BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用及推廣策略研究

摘 要：在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，BIM技術(shù)高效性、高質(zhì)量特點更加明顯。與傳統(tǒng)的平面圖形式展示不同，設(shè)計人員以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)形式清晰展現(xiàn)復(fù)雜的建筑形體數(shù)據(jù)，更加生動地展示建筑結(jié)構(gòu)。筆者認(rèn)為，建筑設(shè)計人員能夠利用這種方式充分表達設(shè)計意圖，有助于優(yōu)化設(shè)計效果?；诖?，文章主要分析了BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用及推廣策略。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);建筑設(shè)計;應(yīng)用;推廣策略

中圖分類號：TU201 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.035

深度融合BIM技術(shù)和建筑設(shè)計能夠隨時切換二維圖紙和三維模型、立體和平面。結(jié)合利用BIM技術(shù)的模擬性，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，最終保證高效落實建筑設(shè)計目標(biāo)。如果建筑規(guī)模較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以利用BIM技術(shù)任意切割某個設(shè)計平面，明確其中是否存在不足之處，降低設(shè)計盲區(qū)出現(xiàn)問題的概率。

1 BIM技術(shù)概念

BIM技術(shù)是指通過計算機的仿真功能，將建筑信息模型和施工圖紙相結(jié)合，實現(xiàn)對建筑的全面分析，可以提高工作效率。建筑工程中要考慮工程的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)等相關(guān)內(nèi)容，才能保證建筑的質(zhì)量、安全及功能性。BIM技術(shù)是一種新型的信息技術(shù)，能夠幫助人們了解建筑結(jié)構(gòu)、各構(gòu)件位置關(guān)系等，提供更加準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

BIM技術(shù)是國內(nèi)建筑領(lǐng)域中一種新興技術(shù)，3D建模技術(shù)的應(yīng)用要以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建3D設(shè)計模型要將建筑系統(tǒng)中每一個組成部分聯(lián)合在一起，創(chuàng)建建筑設(shè)計模型[1]，不僅可以提高建筑工程質(zhì)量，而且可以減少施工失誤、潛在風(fēng)險。除此之外，在建筑設(shè)計中科學(xué)應(yīng)用BIM技術(shù)，可以提高建筑設(shè)計的效率及質(zhì)量，優(yōu)化與改革建筑設(shè)計。

2 BIM技術(shù)的特點

2.1 可視化特點

BIM技術(shù)的可視化特點是運用BIM技術(shù)，通過三維立體模型，呈現(xiàn)建筑工程的具體形態(tài)、整體形象、內(nèi)部構(gòu)造等，明確認(rèn)識建筑物的各個內(nèi)容要素。BIM技術(shù)的使用改變了傳統(tǒng)建筑設(shè)計只能以紙張和線條呈現(xiàn)設(shè)計方案的現(xiàn)狀，運用BIM技術(shù)呈現(xiàn)建筑工程的設(shè)計方案，既有利于展開更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計，也有利于反映建筑結(jié)構(gòu)，通過圖像和線條協(xié)調(diào)建筑內(nèi)的多元素空間[2]。

2.2 協(xié)調(diào)性

無論是設(shè)計方面還是施工方面，建筑工程都是由多個專業(yè)、多個建筑單位共同實施的，工程施工由業(yè)主單位、建設(shè)單位和監(jiān)理單位等多個部門參與其中。不同專業(yè)具有不同專業(yè)的側(cè)重點，設(shè)計和施工往往由多單位共同參與，在施工中也有諸多交流協(xié)作和相互影響。應(yīng)用BIM技術(shù)能夠?qū)ㄖこ唐鸬浇y(tǒng)一協(xié)作的效果，各個不同的單位都能基于BIM技術(shù)干預(yù)工程，相關(guān)單位有了統(tǒng)一的溝通平臺，減少信息傳遞中的損失。

2.3 信息共享功能

結(jié)構(gòu)設(shè)計工作完成后，BIM模型可以直接讀取結(jié)構(gòu)設(shè)計中的各類信息，并整合此類信息，在三維模型結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，相關(guān)人員要保證分析模型與當(dāng)下狀態(tài)保持一致。數(shù)據(jù)是建立信息模型的基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)讀取、信息讀取環(huán)節(jié)，可以通過改變數(shù)據(jù)文件方式，滿足結(jié)構(gòu)需求。在設(shè)計環(huán)節(jié)實現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)共享，提高資源調(diào)配能力、資源應(yīng)用能力，在信息集成環(huán)節(jié)BIM技術(shù)使用信息化技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)資源共享。相較于傳統(tǒng)施工圖紙與施工文件，BIM技術(shù)的信息共享功能提高信息傳輸效率，推動結(jié)構(gòu)設(shè)計工作順利開展。

