现代建筑设计中BIM技术重要应用研究

发表时间:2019/8/29   来源:《建筑细部》2018年第29期   作者:李建东
[导读] 近年来,我国城市化水平在不断提高,科学技术的发展不断加快,在建筑设计过程中BIM技术得到了广泛的应用和推广。

李建东
        身份证号码:45032219890611xxxx
        摘要:近年来,我国城市化水平在不断提高,科学技术的发展不断加快,在建筑设计过程中BIM技术得到了广泛的应用和推广。BIM建筑信息模型技术应用广泛,发展较快,借助BIM应用软件的作用,形成信息模型,可以实现对设计方案的随时的评估,对于建筑节能和优越环境的营造意义重大。本文在此从BIM技术的原理出发,对BIM技术在建筑设计过程中的几个具体应用做了一定的研究。
        关键词:BIM技术;建筑信息模型;技术应用
       
       
        前言
        BIM主要设计施工方案设计图纸构造内容,它的应用极大的解决了普通方案难以企及的思维浅度和理解片面等劣势。与传统的二维平面技术相比,基于BIM技术的三位立体设计更为直观,使得建筑项目的施工效率和建筑品质都得到提升。
        一、BIM技术概述
        BIM技术直译可以理解为建筑信息化模型,即意味着此技术将与建筑有关的各种信息通过信息化描述加以表达。可以通过BIM模型获得建设项目完整的数字化表述。这是在传统的CAD软件时代不可能完成的任务。在BIM技术的框架下,从建筑构件到资金投入再到时间周期都可以被对象化,通过对不同元素参数的描述,我们可以了解到工程项目的每一个细节。每个对象需要有一系列参数来描述其属性。所有的这些信息都是互动关联着的。通过对各项信息参数的不断细化调整,最终使得项目的BIM模型逐步深化完美。在BIM技术的平台下,不同专业甚至不同行业的参与者可以共同进行虚拟建造活动。
        BIM技术核心是通过在计算机中建立虚拟的建筑工程三维模型,同时利用数字化技术,为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息,还包含了非构件对象(例如空间、运动行为)的状态信息。借助这个富含建筑工程信息的三维模型,建筑工程的信息集成化程度大大提高,不仅可以用于建筑设计,还可以用于结构设计、设备管理、工程量统计、成本计算、物业管理等,可以在整个建筑业中发挥作用,管理建筑生命周期的全部信息。
        二、BIM技术原理
        BIM技术是一种主要针对于建筑与工程设计的CAD技术,将建筑方面的信息数字化,通过BIM技术,可将一个建筑设计中的全部信息都存储于一个电子模型中。
        在所谓的BIM系统中,真实的建筑组成构件以编码的形式表现出来,即将建筑构件数字化。每个建筑构件对应一个对象,每个对象通过一组系数来表示其属性。以一面墙为例,其属性包括了这面墙的尺寸、材料、隔音性能、造价等性质。而二维的绘图软件仅能用简单的线条来表示。
        三、BIM技术在建筑设计过程中的几个具体应用
        (一)空间规划
        空间规划是在确定建筑产品地点之后开始对建筑进行设计的第一步,对建筑产品的占地面积、地形、走势等等进行分析,是决定建筑产品之后外形、走向的关键,尤其是在施工场地地形比较复杂的情况下对建筑空间的规划更是非常重要。BIM技术在空间规划的应用能够有效加快空间规划的时间,将建筑地点的地形等数据信息输入到虚拟平台之后,平台能够快速对建筑所在地区的地形、走势、坡向、斜率等进行分析,从而对建筑所在地区进行建模,设计人员能够从不同角度对建筑地点地形进行分析,以便为后期的建筑设计提供数据参考。
        (二)构建BIM模型
        通过构建BIM模型来实现对建筑性能进行初步分析。根据最后得到的分析结果可以使建筑布局得到很好的调整,从而让小区的自然通风和视野达到最佳的效果。当设计的方案不断加深时,BIM三维模型中楼板信息、建筑外墙信息、楼顶信息等也越来越丰富,有助于帮助建筑师的沟通和方案交流,并且还可以帮助设计师分析小区太阳辐射,分析建筑日照、统计经济指标,为进一步深化设计方案做出合理的判断。


