淺談BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張赟赟

（貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000）

0 引言

BIM 技術(shù)的發(fā)展為建筑業(yè)從工業(yè)化到工業(yè)和信息化的轉(zhuǎn)變提供了良好的環(huán)境。BIM 技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用是由當(dāng)?shù)卣С值?。與此同時(shí)，社會(huì)的高速發(fā)展也要求BIM 技術(shù)在建筑業(yè)中得到普及應(yīng)用。本文通過對(duì)BIM 技術(shù)在工程施工中的運(yùn)用進(jìn)行分析，闡述了BIM技術(shù)在工程施工中的作用。

1 BIM 技術(shù)的概念及特點(diǎn)

BIM 及時(shí)能使工程師可以更好的掌握有關(guān)的信息，并在最短的時(shí)間內(nèi)作出反應(yīng)。利用BIM 技術(shù)，可以以各種數(shù)據(jù)為參數(shù)，對(duì)建筑物進(jìn)行建模，從而使其具有較強(qiáng)的真實(shí)性和立體性。BIM 技術(shù)總體上有三大特征：①BIM 技術(shù)是可視化的。建筑的可視化是建筑設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，隨著科技的發(fā)展，越來越多的建筑模型和模型出現(xiàn)在人們的視線中，工程師們可以根據(jù)不同的尺寸，根據(jù)不同的模型，繪制出不同的模型。BIM 技術(shù)可以將建筑的所有信息都顯示出來，讓建筑的可見度更高，它的可見度不僅體現(xiàn)在建筑的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營中，也體現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的可見性上。②BIM 技術(shù)的協(xié)調(diào)。協(xié)調(diào)是建筑工業(yè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，每一座建筑都需要協(xié)調(diào)、規(guī)劃。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)遇到一些因?yàn)闇贤ú粫扯a(chǎn)生的矛盾，所以要想預(yù)防這種情況，就必須要做好充分的準(zhǔn)備，BIM 技術(shù)的協(xié)調(diào)性就是一個(gè)很好的辦法，利用BIM 技術(shù)來協(xié)調(diào)各個(gè)方面的問題，最后用數(shù)據(jù)來形成。③BIM 技術(shù)是一種仿真技術(shù)。BIM 技術(shù)最大的特點(diǎn)就是模擬化，利用BIM 技術(shù)，既可以模擬現(xiàn)實(shí)中的建筑，也可以對(duì)各個(gè)建筑進(jìn)行建模，通過物體的仿真，讓建筑更具立體感，讓建筑的設(shè)計(jì)更具科學(xué)性。同時(shí)，利用BIM 技術(shù)可以進(jìn)行5D 仿真，以達(dá)到對(duì)工程造價(jià)的有效控制，并能在施工過程中及時(shí)處理突發(fā)事件[1]。

2 BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重要性

BIM 技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方式，使現(xiàn)代建筑與BIM 技術(shù)相結(jié)合，既能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，又能滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的要求。隨著信息時(shí)代的到來，建筑設(shè)計(jì)也要順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，BIM 技術(shù)將數(shù)字化設(shè)計(jì)、虛擬建筑信息建模、3D 數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合，將BIM 技術(shù)引入建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，使建筑設(shè)計(jì)走上了信息化的道路。BIM 技術(shù)與傳統(tǒng)的3D 模型相比，具有極大的優(yōu)越性，它可以為施工方、設(shè)計(jì)方、建設(shè)方甚至用戶提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，在人力、物力等諸多方面節(jié)省了大量的人力物力。BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用是全方位、多元化的，而不僅僅是在設(shè)計(jì)階段發(fā)揮了一定的作用。BIM 技術(shù)可以在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行三個(gè)環(huán)節(jié)中起到很好的輔助作用，為決策者和使用者提供更多的參考資料，為決策者、使用者等提供間接的意見，從而對(duì)建筑的設(shè)計(jì)進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化，同時(shí)，BIM 還可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行成本和風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算，從而達(dá)到最優(yōu)的效果，從而加速工程的實(shí)施，加深對(duì)工程的理解[2]。

