BIM 技術(shù)中的建筑設(shè)計(jì)

張瑞英 孫勝男 劉新超

(聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院，山東 聊城252059)

1 BIM 技術(shù)

BIM技術(shù)指建筑信息模型(Building Information Modeling),是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ), 通過仿真模擬建筑物的真實(shí)信息,通過三維建筑模型的創(chuàng)建,實(shí)現(xiàn)工程監(jiān)理、物業(yè)設(shè)備管理、數(shù)字化加工、工程化管理等功能,可以促進(jìn)工程項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的信息交流,降低工程建設(shè)成本并提高建筑質(zhì)量。在高速發(fā)展的信息化時(shí)代,各個(gè)行業(yè)都應(yīng)用到了計(jì)算機(jī),而BIM技術(shù)是一種新型的技術(shù)。在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM,各種數(shù)據(jù)得到了精確的計(jì)算,大大提高了工作效率, 為建筑設(shè)計(jì)水平的提升奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 現(xiàn)狀

BIM的概念最早在美國(guó)提出,后傳到歐洲,最終在東方國(guó)家得到發(fā)展[1]。BIM技術(shù)在我國(guó)起步較晚,但是有極大的發(fā)展空間和趨勢(shì),BIM技術(shù)在我國(guó)建筑行業(yè)被成為“第二次技術(shù)革命”[2]。2011 年5 月,城鄉(xiāng)住房建設(shè)部提出五年內(nèi)普及BIM技術(shù)的目標(biāo),實(shí)現(xiàn)我國(guó)建筑工程的現(xiàn)代化、信息化、科學(xué)化管理和應(yīng)用。近幾年內(nèi),國(guó)家和各級(jí)地方政府相繼提出相關(guān)政策,為BIM技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的環(huán)境。BIM技術(shù)涉及的專業(yè)和領(lǐng)域十分廣泛,例如水利、橋梁、建筑等。其中,建筑設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)管、運(yùn)行和維護(hù)的各個(gè)階段將各種信息整理到一個(gè)模型信息庫(kù)中, 有效地實(shí)現(xiàn)了建筑工程技術(shù)人員的相互協(xié)作。

3 BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)

3.1 直觀形象

在傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)工程中,設(shè)計(jì)人員根據(jù)業(yè)主的需求運(yùn)用線條等各種手繪技巧進(jìn)行建筑設(shè)計(jì), 并根據(jù)業(yè)主的反饋進(jìn)行反復(fù)修改。而BIM技術(shù)通過計(jì)算機(jī)技術(shù)將平面圖轉(zhuǎn)化為三維立體信息化模型,將建筑形象直觀生動(dòng)形象地展示出來。同時(shí),BIM技術(shù)同時(shí)還將建筑結(jié)構(gòu)、管道線路等與建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合,利用BIM的可視化將建筑設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)巧妙地呈現(xiàn)出來。

3.2 一體化

BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用能夠有效地減少并避免施工過程中的各項(xiàng)問題,實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工過程的信息化、一體化。建筑設(shè)計(jì)技術(shù)人員通過建立準(zhǔn)確的三維模型,有效地減少因?yàn)楦鲗I(yè)間缺乏有效的信息交流和共享所造成的設(shè)計(jì)返工與誤工,并大大提高了協(xié)同合作的效果與設(shè)計(jì)質(zhì)量,有效地降低了項(xiàng)目預(yù)算和損失。

3.3 項(xiàng)目?jī)?yōu)化

BIM技術(shù)無法直接完成項(xiàng)目的優(yōu)化, 但是可以為項(xiàng)目的優(yōu)化提供強(qiáng)有力的支持和保障。時(shí)間、項(xiàng)目的施工狀況、建筑的復(fù)雜度等因素都會(huì)影響到項(xiàng)目的優(yōu)化,BIM 可以綜合分析這些因素的影響,為項(xiàng)目的優(yōu)化提供全面具體可實(shí)施性強(qiáng)的方案辦法。

4 BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 建筑效果可視

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)展現(xiàn)在圖紙上, 無法直觀地展現(xiàn)出建筑的設(shè)計(jì)形象,各個(gè)數(shù)據(jù)無法全部精確地表達(dá)出來,而BIM技術(shù)可以通過建模、渲染、動(dòng)畫制作直觀準(zhǔn)確地展現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的立體形象[3]。在運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行快速建模時(shí),重新建模后其整體建筑效果和動(dòng)畫也會(huì)隨之改變,我們對(duì)其需要修改的部分進(jìn)行分析,利用建筑模型通過反復(fù)推敲增加其合理性, 大大提高了建筑設(shè)計(jì)的效率。相比較于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和繪圖軟件,BIM技術(shù)大大節(jié)約了建筑設(shè)計(jì)的時(shí)間和成本,提高了建筑設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度和效率。

4.2 增強(qiáng)圖紙可施工性

BIM技術(shù)的應(yīng)用可以有效地解決各專業(yè)模型的構(gòu)建沖突和三維管線設(shè)計(jì)優(yōu)化。BIM技術(shù)主要由Revit、犀牛等軟件構(gòu)建三維模型, 模型將各構(gòu)建的尺寸和位置關(guān)系、材質(zhì)精確地表達(dá)呈現(xiàn),并用相關(guān)軟件對(duì)已建成的建筑、結(jié)構(gòu)、管線進(jìn)行檢測(cè),生成碰撞檢查報(bào)告,使建筑的施工得到保障,加強(qiáng)了各個(gè)部門人員的團(tuán)結(jié)性、交流性和聯(lián)系,增強(qiáng)了建筑圖紙的可施工性。

4.3 綠色設(shè)計(jì)

