分析BIM技术在建筑设计中的应用

发表时间:2019/12/25   来源:《建筑细部》2019年第15期   作者:顾波锋
[导读] 建筑设计要求拥有先进的设计理念、科学的设计技术和合理的设计规划。

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        摘要:建筑设计要求拥有先进的设计理念、科学的设计技术和合理的设计规划。BIM 经过二十一世纪第一个十年在全球工程建设行业的实际应用和研究,已经被证明是未来提升建筑业和房地产业技术及管理升级的核心技术。BIM 技术作为一种面向建筑设计的基于对象的 CAD 技术,近年来在建筑设计领域得到了广泛应用,并取得了理想的设计效果,实践表明 BIM 技术在建筑设计中的应用具有重要意义。本文介绍了 BIM 技术的内涵特点,分析了 BIM 技术在建筑设计中的应用意义,并就 BIM 技术在建筑设计中的主要应用进行了探究。
        关键词:BIM 技术;建筑设计;内涵特点
       
        BIM 技术作为一种面向建筑设计的基于对象的CAD 技术,其在建筑数字描述中得以广泛应用。通过BIM 技术能够实现在电子模型中存储完整的建筑信息内容,实现建筑设计的创新发展。特别是近年来随着 BIM技术的完善提高,BIM 技术可以在不同专业和部门之间实现数据共享等功能,应用在建筑工程领域,建筑师、设计师、工程师及业主等均能够共享相同的数字设计信息,应用相同的可视化数字模型,实现建筑结构模拟与分析等工作。BIM 技术在建筑设计中的应用能够有效提高建筑工程结构设计质量,确保建筑施工安全。
        1 B IM 技术的内涵特点
        1.1 BIM 技术的内涵
        BIM(Building Information Modeling)表示建筑信息化模型或者建筑数字模型,BIM技术是一种创新的建筑设计、施工与管理方法,其在三维数字技术基础上实现了集成建筑工程项目等有关信息的工程数据模型,其体现了建筑工程中数字技术的应用。BIM 是协同工作的前提,其能够有效提高建筑项目的工作效率,降低建筑工程项目风险和环境影响,从而达到绿色设计和可持续发展。BIM 作为建筑设计领域一种新兴的数字化设计方式,其利用虚拟建筑信息模型完成全面进行建筑设计和检测和管网控制等相关工作内容。其涉及诸多领域行业,尤其是建造、设计和管理等数字化管理工作中应用,其能够支持建筑工程集成管理环境,实现设计阶段的协同设计、施工阶段的建造全过程一体化及运营阶段的建筑物智能化维护及其设施管理,改变了过去由业主到设计、施工运营之间的界限隔阂,能够实现建筑全生命周期的管理,明显提高了建筑工程效率,降低了建筑工程风险和减少了资源浪费等问题。
        1.2 BIM 技术的特点
        1.2.1 具有可视化特点
        可视化特点应用于建筑行业发挥着重要作用,其能够实现“所见即所得”的效果。例如观看施工图纸时,图纸上的相关构件信息都是以线条进行绘制表达的,然而真实构造形式只能由建筑人员凭空想象。针对简单设计凭空想象尚可,然而面对建筑复杂造型就无法实现。因此,BIM 技术提供的可视化特点,能够让人把过去的线条式构件以三维立体实物图形式展示出来。建筑业设计时也有效果图,然而大都由专业制作团队进行设计,并以线条式信息形式呈现,其并非由构件信息自动生成,同构件之间缺乏互动性与反馈性,但 BIM 技术的可视化特点却能够实现同构件之间的互动性与反馈性的可视效果,BIM 建筑信息模型里的整个过程均具有可视化,其既能够展示效果图,又能够保证工程项目的设计、建造、运营管理等均在可视化状态完成。
        1.2.2 协调性特点
        协调性是建筑行业的关注重点。对于施工单位、业主、设计单位等均需要协调配合才能完成工作任务,如果工程项目实施出现问题,需要相关部门及时召开协调工作会议,寻找问题并制定解决策略,进行变更或者采取补救措施。协调问题大都为问题出现以后,实际建筑设计时大都因相关专业设计人员未能及时有效沟通,从而出现专业碰撞,例如布置暖通等专业管道时,因为施工图纸分别进行绘制,具体施工布置管线过程中,可能因某处存在结构设计的梁等构件阻碍管线布置情况,出现施工碰撞,面对这种情况难道必须在发现问题之后方能提出解决吗?通过 BIM 的协调性服务能够解决该类问题,由于 BIM 建筑信息模型能够实现建筑物建造之前协调相关专业碰撞问题,并生成和提供具体的协调数据信息。此外,通过 BIM 协调性特点还能够解决其他相关问题,例如协调电梯井布置、防火分区布置、地下排水布置等与其它设计布置之间关系。
        1.2.3 模拟性特点
        BIM 的模拟性特点并非仅能对建筑物模型实现模拟,也能够模拟真实世界无法操作事物等。通过 BIM能够在设计阶段完成所需模拟实验项目,例如日照、节能、热能传导、紧急疏散等;通过 BIM 还能够在招投标和施工阶段完成 4D 模拟(三维模型与项目发展时间)操作,即按照施工组织设计模拟实际施工,据此制定科学施工方案进行施工;5D 模拟(3D 模型基础上的造价控制)同样能够实现,并据此有效控制成本;BIM 还能够在后期运营阶段模拟如地震人员逃生、消防人员疏散等日常紧急情况处理等。
        1.2.4 优化性特点
        建筑设计、施工和运营的过程需要不断优化,而通过 BIM 技术能够实现更加优化效果。通过优化过程与信息、复杂程度及时间相关,其中信息的准确性是合理优化的保障,而 BIM 模型能够提供建筑物确实存在的几何、物理、规则、结构变化等相关实际存在信息内容。而复杂程度如果过高,设计人员只能通过借助科技手段和相关设备才能完成设计工作,面对复杂的现代建筑,BIM 及其相关配套优化工具给优化复杂建筑工程项目提供了机会。具体而言,主要包括两方面的优化:一是优化项目方案。把项目设计及投资回报分析有机结合,实时计算得到设计变化之于投资回报之影响大小,由此业主选择设计方案时不仅需要考虑形状评价,更要考虑项目设计方案是否符合自身要求;二是优化特殊项目设计。针对幕墙、屋顶以及大空间等异型设计项目,尽管其所占建筑整体比例较小,然而其所占投资比例与工作量却相对较大,且大都施工难度和问题相对较多,因此优化施工方案能够节省工期和节约成本。
        1.2.5 具有可出图性特点
        BIM 并非单纯地提供建筑设计图纸及其相关构件加工图纸等,其可出图性特点主要指能够通过建筑物的可视化展示、模拟、协调、优化以后,为业主提出三种重要图纸:一是综合管线图(通过碰撞检查及设计修改以后并消除错误);二是综合结构留洞图(预埋套管图);三是碰撞检查侦错报告以及建议改进方案等。



