解析BIM技術在建筑設計中的應用

摘要：當前BIM技術日益成熟，在建筑設計中的應用越來越廣泛。本文首先分析了BIM技術的基本概念及其在建筑設計中的應用優(yōu)勢。然后通過建筑設計過程中各階段設計內(nèi)容詳細闡述了BIM技術的應用情況。最后結合某建筑工程案例，描述了BIM技術在建筑設計中的應用。本文的研究對于進一步推廣BIM技術在建筑設計中的應用具有重要的實踐意義。

Abstract： The current BIM technology is becoming more and more mature， and its application in architectural design is becoming more and more extensive. This article firstly analyzes the basic concepts of BIM technology and its application advantages in architectural design. Then the application of BIM technology is elaborated in detail through the design content in each stage of the architectural design process. Finally， the application of BIM technology in architectural design is described in conjunction with an architectural engineering case. The research in this paper has important practical significance for further promoting the application of BIM technology in architectural design.

關鍵詞：BIM技術;建筑設計;應用

Key words： BIM technology;architectural design;appliaction

中圖分類號：TU201.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）22-0247-03

0? 引言

隨著人們生活水平的提高和城市化進程的不斷推進，工程項目數(shù)量激增。建筑設計是開展項目建設的基礎和前提，設計質(zhì)量對后續(xù)施工有非常重要的影響[1]。當前建筑設計中BIM技術應用已經(jīng)較為成熟，能顯著縮短建筑項目設計周期并提升設計質(zhì)量[2]。對于建筑項目而言，通過BIM技術的應用還能夠極大地提升建筑的舒適性[3]。本文主要闡述BIM技術在建筑設計中的應用情況，對于進一步推廣BIM技術應用具有一定的實踐意義。

1? BIM技術的基本概念及應用優(yōu)勢

1.1 BIM技術基本概念

BIM技術即建筑信息模型，是基于三維建筑模型的信息集成和管理技術，該技術通過數(shù)字信息仿真，模擬建筑物的真實信息，實際上，BIM技術就是使用三維平臺，在計算機中提前建立一座虛擬建筑。設計方可以使用BIM技術進行正向協(xié)同設計，同時對建筑進行優(yōu)化，在確保建筑質(zhì)量和安全的前提下，提升項目質(zhì)量。該數(shù)字模型可以被項目各參與方使用，BIM技術提供了EPC項目實施的可能性。

1.2 BIM技術的應用優(yōu)勢

通過使用BIM技術，可以顯著提高工程項目設計質(zhì)量，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，使用BIM技術進行設計，設計過程三維化、可視化，設計成果更直觀;第二，基于BIM技術一處修改，處處修改的特性，大大提升設計速度;第三，多方協(xié)同互動審查，提高設計質(zhì)量;第四，使用性能分析軟件優(yōu)化設計方案，提升項目舒適度;第五，設備專業(yè)通過BIM技術進行管線綜合，提前發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間碰撞，進行協(xié)調(diào)和修改，優(yōu)化設計，減少圖紙返工;第六，統(tǒng)計工程量，計算項目成本，節(jié)約造價;第七，基于BIM模型制作效果圖，效果動畫，與施工方、甲方溝通更高效。

2? BIM技術在建筑設計各階段中的應用

2.1 規(guī)劃設計階段

在規(guī)劃設計階段，對項目進行場地環(huán)境綜合分析，包括建筑工程地理位置、地形地貌情況、占地面積等，使用模擬分析軟件對場地進行采光分析、風環(huán)境模擬，為建筑方案提供設計依據(jù)。

2.2 方案設計階段

建筑設計師使用BIM技術進行方案設計，設計階段三維可視化，設計成果更直觀。使用BIM技術進行設計，其優(yōu)勢對于異形建筑來說更加明顯，BIM技術突破了二維設計的局限性，復雜節(jié)點的表達變得更加容易。

利用BIM可視化的優(yōu)勢，合理布置平面布局，規(guī)劃功能空間。設計完成后還可使用BIM技術對方案進行凈高分析和安全分析，智能分析安全高度，優(yōu)化設計，有效提升設計質(zhì)量。（如圖1所示）

通過BIM性能分析軟件對不同設計方案進行采光、日照、風環(huán)境等模擬分析，根據(jù)分析結果，調(diào)整設計方案的朝向、布局形式、建筑形體等，使建筑能耗最小化，自然采光和通風潛力最大化。（如圖2所示）

通過BIM模型與建筑效果表達軟件的對接，可以制作建筑項目后期效果、場地模擬，實現(xiàn)數(shù)字化場景表達。后期可以輸出項目效果圖及效果動畫，大大節(jié)省了制圖時間。BIM技術的出現(xiàn)顛覆了以往建筑效果圖的制作流程，使建筑效果圖的制作簡潔化，效果更真實，設計方與甲方、施工方的對接更加簡單、明了。（如圖3所示）

2.3 初步設計階段

BIM模型首先是一個模型，因而在模型中任意一處的改動都是對模型的修改，也就是說，建筑的平面、剖面及三維是聯(lián)動的，有“一處修改，處處修改”的特性，因而大大減少了項目錯漏，增加了設計效率。除此之外，項目中剖面、詳圖的繪制工作更加容易，通過對BIM模型的切割會自動生成，BIM技術的應用減少了建筑設計階段很多不必要的重復性工作。