2.4 模擬性

BIM技術(shù)可以模擬建筑工程中的各種情況或參數(shù)，模擬一些現(xiàn)實中的突發(fā)事件。例如，在設(shè)計中要充分考慮建筑的抗震性或抗臺風(fēng)性，然而設(shè)計完成以后究竟能否滿足要求，傳統(tǒng)設(shè)計方法并不能解決這樣的問題，也不可能真正利用地震、臺風(fēng)實地檢測。BIM技術(shù)讓這種模擬成為可能，可以調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)參數(shù)，以提高設(shè)計的科學(xué)性。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用的國內(nèi)研究現(xiàn)狀

BIM技術(shù)的最大優(yōu)勢在于協(xié)調(diào)各個部門的工作，在不同建設(shè)生命周期有不同的參與方，參與方之間的利益聯(lián)系非常緊密。通過應(yīng)用BIM技術(shù)，可以優(yōu)化和完善關(guān)鍵技術(shù)，展開系統(tǒng)性協(xié)同作業(yè)，強化可視化設(shè)計的效果。

BIM技術(shù)的應(yīng)用到我國的建筑領(lǐng)域中，但僅應(yīng)用于表面層次，在發(fā)展中仍存在很多問題。BIM技術(shù)的概念在國內(nèi)的普及還不夠廣泛，只是小范圍的應(yīng)用，很多設(shè)計人員對于BIM技術(shù)的認(rèn)識只是軟件建模，沒有深入的應(yīng)用與理解。現(xiàn)階段，我國BIM技術(shù)的應(yīng)用在建筑工程中還沒有做到統(tǒng)一，各環(huán)節(jié)之間沒有明確的模型交互信息，容易造成返工返修。雖然BIM技術(shù)的應(yīng)用還沒有做到統(tǒng)一，但國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已逐漸出臺。BIM技術(shù)將逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。BIM技術(shù)的應(yīng)用將提高建筑工程效率和質(zhì)量，確保工程項目合理安排工期，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)企業(yè)經(jīng)濟效益的最大化。

4 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 優(yōu)化設(shè)計理念

在建筑工程場地規(guī)劃設(shè)計方面，工作人員應(yīng)遵循“一體、一軸、四帶”的設(shè)計原則。根據(jù)前兩個原則將建筑項目劃分為多個區(qū)域，然后進行布局，最后靈活呈現(xiàn)項目空間。

在建筑工程形象設(shè)計方面，工作人員必須科學(xué)選擇建筑主色調(diào)。例如，工作人員可以用白色作為主色調(diào)，突出建筑周圍的自然輪廓，在建筑下部用玻璃幕墻塑造立體空間，給人以美的視覺感受。

在建筑總體功能布局方面，建筑分為三個功能區(qū)，有利于提高空間利用率。需要注意的是，建筑應(yīng)與周圍環(huán)境和景觀形成良好的呼應(yīng)關(guān)系。

4.2 在前期設(shè)計中對BIM技術(shù)的應(yīng)用

建筑設(shè)計人員在全面了解BIM特點的基礎(chǔ)上，要深入建筑施工現(xiàn)場實地調(diào)查，充分結(jié)合建筑場地的自然環(huán)境特點、經(jīng)濟發(fā)展特點等，設(shè)計出最佳方案。WeatherTool軟件是BIM技術(shù)中非常具有價值的一款軟件，借助該軟件可以準(zhǔn)確收集與統(tǒng)計分析氣候信息，最終以可視影像方式呈現(xiàn)。在建筑模型中開展模擬分析工作，能夠直觀了解地理條件、氣候環(huán)境條件對建筑設(shè)計產(chǎn)生的影響，設(shè)計人員可以結(jié)合相關(guān)資料對建筑的方位和朝向進行更科學(xué)、更合理的設(shè)計[3]。

4.3 加強設(shè)計過程管理

傳統(tǒng)的建筑工程的設(shè)計技術(shù)通常集中在2D設(shè)計上，雖然可以共享和傳遞設(shè)計圖紙中的信息，但傳遞過程與設(shè)計環(huán)節(jié)無法銜接，導(dǎo)致建筑設(shè)計人員無法參與項目設(shè)計，給建筑工程項目的實施帶來諸多負面影響。BIM技術(shù)可以通過數(shù)字建模表達建筑三維，既保證了設(shè)計的科學(xué)性、合理性和有效性，又有助于提高協(xié)作效率。BIM技術(shù)體現(xiàn)了建筑人性化設(shè)計。此外，BIM技術(shù)在減少工程設(shè)計損失方面具有一定優(yōu)勢，有助于提高建筑工程設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化程度。

