BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用探討

【摘要】現(xiàn)如今，建筑工程使用功能多元化，人們對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越關(guān)注，通過應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計，能夠有效落實(shí)各項(xiàng)細(xì)節(jié)。本文首先對BIM技術(shù)進(jìn)行介紹，然后對BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并結(jié)合工程實(shí)例，對BIM技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究，以期為類似工程提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；結(jié)構(gòu)模型；協(xié)同設(shè)計

1、引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程項(xiàng)目的規(guī)模愈加龐大、工藝愈加復(fù)雜，一旦設(shè)計方案修改，即使很小的變動都會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，同時還會造成各個專業(yè)之間協(xié)調(diào)配合難度增加。BIM技術(shù)是一項(xiàng)以數(shù)據(jù)為依托，充分融合現(xiàn)代化信息技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)知識的綜合性技術(shù)，借助三維仿真模擬實(shí)現(xiàn)建筑模型展示，能夠?yàn)樵O(shè)計人員創(chuàng)建虛擬建筑場景，提升設(shè)計水平。因此，對BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)探究迫在眉睫。

2、BIM技術(shù)及其應(yīng)用特征

BIM技術(shù)以信息化手段與技術(shù)為支撐，首先將建筑設(shè)計相關(guān)參數(shù)與數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)據(jù)的信息化存儲、關(guān)聯(lián)與共享，再以建筑構(gòu)件作為基本組件，基于數(shù)據(jù)庫中的建筑相關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)基本組件的立體組合，在建筑信息以及BIM建模技術(shù)的支撐下實(shí)現(xiàn)建筑三維仿真建模與可視化表達(dá)，改變了傳統(tǒng)建筑軟件以二維成圖為主，以三維建模為輔、三維僅僅用于展示與可視化的應(yīng)用現(xiàn)狀，其以逼真的立體建筑構(gòu)件，營造出真實(shí)的三維建模場景。

3、BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

3.1在初級階段的運(yùn)用

將BIM技術(shù)運(yùn)用到建筑工程設(shè)計的初級階段，BIM技術(shù)存儲諸多信息和技術(shù)，可以建立完整的極為豐富的的建筑模型，是各種信息的主要承載體。運(yùn)用了此技術(shù)以后，各種設(shè)計從此具有了實(shí)際運(yùn)用性，不僅能夠做到將建筑的整體外觀很好的呈現(xiàn)，并且會將建筑內(nèi)在的各個部分充分的展現(xiàn)。因此，BIM技術(shù)的運(yùn)用，對于建筑工程設(shè)計上的作用非常重要，改變了傳統(tǒng)設(shè)計方式。

3.2在設(shè)計過程中的應(yīng)用

通過三維模型進(jìn)行全方位的設(shè)計，掌握整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，能夠?qū)ㄖこ淘O(shè)計方案進(jìn)行深度的分析和改進(jìn)。對于深化建筑設(shè)計而言，BIM技術(shù)運(yùn)用碰撞檢查的方式，使其有檢查優(yōu)勢。BIM技術(shù)為建筑工程的總體設(shè)計提供更為便捷的協(xié)作體系，能夠有效縮短信息傳遞的周期，提高建筑工程設(shè)計工作的效率和質(zhì)量。

3.3模擬建筑結(jié)構(gòu)模型

現(xiàn)在中國的建筑設(shè)計，一般還是使用傳統(tǒng)的圖紙，對于建筑設(shè)計方案，通過圖紙來展現(xiàn)。然而BIM技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了將整個建筑視作為統(tǒng)一的一個整體，可以模擬建筑結(jié)構(gòu)的真實(shí)情況。在建筑施工時，人員獲取所需要的信息均可以在BIM技術(shù)構(gòu)建的模型中得到，設(shè)計人員把原來的施工圖紙、設(shè)計方案等信息均集中在了BIM系統(tǒng)中，在建筑工程的施工人員施工時，能夠及時收到已修改圖紙的信息，以此達(dá)到工程資源的共享。

3.4協(xié)同設(shè)計

BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能通過數(shù)字化創(chuàng)建的唯一的模擬信息化模型實(shí)現(xiàn)水暖、機(jī)電、結(jié)構(gòu)、建筑等系統(tǒng)的交換，跨越了多種專業(yè)，集成化的設(shè)計模型能夠集中各類三維模型信息，然后分享給所需的其他專業(yè)團(tuán)隊，這種共享性能保證建筑設(shè)計多方參與者均能掌握好所需信息，并進(jìn)一步運(yùn)用這些信息投入到工作中，無論是施工企業(yè)、制造商、業(yè)主，還是結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師或者建筑設(shè)計師都改變了以往的工作方式，以相同的參數(shù)作為基礎(chǔ)建筑模型，有效展開協(xié)同工作。例如，若建筑設(shè)計師選擇增加構(gòu)件進(jìn)行建筑設(shè)計，則結(jié)構(gòu)工程師會將墻、柱、梁等材質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整信息融入到BIM模型中，設(shè)備工程師則根據(jù)新增構(gòu)件所處的位置、數(shù)量和方式等，配備相應(yīng)設(shè)備于建筑內(nèi)，并在測試各種設(shè)備數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，如果產(chǎn)生異常進(jìn)行調(diào)試，能確保建筑良好的整體設(shè)計效果。在各種專業(yè)協(xié)調(diào)設(shè)計中有效應(yīng)用BIM技術(shù)，所有信息都能被各個專業(yè)工作人員所共享，有利于協(xié)同工作的開展，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工順利進(jìn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良好的建筑質(zhì)量。