3 BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 BIM 技術(shù)在前期模擬設(shè)計(jì)過程的應(yīng)用

建筑設(shè)計(jì)中的早期模型設(shè)計(jì)可以有效地提高設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。通過應(yīng)用BIM 技術(shù)，早期的模型設(shè)計(jì)師可以輕松地將設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)內(nèi)容中的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，找出不足之處并提出有效的解決方案。從BIM 設(shè)計(jì)圖紙中找到一些細(xì)節(jié)和施工過程的重點(diǎn)難點(diǎn)，深入分析建筑材料中遇到的問題，具體問題和其他相關(guān)問題。BIM 技術(shù)可以及時(shí)調(diào)整建設(shè)項(xiàng)目的選址，全面測(cè)量項(xiàng)目的高度環(huán)境，進(jìn)一步提高工程設(shè)計(jì)的合理性[3]。

3.2 注重建筑空間與質(zhì)量的管理

在進(jìn)行建筑給排水工程的空間規(guī)劃時(shí)，要提高總體的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，要對(duì)工程的電氣、通風(fēng)、管道等項(xiàng)目進(jìn)行全面的了解。由于吊頂建筑自身的空間有限，所以對(duì)不同專業(yè)的高度的需求也會(huì)有差異，因此會(huì)產(chǎn)生交叉。從而降低了施工過程中出現(xiàn)的不良碰撞問題。合理運(yùn)用BIM 技術(shù)，強(qiáng)化對(duì)建筑內(nèi)部空間的管理，以達(dá)到最佳的空間處理，避免因沖突造成的安全隱患。BIM 技術(shù)在工程中的核心是要加強(qiáng)對(duì)室外的冷管和室內(nèi)的熱管的設(shè)計(jì)。運(yùn)用BIM 建模技術(shù)，檢測(cè)管線建設(shè)中有無安全隱患。此外，其他項(xiàng)目也要進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)，以避免在交叉操作中發(fā)生碰撞危險(xiǎn)。為排水系統(tǒng)的建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 技術(shù)設(shè)計(jì)階段

BIM 技術(shù)和建筑設(shè)計(jì)的深度結(jié)合，使建筑設(shè)計(jì)工作能夠在平面和立體之間進(jìn)行任意切換，在平面和立體之間進(jìn)行切換。BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)的合理性、穩(wěn)定性、安全性，從而達(dá)到設(shè)計(jì)目的。對(duì)于復(fù)雜、大型的建筑，采用BIM 技術(shù)，可以根據(jù)實(shí)際情況，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和3D 數(shù)碼技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行任意截面的分析，以達(dá)到防止設(shè)計(jì)死角的目的。BIM 技術(shù)為建筑設(shè)計(jì)提供了方便，只要將相關(guān)公式加入明細(xì)表中，即可獲得實(shí)際建筑面積的數(shù)據(jù)。

3.4 施工環(huán)節(jié)

BIM 技術(shù)將各個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)信息綜合起來，并將項(xiàng)目流程進(jìn)行數(shù)字化表示，從而提高工程管理的效率。比如，在付款階段，利用BIM 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的進(jìn)度和資金的計(jì)算，從而縮短工程付款的時(shí)間。在設(shè)計(jì)變更時(shí)，利用BIM 技術(shù)，可以將變更后的設(shè)計(jì)可視化，并建立一個(gè)虛擬的三維模型。在成本控制方面，BIM 能夠準(zhǔn)確、完整地控制所需的物品，從而利用最優(yōu)的采購行為，達(dá)到節(jié)省費(fèi)用的目的。

3.5 BIM 參與住宅建筑的空間規(guī)劃設(shè)計(jì)

在住宅建筑設(shè)計(jì)中，空間規(guī)劃是非常重要的一項(xiàng)工作，只有通過合理的空間規(guī)劃，才能使住宅建筑的價(jià)值得以提升。BIM 技術(shù)在住宅建筑的空間規(guī)劃中的應(yīng)用，由于其綜合性的特點(diǎn)，涉及多個(gè)工作的角色和影響，因此將BIM 技術(shù)應(yīng)用于住宅建筑的空間規(guī)劃中，如地理位置、占地面積、樓層結(jié)構(gòu)等，利用BIM 模型將這些要素結(jié)合起來，使設(shè)計(jì)者能更好地研究各種要素的聯(lián)系，從而確保其設(shè)計(jì)的合理性。BIM 技術(shù)在視覺上的優(yōu)越性，使所有的空間規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容都能直觀地呈現(xiàn)，設(shè)計(jì)者可以靈活地調(diào)節(jié)空間布局的內(nèi)容，使其在功能上更加完美，同時(shí)對(duì)空間規(guī)劃中的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的計(jì)算，確保在空間規(guī)劃中的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)范要求。BIM 技術(shù)為住宅建筑的空間規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了保證，并保證了其空間規(guī)劃的合理性[4]。