現(xiàn)今, 建筑行業(yè)對(duì)于建筑全生命周期內(nèi)的綠色低碳性能的要求明顯提高。在建筑設(shè)計(jì)過程中,BIM技術(shù)可以通過模擬建筑物在全生命周期內(nèi)的能耗情況進(jìn)行比較并改進(jìn)設(shè)計(jì)方案, 根據(jù)既定的需要選擇最佳的建筑節(jié)能設(shè)計(jì),優(yōu)先選擇綠色低碳、生態(tài)環(huán)保的建筑設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)建筑在全生命周期的節(jié)能減排。

4.4 各專業(yè)之間的合作能力

建筑設(shè)計(jì)不僅僅是建筑外觀的設(shè)計(jì),也涉及到水電、暖通、設(shè)備、結(jié)構(gòu)的各個(gè)方面。以往的建筑設(shè)計(jì)往往是“流水線”,各專業(yè)技術(shù)人員按照程序完成某一項(xiàng)目[4]。BIM技術(shù)的應(yīng)用構(gòu)建了多專業(yè)協(xié)同合作的平臺(tái), 縮短了各部門技術(shù)人員溝通交流和反饋的時(shí)間,大大提高了各部門技術(shù)人員團(tuán)結(jié)工作的效率和質(zhì)量。

5 BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)階段

5.1 建筑空間規(guī)劃

在建筑空間規(guī)劃時(shí), 我們運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)建筑用地的地形地塊進(jìn)行坡度、坡向、等地形地貌分析,為復(fù)雜地形地塊區(qū)域內(nèi)建筑物的分析提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。BIM技術(shù)的可視化在建筑的空間規(guī)劃中起到了重要的作用, 相關(guān)技術(shù)人員通過三維立體信息化模型深化建筑設(shè)計(jì),并對(duì)建筑進(jìn)行道路流線、整體規(guī)劃、室內(nèi)視線分析, 調(diào)節(jié)測(cè)試后確定出最佳的建筑空間規(guī)劃方案。

5.2 創(chuàng)建建筑模型

建筑模型是對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案最直觀的體現(xiàn), 是專業(yè)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)理念具象化的信息模型。在建筑設(shè)計(jì)過程中,建筑模型至關(guān)重要,建筑模型創(chuàng)建的合理程度直接決定建筑物的建設(shè)質(zhì)量。三維模型設(shè)計(jì)軟件雖然可以將建筑物可視化, 但是其無法將眾多的信息都直觀地表達(dá)出來,缺乏可參考性和靈活性。建筑模型的創(chuàng)建是建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ), 在保證基礎(chǔ)穩(wěn)固之后再將設(shè)計(jì)想法和設(shè)計(jì)理念融入其中, 并對(duì)建筑物的內(nèi)外空間進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和全方位的分析,保證建筑模型創(chuàng)建地合理性和規(guī)范性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須要綜合考慮到傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的弊端, 建立參數(shù)化模型,將相關(guān)信息進(jìn)行綜合管理和應(yīng)用,使設(shè)計(jì)人員在建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),確保建筑設(shè)計(jì)的合理性,規(guī)范施工過程,提高建筑物設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。

5.3 仿真技術(shù)應(yīng)用

在建筑設(shè)計(jì)方案確定后,設(shè)計(jì)人員通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)檢驗(yàn)建筑物的各項(xiàng)指標(biāo)是否滿足規(guī)范要求, 保證建筑物結(jié)構(gòu)受力合理,在使用期限內(nèi)保證其安全性,同時(shí)體現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)綠色經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的特點(diǎn)。除此之外,建筑設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮到突發(fā)狀況的影響,例如短時(shí)間內(nèi)受到巨大荷載作用或者地震等情況, 能夠降低相關(guān)作用對(duì)居民的影響。在設(shè)計(jì)中,利用BIM技術(shù)模擬演練建筑設(shè)計(jì)的方案,并結(jié)合仿真的結(jié)果改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的受力情況[5],從各方面對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行分析,提高建筑的抗震和抗撞擊能力。

6 缺陷

比起傳統(tǒng)設(shè)計(jì), 建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)具有較多的優(yōu)勢(shì),但是在實(shí)際項(xiàng)目的運(yùn)行過程中,BIM技術(shù)仍然存在很多弊端。

6.1 BIM 技術(shù)作為新型的建筑設(shè)計(jì)技術(shù),在造型復(fù)雜、結(jié)構(gòu)多變、多專業(yè)協(xié)作的工序復(fù)雜的工程中體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì),但是在一些形體規(guī)則、結(jié)構(gòu)設(shè)備布局簡(jiǎn)單的項(xiàng)目中體現(xiàn)不出明顯的優(yōu)勢(shì)。

6.2 BIM技術(shù)的應(yīng)用需要相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)維護(hù)。在建筑設(shè)計(jì)過程中,每個(gè)階段都需要專業(yè)的技術(shù)人員操作,這標(biāo)志著各部門所需要的人員必須具備較高的綜合素質(zhì)能力,能夠熟練掌握BIM技術(shù)。

7 結(jié)論

BIM技術(shù)雖然在我國(guó)處于發(fā)展的初級(jí)階段,但有著廣闊的發(fā)展前景。其在建筑設(shè)計(jì)方面上的明顯優(yōu)勢(shì)帶領(lǐng)著建筑行業(yè)向更加科學(xué)化、信息化、規(guī)范化、高效化的方向發(fā)展。國(guó)家應(yīng)該大力支持鼓勵(lì)BIM技術(shù)的發(fā)展,順應(yīng)帶進(jìn)時(shí)代的潮流,為其在建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。