在设计方案深化阶段,先在专业分析软件中导入模型,然后对其性能进行分析,主要包含空气龄分析及能耗分析、大进深房间的采光分析、室内通风环境分析等内容。利用分析结果可以帮助设计师进一步优化设计方案,对设计产品的综合性能进行提高。
        (三)综合管线设计与管网综合排查
        随着现代建筑的功能日趋复杂,建筑体量不断扩大,建筑中存在的机电管网更是错综复杂,在进行建筑设计时,为保证建筑质量及品质,需要做好综合管线设计,避免出现管线相撞、管线交错、管线施工不当等现象,在传统的建筑设计方式中,建筑管网设计只能通过人力目测的方式进行检测,方式单一,且容易出现管线相撞或交错现象。通过BIM技术中管网检测功能,可以直观的将建筑管网生成三维模型,并分布在建筑模型之中,通过检测功能,系统自动检测出管网设计不当、管线相撞与交错部位并进行标注,极大提高了管网检查效率,保障管网设计的质量。
        (四)各专业协同设计
        一个建筑项目的设计,通常涉及到规划、建筑、结构、电气、暖通、给排水等这几个专业,各专业之间存在大量的信息交换、提资与反提资的过程,传统的CAD平台上,基本上都是通过面谈和CAD过程图纸来完成的,容易出现遗漏或延迟的现象,导致最后的设计成果不完善。
        BIM技术通过三维可视化的设计,实时地实现不同专业设计之间的信息共享、各专业之间的协同设计,某个专业设计的对象被修改,其他专业设计中的该对象会实时随之更新。各专业可从信息模型中获取所需的设计参数和相关信息,不需要重复录入数据,避免数据冗余、歧义和错误。BIM将专业内多成员间、多专业、多系统间原本各自独立的设计成果(包括中间结果与过程),置于统一、直观的三维协同设计环境中,避免因误解或沟通不及时造成不必要的设计错误,提高设计质量和效率。
        (五)仿真设计
        BIM技术相比于传统建筑设计不仅实现了建筑的参数化设计,还有效的将计算机仿真技术应用起来。设计人员在将建筑物设计完成后可以通过计算机仿真技术对建筑物的各项标准进行检验,确保在受力以及各建筑部分协调上具有可行性,最低标准是在使用期内不能发生结构安全,同时在建筑过程中应该体现经济性特点。在设计中除了要满足日常居住需求还要考虑一些突发情况,例如受到重物的冲击或者地震等因素的影响,保证承受一定范围外力的影响,降低居民的生命财产安全。在设计中应该考虑到相关因素可能造成的影响,利用BIM技术对设计方案进行演练,并结合仿真结果在设计之初需要巧妙地利用力学原理,从不同角度进行受力分析,例如在建筑物的抗震能力可以通过仿真来实现。
        (六)消防性能优化设计
        随着超大型、超高型建筑的不断涌现,采用传统的规范设计很难满足建筑的消防要求。通过BIM技术,采用消防性能优化设计,实现消防设计的最优化、科学化、合理化。在消防性能优化设计中包括有毒气体扩散时间、建筑材料耐烧极限、疏散距离及数字化模拟人员疏散时间等各项设计,并为实际应用提供最佳的疏散方案,维护人们的生命安全及建筑安全。
        (七)节能设计
        节能设计理念在我国建筑设计中的应用日益广泛,可利用BIM技术对住宅建筑进行合理规划,更好体现住宅建筑的节能设计理念。例如,在利用BIM模型进行住宅空间构造设计的过程中,可合理利用太阳能、风能及周围环境中的绿化条件等,改善住宅的炎热条件,创造良好的通风条件,从而减少对空调等电器的使用,达到节约能源的目的。由于BIM技术所构建的虚拟建筑模型中包含住宅建筑的全部信息,设计人员只需将虚拟模型导入到有关分析软件,对住宅建筑设计情况进行节能分析,目前使用较普遍的是“Green Building Studio”(GBS)软件。GBS可根据导入的虚拟建筑模型,对住宅建筑外部环境进行智能定位,并结合当地的气候特征数据进行模拟,得出各阶段的建筑能源消耗数据。设计人员可根据这一模拟数据结果,有针对性地改进设计方案,使住宅建筑设计达到低能耗、无污染的目标。
        四、结语
        综上,将BIM应用于建筑设计之中,可以有效提高设计的质量与效率。实际设计中应结合我国建筑结构设计领域的发展现状来进一步对BIM技术进行完善,加大对BIM技术的应用和创新力度,合理运用BIM技术,使住宅建筑设计更好地满足时代的需求。
        参考文献:
        [1]彭春顺.BIM技术在住宅建筑设计中的应用研究[J].建筑工程技术与设计,2014(13):177-179.
        [2]卢琬玫. BIM技术及其在建筑设计中的应用研究[D].天津大学,2014.

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