3.6 加強(qiáng)虛擬安裝的實(shí)踐應(yīng)用

在建筑給排水工程中，設(shè)計(jì)是一個(gè)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因此，要充分運(yùn)用BIM 技術(shù)，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并能有效地運(yùn)用BIM 技術(shù)。通過調(diào)研可知，BIM技術(shù)目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在給排水工程的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，可以使用BIM 技術(shù)來進(jìn)行給排水工程管道虛擬布置，以此來準(zhǔn)確的對(duì)整個(gè)給排水工程中存在的相關(guān)問題進(jìn)行分析，及時(shí)的對(duì)存在的不合理之處進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而更加有效的保障整個(gè)給排水工程設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。在實(shí)際的工程施工中科學(xué)的應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠更加清楚的對(duì)給排水系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解，并以此為依據(jù)開展合理的工程施工。

3.7 三維可視化設(shè)計(jì)的運(yùn)用

原本施工設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑工程進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的時(shí)候，施工圖紙都是運(yùn)用線條的方式展現(xiàn)出來，這種形式體現(xiàn)并不能夠直接、全面的反映建筑設(shè)計(jì)理念，工程人員只能夠依靠想象完成，在這樣的情況下，當(dāng)建筑設(shè)計(jì)模型處于較為復(fù)雜時(shí)，那么建筑項(xiàng)目是無法單憑想象完成工程施工的。BIM 技術(shù)主要是把二維平面上的圖紙線條用較為直觀的表達(dá)方式，運(yùn)用三維立體的方法完善表現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)理念。最為重要的是建筑設(shè)計(jì)設(shè)備的創(chuàng)新，能夠?qū)⒔ㄖ锏乃屑?xì)節(jié)全部展現(xiàn)得更加立體以及可視化，讓建筑設(shè)計(jì)的成果能夠得到全面優(yōu)化。BIM 技術(shù)的運(yùn)用在讓業(yè)主直觀、清晰的感受此建筑設(shè)計(jì)的空間形式以及建筑設(shè)計(jì)理念的同時(shí)，能更為充分合理的切合業(yè)主的實(shí)際要求，從而提升整個(gè)建筑主體的經(jīng)濟(jì)利益以及社會(huì)效益，促進(jìn)建筑行業(yè)的長久發(fā)展。

3.8 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要考慮施工項(xiàng)目自身，而且要把施工現(xiàn)場(chǎng)也包括在內(nèi)。在實(shí)際中，由于場(chǎng)地的地質(zhì)、水文條件等諸多因素的影響，因此，BIM 技術(shù)與GIS 相結(jié)合，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行仿真判斷，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，對(duì)各種場(chǎng)地的特點(diǎn)、條件進(jìn)行對(duì)比，從而最大限度滿足使用者的要求，同時(shí)也保證了基本的穩(wěn)定性和安全性。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，它不能簡單地對(duì)所有的建筑項(xiàng)目進(jìn)行加法、減法、除法等，而必須將每個(gè)環(huán)節(jié)靈活地結(jié)合起來，成為一個(gè)有機(jī)的整體，以滿足建筑的各項(xiàng)指標(biāo)和要求。在這一目標(biāo)的前提下，BIM 技術(shù)是進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能分析的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能分析相比，采用BIM 技術(shù)可以節(jié)省大量的時(shí)間和精力，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，保證了計(jì)算的精度和可靠性。

3.9 協(xié)同設(shè)計(jì)運(yùn)用

建筑項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)由建筑設(shè)計(jì)單位進(jìn)行詳細(xì)的總體規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工水電暖通設(shè)計(jì)，這些施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之間相互聯(lián)系，原本在施工設(shè)計(jì)的時(shí)候產(chǎn)生問題需要通過變更修改圖紙達(dá)到目的。不過這個(gè)方法會(huì)很容易產(chǎn)生遺留問題，進(jìn)而導(dǎo)致建筑設(shè)計(jì)缺陷。但是BIM 技術(shù)具備三維可視化的優(yōu)點(diǎn)，能夠把不同建筑設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析共享，從而有效完成所有專業(yè)之間的建筑協(xié)同設(shè)計(jì)，假如其中一項(xiàng)專業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)生變動(dòng)或者修改，那么其他建筑設(shè)計(jì)也會(huì)適時(shí)更新，明確詳細(xì)的變動(dòng)情況。當(dāng)所有的建筑設(shè)計(jì)可以在數(shù)據(jù)信息模型中獲得需要的施工設(shè)計(jì)參數(shù)以及數(shù)據(jù)信息時(shí)，不但能夠忽略重復(fù)錄入數(shù)據(jù)信息的過程，還能夠最大程度上防止數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)錯(cuò)誤。在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠讓獨(dú)立設(shè)計(jì)成果通過協(xié)同設(shè)計(jì)進(jìn)行組成結(jié)合，并且達(dá)成統(tǒng)一，讓所有建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的溝通更加流暢，降低建筑設(shè)計(jì)的誤差問題產(chǎn)生，提升建筑設(shè)計(jì)的實(shí)際質(zhì)量以及設(shè)計(jì)效率[5]。