4.4 實現(xiàn)碰撞檢測

檢測結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑專業(yè)方案的匹配程度，要使用結(jié)構(gòu)專業(yè)的碰撞檢測。碰撞檢測應(yīng)遵守相關(guān)設(shè)計方案，注意與機電專業(yè)設(shè)備和管線布置相沖突。如果在Revit環(huán)境中進行碰撞檢測，則需要Navisworks軟件。工作時，技術(shù)人員要建立結(jié)構(gòu)模型的機電模型，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件，在軟件中進行碰撞檢測，設(shè)置不同的判斷條件，給出檢測報告，得到檢測結(jié)果。

4.5 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)可視設(shè)計

BIM的三維技術(shù)可以匯總各種抽象的設(shè)計信息，生成更具體的三維圖像數(shù)據(jù)。這種三維圖像可以為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員全方位展示設(shè)計成果，放大各種細節(jié)。例如，設(shè)計人員可以追溯建筑構(gòu)件的尺寸、朝向、材質(zhì)，綜合分析發(fā)現(xiàn)的問題[4]。BIM可視化技術(shù)的特點還可以讓設(shè)計師通過肉眼觀察建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中可能存在的漏洞，利用BIM技術(shù)觀察建筑結(jié)構(gòu)布局，有助于設(shè)計人員發(fā)揮實力。

可視化的特性可以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計方案更加符合實際情況，在發(fā)現(xiàn)不合理因素后快速調(diào)查問題原因，及時補救設(shè)計中不合理的部分。因此，BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)可視化中發(fā)揮著重要作用。利用BIM技術(shù)進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅可以提高設(shè)計效率，而且可以規(guī)避大量設(shè)計風(fēng)險，提高設(shè)計質(zhì)量。

4.6 實現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計

建筑節(jié)能設(shè)計是結(jié)合建筑的結(jié)構(gòu)特點，合理利用建筑周圍的自然資源。建筑節(jié)能設(shè)計主要包括室內(nèi)照明設(shè)計、室內(nèi)通風(fēng)設(shè)計等。在建筑節(jié)能設(shè)計中，通過應(yīng)用BIM技術(shù)，掌握信息數(shù)據(jù)庫，呈現(xiàn)可視化的動態(tài)設(shè)計圖紙，實現(xiàn)建筑與自然環(huán)境的有機結(jié)合，利用自然照明環(huán)境優(yōu)化建筑照明，達到建筑照明的節(jié)能效果。

此外，建筑還會受到建筑結(jié)構(gòu)、環(huán)境、建筑朝向等因素的影響。如果在設(shè)計中應(yīng)用BIM技術(shù)進行模擬，可以全面掌握和分析影響建筑室內(nèi)通風(fēng)設(shè)計的因素，通過BIM技術(shù)將周邊環(huán)境數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息庫，分析當(dāng)?shù)氐娜照?、氣候等自然環(huán)境條件，設(shè)定建筑參數(shù)值，結(jié)合數(shù)據(jù)分析調(diào)整建筑設(shè)計，提高建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量和水平。

4.7 模型制作應(yīng)用

BIM模型技術(shù)主要基于信息技術(shù)，其操作和參數(shù)設(shè)置需要相關(guān)軟件發(fā)揮重要作用。因此，工作人員可以使用計算機建立建筑模型，充分了解和掌握設(shè)計數(shù)據(jù)。在當(dāng)前背景下，設(shè)計人員可以采用BIM技術(shù)在計算機上呈現(xiàn)三維建筑模型，并在虛擬環(huán)境中評估建筑的各種功能，如平衡、受力、地基承載力等。

隨著我國建筑結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，BIM技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用，尤其是在高層建筑和個性化建筑的設(shè)計中，可以放大建筑物的細節(jié)，并驗證施工計劃。此外，在三維建筑模型中，可以優(yōu)化建筑內(nèi)外的管道和機電設(shè)備的安裝布局，加強細節(jié)操作，可以降低施工安裝中出現(xiàn)技術(shù)問題的可能性。

4.8 借助技術(shù)提升協(xié)同作業(yè)效率

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作專業(yè)性、精準(zhǔn)性較高，具有一定的設(shè)計難度，設(shè)計任務(wù)相對繁重。為實現(xiàn)良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，工程設(shè)計人員要提高各個部門的協(xié)同作業(yè)效率，由于建筑工程涉及范圍較廣，涉及不同領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)板塊，引入BIM技術(shù)后，數(shù)據(jù)集成特征與信息集成特征更為突出，也可以在數(shù)據(jù)共享的助力下，調(diào)整設(shè)計工作，提高設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計效率。在BIM技術(shù)助力下，施工信息與設(shè)計數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)實時共享，在信息集成與數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上，使各個數(shù)據(jù)形成緊密關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)優(yōu)化與結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)調(diào)整更為清晰、便捷。