BIM技術使信息的實時交流成為可能，所有專業(yè)共用一個中心文件，各專業(yè)的修改都會通過軟件及時反饋在協(xié)同平臺中，其他專業(yè)通過協(xié)同平臺獲取信息變更，實現(xiàn)信息交流的最大化，信息交流通過平臺的自動化處理而更加便捷。

有了協(xié)同平臺的BIM設計工作模式，設計人員可以改變傳統(tǒng)設計流程，減少傳統(tǒng)二維繪圖模式下因為各專業(yè)分開繪圖難以校對而帶來的弊端。在二維工作模式下，很多碰撞都是難以發(fā)現(xiàn)的，從而將大量問題拋擲給施工方，設計與施工脫節(jié)。施工方因為在施工時各專業(yè)分開進場，只考慮本專業(yè)排布容納空間，不考慮總體排布，因而在無形中減少了層高，減少了使用空間。設備專業(yè)使用BIM技術正向設計，在設計前根據(jù)建筑空間大小及管線復雜程度進行預排布，考慮管線的多少進行并層或分層排布設計，并在協(xié)同過程中進行碰撞檢測，提前解決碰撞問題，從而優(yōu)化設計方案，優(yōu)化凈空，提高設計質(zhì)量，減少大量施工方后期施工問題。（如圖4所示）

2.4 施工圖設計階段

BIM技術可實現(xiàn)建筑、結構、給排水、暖通、電氣全專業(yè)出圖，三維模型自動生成平面，經(jīng)處理后可直接打印二維圖紙。BIM技術突破了傳統(tǒng)二維繪圖模式的局限，復雜節(jié)點增設軸測圖使得圖紙表達更加清晰與生動。

BIM模型其承載的信息包括所有的物理信息與化學信息，即由長度、寬度等代表的物理信息和防火等級、防火材料等代表的化學信息，而這些信息都可以通過明細表功能統(tǒng)計整理。項目各階段使用BIM工程量清單統(tǒng)計，精確測算項目成本，輔助施工方下料。

3? BIM技術在建筑設計中的應用實例

某住宅小區(qū)項目，沿街兩層商業(yè)，小區(qū)內(nèi)設十棟住宅，總建筑面積達到了178445.43m2。其中新建住宅樓地上建筑面積97795.30m2，商業(yè)30751.50m2，地下建筑面積49898.63m2。由于建筑工程項目面積大，功能復雜，為提升建筑工程設計的科學性和合理性，使用BIM技術進行設計。

首先使用BIM技術設計住宅小區(qū)方案，建立BIM模型，如圖5所示為該住宅小區(qū)的三維立體模型。而后對整個住宅小區(qū)進行模擬分析，并進行方案優(yōu)化，使之符合日照標準，節(jié)能標準。該過程全程可視。

建筑、結構、電氣、暖通、給排水全專業(yè)全程使用BIM正向設計，使用中心文件協(xié)同工作，五個專業(yè)在一個文件中可視，在此工作模式下便很容易發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間的碰撞問題，再使用碰撞檢測功能對整個項目進行精確檢測。檢測內(nèi)容大多是無效碰撞，通過人工排查后，過濾出大量有效碰撞。本文所述住宅小區(qū)項目在基于BIM技術進行設計時，就發(fā)現(xiàn)多處專業(yè)之間的碰撞問題。比如通風系統(tǒng)與建筑結構之間出現(xiàn)了36處碰撞，給排水系統(tǒng)與建筑結構之間出現(xiàn)了56處碰撞，另外其他各裝置之間出現(xiàn)了將近100處碰撞等。設計人員通過提前解決碰撞問題，優(yōu)化設計，減少了遺留到后期的大量返工工作，雖然需要大量時間進行后期排查，但大大提升了工程設計質(zhì)量，解決了實際有效問題。設計優(yōu)化完善后，各專業(yè)人員繪制相關施工圖紙，指導施工。

BIM在本項目中的應用提升了該住宅小區(qū)項目的建設經(jīng)濟效益，提升了設計質(zhì)量，提高了設計效率。

4? 結束語

本文在分析BIM技術實踐優(yōu)勢的基礎上，以某住宅小區(qū)項目實踐為例，詳細闡述了BIM技術在建筑設計中的實踐應用效果?；谏鲜龇治隹梢钥闯觯ㄟ^BIM正向設計，可以解決傳統(tǒng)設計中存在的各種缺陷問題，減少大量重復性工作，提升設計的質(zhì)量和效率。

BIM技術是建筑行業(yè)一場新的革新運動，其優(yōu)勢日益凸顯。在BIM技術普及之前，BIM技術的成熟化還需要業(yè)界各位同仁的努力，從軟件開發(fā)、技術支持，到設計、施工、運營，BIM技術的發(fā)展無一不需要各領域同仁們的完善和支持，相信在未來的某一天，建筑行業(yè)會實現(xiàn)BIM技術的全生命周期管理，最大化地利用BIM技術，設計施工不再脫節(jié)，項目進展不再繁復，最大化提升建筑工程質(zhì)量。

參考文獻：

[1]施盛華.住宅建筑設計常見問題[J].建筑工程技術與設計， 2018（4）：470.

[2]雷真，羅中民，張力，等.BIM技術在房屋建筑學課程教學和課程設計中的應用研究[J].創(chuàng)新教育研究，2019，7（01）：40-47.

[3]楊華.淺談BIM技術在住宅建筑設計及施工中的應用[J]. 城鎮(zhèn)建設，2020（1）：231，233.

作者簡介：嚴博曼（1996-），女，甘肅禮縣人，本科，助理工程師，主要從事建筑設計工作。