部門間不協(xié)調，使得建筑企業(yè)無法很好地了解設計意圖，從而影響到整個工程的順利施工，產生一系列的工程問題。而BIM技術的使用，則可以有效地解決每個部分在設計過程中相互獨立的問題，并將各部分的設計整合到一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，從而大大推動了建筑行業(yè)的發(fā)展。在建筑工程設計中，建立鋼結構工程的模型是一個十分關鍵而又困難的過程。在鋼結構工程的建模過程中，構件之間的連接是最重要的環(huán)節(jié)，特別是對于梁柱的連接，更是重中之重。BIM技術在建筑工程中的應用，除了可以將鋼結構的模型有效建立起來，還能夠根據(jù)實際情況對其進行調整。在鋼結構模型建立完成后，將構件的參數(shù)輸入到相關系統(tǒng)中，并進行計算，最后可以得到各個構件的數(shù)據(jù)，最終更好地完成建模工作。

5 結束語

綜上所述，BIM技術必然會成為建筑行業(yè)的一個重要組成部分。BIM技術的作用十分顯著，可以有效提高資源的利用率，并通過信息的高效傳輸，推動我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展。然而，BIM技術并非完全沒有劣勢，因此并非每一個建筑設計都需要采用BIM技術，有些建筑仍然可以采用傳統(tǒng)的建筑設計方式。BIM技術的發(fā)展方向必須與建筑行業(yè)的發(fā)展方向一致，并且兩者的發(fā)展要相互促進。因此，要想讓BIM技術繼續(xù)得到發(fā)展，就必須要鼓勵建筑行業(yè)積極參與，并且還要得到政府的大力支持。