5 BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計管理中的推廣策略

5.1 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)中的具體應(yīng)用

建筑項目生命周期中，建筑數(shù)據(jù)模型集成了龐大的集合、物理、屬性等數(shù)據(jù)信息，所有建筑工程相關(guān)信息都可以集合于建筑信息模型。為組裝組件系統(tǒng)，設(shè)計人員可以根據(jù)實際需求分析、修改相關(guān)參數(shù)，滿足設(shè)計需求，實現(xiàn)快速調(diào)整設(shè)計參數(shù)的效果，提高設(shè)計方案的可靠性、安全性和質(zhì)量，加強設(shè)計領(lǐng)域知識和體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)利用。

5.2 明確建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的功能要點

各專業(yè)的設(shè)計人員可以通過服務(wù)器或其他移動終端對權(quán)限內(nèi)的設(shè)計文件進行編輯，以滿足建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等不同專業(yè)的獨立化、集成化的施工需求。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，BIM技術(shù)將各設(shè)計子方案提供的設(shè)計信息組合成一個專業(yè)綜合數(shù)據(jù)模型，方便各專業(yè)設(shè)計人員了解不同領(lǐng)域的信息，為各專業(yè)設(shè)計人員更高效地溝通協(xié)調(diào)提供必要條件。設(shè)計人員還可以根據(jù)BIM技術(shù)產(chǎn)生的各種反饋信息，發(fā)現(xiàn)專業(yè)設(shè)計中的錯誤、疏漏和不足，減少設(shè)計中的不可預(yù)測性。

同時，BIM技術(shù)作為現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的衍生產(chǎn)品，逐漸具備了同時接收多終端信息、實時收集和處理不同種類信息的能力，在計算工程量等BIM數(shù)據(jù)模型時，最大限度地優(yōu)化資源配置，縮短專業(yè)人員數(shù)據(jù)統(tǒng)計的時間，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率。設(shè)計人員通過BIM技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫，為工作提供便利。同時，其他工作人員可以訪問數(shù)據(jù)庫查詢數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享。設(shè)計人員可以通過參考數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)信息和設(shè)計成果，從建筑設(shè)計中獲得靈感，不斷優(yōu)化設(shè)計方案，使建筑設(shè)計方案更加科學(xué)、合理、全面，提高建筑設(shè)計水平。

在互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)的出現(xiàn)也為BIM技術(shù)的信息管理和功能完善提供了更大的空間。在建筑設(shè)計中應(yīng)用BIM技術(shù)，設(shè)計數(shù)據(jù)信息共享功能的實現(xiàn)，促進了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平和設(shè)計效率的提高。此外，通過軟件之間的數(shù)據(jù)傳輸，可以實現(xiàn)多個設(shè)計項目的聯(lián)動，保證大型建筑及其配套設(shè)施的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。

6 BIM技術(shù)的發(fā)展趨勢

6.1 創(chuàng)新應(yīng)用模式

未來，BIM應(yīng)用模式將不斷創(chuàng)新，通過融合云計算技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新和完善是其主要發(fā)展方向之一。三維激光掃描技術(shù)可以將激光產(chǎn)生的點集中在建筑平面表面，然后將數(shù)據(jù)輸入建筑模塊，精確定位和檢測建筑實體。

BIM應(yīng)用的另一個發(fā)展方向是與更精確的數(shù)字測量技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于建筑歷史和文化遺產(chǎn)保護領(lǐng)域，將建筑歷史文獻與測繪數(shù)據(jù)模型相結(jié)合，準(zhǔn)確還原建筑歷史的人文基因特征，促進文化保護。

6.2 加快行業(yè)技術(shù)變革

隨著BIM技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和BIM相關(guān)規(guī)范會逐步完善，BIM模型技術(shù)的應(yīng)用將逐步深入，施工單位可以將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑構(gòu)件的預(yù)制，提高建筑行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和裝配化，在提高效率的同時降低施工成本。

7 結(jié)語

BIM技術(shù)是一種具有顯著優(yōu)勢的應(yīng)用于建筑工程設(shè)計中的信息化應(yīng)用技術(shù)，是信息技術(shù)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域中的代表性技術(shù)之一，對于優(yōu)化建筑設(shè)計、提高設(shè)計效率具有非常重要的作用。作為建筑設(shè)計人員，必須高度重視BIM技術(shù)的應(yīng)用，保證建筑設(shè)計方案的科學(xué)性、經(jīng)濟性和可行性。

參考文獻

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作者簡介：易俊（1989—），男，湖南株洲人，本科，中級職稱，研究方向：BIM設(shè)計。