3.10 管線碰撞檢測(cè)的運(yùn)用

以前處于CAD 階段，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)通過建筑專業(yè)以及設(shè)備專業(yè)的領(lǐng)頭，把所有專業(yè)的設(shè)計(jì)圖紙疊在一起對(duì)其進(jìn)行管線綜合，因?yàn)槎S設(shè)計(jì)圖紙的數(shù)據(jù)信息沒有直觀、明確的交流平臺(tái)，造成管線綜合經(jīng)常與管網(wǎng)發(fā)生碰撞問題。在建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM 技術(shù)能夠建立各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)模型，可以讓建筑設(shè)計(jì)人員在三維環(huán)境下直觀、有效的找到建筑設(shè)計(jì)中的碰撞問題，并對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，進(jìn)而提升管線綜合的工作效率以及建筑設(shè)計(jì)能力。由于BIM 技術(shù)能夠在工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的階段找到碰撞問題，其不但能夠在各個(gè)專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)時(shí)提供輔助手段，還能夠大大提升建筑設(shè)計(jì)的實(shí)際質(zhì)量，盡量避免工程項(xiàng)目施工過程中產(chǎn)生碰撞問題，降低建筑項(xiàng)目后期施工時(shí)出現(xiàn)變更以及改動(dòng)的概率，提升工程現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率，減少工程項(xiàng)目施工協(xié)調(diào)的實(shí)際成本，避免建筑項(xiàng)目施工期限延長。

4 BIM 技術(shù)的在我國的發(fā)展前景

由于建筑業(yè)本身的特點(diǎn)，其屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，其工業(yè)化水平低、建設(shè)周期長、技術(shù)水平低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，將近40%的施工企業(yè)使用紙制辦公，近一半的建筑行業(yè)員工已經(jīng)完成了工作，準(zhǔn)備了一些資料，但不到18%的公司表示他們一直在利用手機(jī)來處理項(xiàng)目數(shù)據(jù)和協(xié)作，將近60%公司沒有在新技術(shù)上進(jìn)行投入、研發(fā)。另外，建筑工人的高度流動(dòng)也促使建筑產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和升級(jí)。當(dāng)前，建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型重點(diǎn)是從工業(yè)化到信息化的高度融合，BIM 技術(shù)作為建設(shè)領(lǐng)域的重要技術(shù)之一，BIM 技術(shù)被稱為工業(yè)化和信息化的加速。據(jù)英國2019年關(guān)于BIM 調(diào)查的數(shù)據(jù)，62%的受訪者表示，在使用數(shù)碼技術(shù)的情況下，建筑業(yè)的發(fā)展速度要慢于其他產(chǎn)業(yè)。但是，對(duì)建筑行業(yè)的數(shù)字化需求非常大，有將近70%的人說，如果沒有使用數(shù)字技術(shù)的建筑工人將會(huì)被淘汰。超過80%的受訪者相信，到2030 年，建筑業(yè)的經(jīng)營模式會(huì)發(fā)生很大的改變[6]。

5 結(jié)語

總之，當(dāng)代社會(huì)的飛速發(fā)展給建筑設(shè)計(jì)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，但在面對(duì)新的挑戰(zhàn)的同時(shí)，也給自己提供了一個(gè)獨(dú)一無二的發(fā)展機(jī)遇。BIM 技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)的深度結(jié)合，不僅僅是對(duì)建筑設(shè)計(jì)本身的發(fā)展，更深層的是當(dāng)今人類日益注重環(huán)保意識(shí)的體現(xiàn)，而建筑設(shè)計(jì)則是建設(shè)工程質(zhì)量與安全的重要環(huán)節(jié)，只有在設(shè)計(jì)理念、策劃、技術(shù)等方面達(dá)到極致，才能滿足人類的需要。