4、BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用實(shí)例

4.1工程概況

某工程項(xiàng)目由9棟建筑組成，總建筑面積為82555.07m2，其中計容面積為72379.82m2，地下建筑面積10175.25m2。本次設(shè)計范圍為完成一期建設(shè)的二標(biāo)段建筑單體包括建筑、結(jié)構(gòu)、給水排水、建筑電氣、采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)的BIM設(shè)計內(nèi)容。

4.2建立模型

通過對建筑方案的復(fù)雜程度以及對模型深度的要求分析，本項(xiàng)目最終選取Revit作為核心建模軟件。首先由建筑設(shè)計師創(chuàng)建工作集，并在自己的工作集內(nèi)將初步方案圖紙以DWG的文件格式導(dǎo)入至Revit建筑模塊中，根據(jù)圖紙進(jìn)行建筑模型的創(chuàng)建。這些建筑構(gòu)件都有自己的參數(shù)，可以使用參數(shù)來精確調(diào)整和控制構(gòu)件的形狀、大小、材質(zhì)、構(gòu)造層等，只需要編輯一個數(shù)字即可，這是Revit和其他三維建模軟件的根本區(qū)別。然后，由結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)入工作集，通過建筑師搭建的BIM平臺，用Revit的結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行梁、柱、板、屋面及樓梯等相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置和完善。最后，在此基礎(chǔ)之上，由設(shè)備工程師將完成的建筑和結(jié)構(gòu)BIM采用鏈接的形式引入RevitMEP模塊中，根據(jù)設(shè)備的型號、外觀及各種參數(shù)，提供出完整的給排水、消防、電氣信息模型，管道平立剖面圖、材料統(tǒng)計表。

4.3交叉碰撞檢測

本項(xiàng)目設(shè)計過程中，9棟建筑共計檢測出2000余處碰撞，通過梳理可以發(fā)現(xiàn)問題多集中在管線于管線間、管線與梁柱之間，究其原因是傳統(tǒng)二維管線綜合將各專業(yè)平面疊加，結(jié)合局部剖面圖來檢測的方式存在表達(dá)上的不足，在管線較多、空間較為復(fù)雜的情況下，難以進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測，另外在二維圖紙中，管線是以線性的方式來表述的，極難把控因管線翻高而造成的避讓空間預(yù)留問題。利用BIM技術(shù)可以通過計算機(jī)實(shí)時檢測管線碰撞，精確度也高。機(jī)電專業(yè)人員用REVITMEP自帶的碰撞檢測功能自行查錯并實(shí)時調(diào)整，保證專業(yè)內(nèi)部無碰撞。各專業(yè)初步建模完成后，再利用Navisoworks軟件進(jìn)行專業(yè)間的碰撞檢測，依據(jù)生成的報告進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并通過反復(fù)的調(diào)整檢測來確保所有硬碰撞問題的解決。

4.4室內(nèi)凈高優(yōu)化

本項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行2.9m的凈高控制要求。首先，通過建立一個標(biāo)高檢查過濾器，依據(jù)要求設(shè)置好相應(yīng)管線的最低標(biāo)高要求，設(shè)置過濾器所顯示的顏色，應(yīng)用過濾器后低于設(shè)置標(biāo)高的管線即會通過相應(yīng)的顏色顯示出來。然后，建立一個天花板平面，按要求設(shè)置好天花板標(biāo)高，通過碰撞檢測功能檢測天花板跟相關(guān)機(jī)電管線之間的碰撞結(jié)果，即可查找到不滿足凈高要求的位置。另外，對于一些較難抉擇修改的地方，組織各專業(yè)負(fù)責(zé)人共同商定解決方案。通過這些環(huán)節(jié)，大量的節(jié)省了人工排查的時間，提高了綜合排布的效率。

4.5虛擬漫游

在最終的成果展示階段，本項(xiàng)目嘗試著將BIM技術(shù)與VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)相結(jié)合，關(guān)于虛擬漫游，除了Revit自身的漫游功能外，還可以使用與之相兼容的Navisoworks或是Fuzor等相關(guān)軟件。由于本項(xiàng)目的展示重點(diǎn)在于漫游的視覺效果，因此最終選擇了Fuzor作為漫游展示平臺，此外還配套使用了虛擬現(xiàn)實(shí)的頭盔以及手柄，給予了體驗(yàn)者身歷其境的沉浸式漫游瀏覽。無論是在展示階段，還是在各專業(yè)的溝通和協(xié)同工作中，其三維空間的直觀性以及屬性信息的可查詢都顯示出了BIM技術(shù)的優(yōu)勢。

結(jié)語：

綜上所述，本文主要對BIM技術(shù)的概念及其在建筑設(shè)計中的應(yīng)用方式進(jìn)行了詳細(xì)探究。BIM技術(shù)在當(dāng)前建筑設(shè)計中有著廣泛運(yùn)用，可以有效降低建筑設(shè)計的難度，提高建筑設(shè)計的水平，對建筑設(shè)計發(fā)展有著極大推動作用。因此，加強(qiáng)對建筑設(shè)計中BIM技術(shù)運(yùn)用的研究至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊慶峰，林大岵，路軍.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用及推廣策略[J].建筑技術(shù)，2016，47（8）：733-735.

[2]張立華.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計階段的模型構(gòu)建研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2016，v.39；No.456（1）：113-117.

[3]楊震卿，張莉莉，張曉玲，等.BIM技術(shù)在超高層建筑工程深化設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2014，45（2）：115-118.

作者簡介：

孫露（1980-），男，工程師，主要從事建筑設(shè)計工作。