BIM技术及其在建筑设计中的应用探究

2021-11-25翟婷婷张帅

中国建筑金属结构 2021年9期

翟婷婷张帅

BIM技术是一种建筑信息化的模型工具，在建筑设计的过程中，建筑师可以通过应用建筑信息化模型来进行辅助设计。利用BIM技术，可以构建建筑各个专业的模型数据，通过BIM 构建整个建筑完整的信息模型。BIM技术产品可广泛应用于建筑整体设计、施工图设计、工程量管理统计、工程造价管理预算等方面，在建筑设计和工程建设管理中都发挥着重要的指导作用，对完善建筑的整体设计数据库和信息管理起到数据管理保障作用。

1.BIM技术在建筑设计过程中的应用及优势

1.1 实现建筑设计中三维可视化及有效的协同作业

BIM技术不同于传统CAD 的二维平面绘图模式，而是通过三维可视化视图模式，对建筑不同构件及组成要素进行信息化设计，从而进行建筑整体模型化的构建。传统绘制图面时协同作业困难，各专业绘制各自的图纸，无法进行实时的修改跟进，需要花费较多时间进行各专业间的图纸校对和审核。使用BIM技术可有效地协同作业，可通过建设局域服务器，制作中心文件及工作集，通过释放权限等措施，实现各专业间的协同作业。做到各专业间的更改能够快速上传中心文件并反馈给其他专业，避免无效工作。在设计阶段，应用BIM技术可以通过各种不同角度观察建筑的内外部视觉效果，还可以对建筑周围的环境情况进行深度模拟，从而能够使建筑设计与建筑周围的环境更好地相互融合。尤其在地形崎岖的场地中，可利用BIM 协同软件Civil3D，相比常用的手工算法，能够提前测算土方量，进行土方平衡，合理调配土方、选择施工机械和人员排班，保障施工进度、减少不必要的浪费。综上，BIM 通过各个软件间的协同工作，能够模拟场地、环境等，为建筑前期设计提供诸多便利，并有效节省成本、人力及时间。

1.2 能够进行自动变更管理

在传统建筑设计中，设计师绘制的每一张建筑图纸都是独立的设计文件。设计师在完成建筑主平面设计图纸的同时，还负责建筑立面、剖面及节点大样等部位的设计和图纸的绘制。传统CAD修正不具备实时修改图纸的功能，需一一将所有相关图文及数据进行修正，耗费大量人力、时间，且容易产生人为错误。使用BIM 建模，在修正数据时，BIM 三维模型也会同步进行修改，所有设计构件都有相关性，可同步修改二维图面，且同步修正所有用户的模型，导出施工图，可由计算机进行估算判定数量，大幅降低计算错误发生的概率。在建筑信息模型建成后，可通过Revit 软件直接生成工程量清单表，用于指导施工前准备工作及造价预算工作。

1.3 具备高级分析能力

BIM技术相较于采用传统二维CAD技术绘制的建筑设计图，还具备对现有建筑信息模型设计进行高度化数据分析和进行多维度综合模拟的能力。BIM 具备整体数据统计分析模拟功能，能够在模型中根据设计师要求提供大量的设计数据分析信息，对建筑模型的各专业内容以及建筑相关设计数据中的参数进行细致分析，同时应用BIM 设计技术还能根据传统建筑的整体设计过程图纸，对传统建筑设计的整体空间视觉效果数据加以分析模拟，使传统建筑工程设计师不仅能够更加直观深入地了解传统建筑设计工作过程及其中的不足之处，并对此加以改进。通过BIM 软件整合模型，设计师还可以对模型进行碰撞检查，并根据碰撞检查进行各专业间的协调，生成协调数据，提出合理的解决方案，优化土建或安装设计，大大减少因设计问题带来的施工延误，BIM 的这种提前处理问题能力，提高了生产效率，缩短了施工周期。

1.4 能够进行更现代化的工程管理

运用新的BIM 设计技术不但能使工程设计管理思路更加清晰，建筑设计企业的设计效率也能得到极大提高，减少了反复无效的设计时间，降低了一线设计师的业务工作量，同时有效提高了建筑设计企业的服务质量。BIM设计技术目前能够根据建筑设计图纸化的模型自动优化生成建筑设计图纸，同时，当设计师在模型上修改时，协同应用软件会将修改图纸的数据存入工作集中，不仅大大提高了工程图纸相关数据信息更新的实时准确性、信息安全性，还极大提高了设计师的技术工作效率。例如，上海迪士尼的奇幻童话城堡项目，施工复杂，建筑体量大，借助BIM技术，迪士尼工程人员不用手拿纸质图纸，随身手持iPad 就可进行现场管理，三维视图让现场错漏一目了然，避免了返工浪费。

2.BIM技术在计算机技术辅助建筑设计过程中的具体技术应用

2.1 分析建筑场地

在运用计算机分析辅助模拟建筑设计中，基于BIM 多种协同软件的有效结合应用，借助地理环境信息分析技术，可以利用场地空间数据进行分析建模，使设计能在前期规划中，更好、更有效地分析评估建筑场地结构特点和建筑使用环境条件等，为项目的空间布局规划、场地规划等工作提供良好的依据。

2.2 进行净高分析

通过BIM 模型的建立，对空间狭小、管线密集或净高要求高的区域进行净高分析，并形成分析图，提前发现不满足净高要求功能和美观需求的部位，避免后期设计变更，从而缩短工期、节约成本。

2.3 深化设计细节

使用BIM 三维可视化功能，可以通过科学手段加深复杂的技术节点，从而使整个技术节点可操作、可协调和可通信。如，钢结构的深化设计、幕墙的深化设计、砖砌的深化设计、综合管线布局的深化设计等。

2.4 论证建筑方案

BIM技术的广泛应用，可以对更多建筑设计师的设计项目进行更加科学、合理的使用评估，实现互动式的效应，在更多业主和建筑使用者那里及时得到反馈以及信息。建立起BIM 系统化的工作交流平台，更加直观、全面准确地展现出工程重点位置的问题，快速有效达成工作共识，缩减工程决策中各环节的人力时间，促进整体工作效率的提升。

2.5 综合分析利用模型

建筑设计者对BIM技术的有效运用，能够更加重视与三维可视化等设计工作的结合，在设计效果的实际体现中，通过三维模型综合实现建筑的设计工作。在综合分析建筑用户的过程中，要详细分析业主的具体情况，在设计内容中进行直观展现。此外，还能对建筑自身的投入状况和收获状况进行了解。通过协同软件，提取BIM 模型中的不同组件以及模型的几何和物理信息（时间维度、空间维度等），汇总、计算各种组件的数量。这种基于BIM 的计算方法大大简化了计算工作，减少了人为因素造成的计算错误，节省了大量的人力和时间。

2.6 对于建筑资源进行充分的规划

在建筑行业发展的过程中，越来越追求绿色可持续发展，利用BIM技术能够满足建筑行业的需求。BIM技术能够在最大程度上将建筑资源进行充分利用和分配，发挥节能环保的价值。借助BIM技术，通过三维建模，对建筑工程中的耗能部分进行分析和整理，对建筑的耗能进行公式计算，并参考国家的相关规定，对建筑工程中的耗能部分进行数据调整和分析，从而达到节能环保的目的。例如，在建筑工程中，为了达到环保的目的，对空调系统以及水电暖通系统进行安装时，可以对安装和调试进行分析，减少空调的耗能。利用太阳能、风能等，收集绿色环保、可再生的资源，进行建筑节能设计。利用BIM技术，对这些设备安装过程进行分析和数据调整，确保建筑工程的节能环保，并将建筑资源进行充分利用。在利用BIM技术的过程中，能够最大程度保证数据的真实性和可实施性，迅速得到精准数据，减少人工资源的使用。例如，天津“117大厦”项目，通过打造BIM 数据中心与协同应用平台，实现全专业模型信息及业务信息集成，多部门多岗位协同应用，为项目精细化管理提供支撑。创造了11项中国之最，并运用BIM技术实现了成本节约、管理提升、标准建设。在利用BIM技术的过程中，还能对建筑空间进行合理划分，确保建筑空间能够得到充分利用。通过三维模型的构建，能够对路面的宽度以及室外的绿化面积等进行合理分析，在较大程度上提高居住环境的舒适度[1]。

3.BIM技术的发展趋势

现代信息技术的快速发展，为BIM技术的发展提供了技术支持，虽说BIM技术在使用过程中仍然面临着较大的困难，但其未来的发展趋势十分良好。BIM技术的使用，能够实现协同工作，确保建筑资源得到充分利用，对提高建筑工程质量以及人们居住环境的质量具有重要意义。此外，BIM技术在绿色建筑工程中符合节能环保的需求，呈现出良好的发展趋势。