        2 B IM 技术在建筑设计中的应用意义
        2.1 能够发挥外在推动作用
        BIM 技术在建筑设计中的成本预算、能量分析、能耗分析、场地分析、规范验证、三维协调等方面均实现了创新发展,因此西方许多发达国家已普遍推广应用。通过制定科学政策以及良好发展环境,推动了 BIM 技术在建筑设计领域的迅速发展普及。许多设计单位也正在想方设法让设计平台从过去的二维 CAD 向 BIM 平台转变,这也体现了未来建筑设计行业的发展态势。
        2.2 能够体现行业内在需求
        BIM 技术不仅能够发挥外在推动作用,同时能够体现行业内在需求,其同样具有重要意义。通过 BIM 技术能够解决的问题可以体现行业内在需求情况。
        2.2.1 修改图纸功能
        BIM 技术是基于整体的信息模型,可以通过在任意视图中修改模型的方法实现其在图纸上的自动反映功能,从而让设计人员能够集中更多时间和精力从事建筑设计工作,而不是把时间和精力都浪费在画图或者改图工作上面。
        2.2.2 信息化功能
        BIM 技术的核心就是信息,BIM 建模相比传统软件模型最大优势就是实现信息携带功能。也可将 BIM 模型视为信息库,能够为用户提供更加及时可靠的报表清单信息,当设计修改报表时其中相关信息也会自动更改,其在省时省力的同时能够保证设计准确。
        2.2.3 一体化功能
        BIM 模型包括设计方案里的光源、建筑材质光学属性等相关信息内容,其能够提供传统 CAD 设计的类似平面图纸,又能够实现直接渲染,也可以将模型导入计算机 BIM 软件,从而完成设计出图、计算、渲染等综合一体化功能。

        2.2.4 三维化功能
        BIM 技术作为一种三维技术,其能够展示出立体的三维虚拟环境,设计人员能够观看各个区域状况,并及时发现和修改设计方案,全面提高设计质量。并且,BIM 技术的全三维设计模式能够直接观看系统模型,有利于进行深入设计以及方便施工。
        3 B IM 技术在建筑设计中的主要应用
        3.1 场地分析中的应用
        应用 BIM 与地理信息系统(Geographic InformationSystem,简称 GIS),可以实现场地和拟建建筑物空间数据的建模操作,从而在规划阶段帮助项目评估场地使用条件以及进行特点分析,为新建项目做出最为理想的场地规划、交通流线组织关系、建筑布局等关键决策。
        3.2 建筑策划中的应用
        通过 BIM 技术可以在建筑规划阶段帮助项目团队进行空间分析,从而掌握复杂空间标准及其法规,有效节省时间提高效率,为团队创作增值活动提供可能条件。
        3.3 方案论证中的应用
        通过 BIM 技术可以评估需要设计空间,获得良好的互动效应,让使用者以及业主能够及时反馈信息。利用 BIM 平台能够让项目各方共同关注热点问题,同时给予直观展示以便达成意见共识,尽快做出决策等。
        3.4 可视化设计中的应用
        通过 BIM 技术既让设计人员利用三维可视化设计工具达到了“所见即所得”效果,让设计人员能够通过三维思考方式进行建筑设计工作,又能够让业主和最终用户彻底摆脱技术壁垒限制,及时掌握投资使用情况等。
        3.5 协同设计中的应用
        通过 BIM 技术上的优势特点,能够更好地实现协同配合,其协同范畴由过去单纯的设计阶段已经扩展至建筑全生命周期,要求规划、设计、施工、运营等多方共同参与进行,能够创造更大的综合效益。
        3.6 性能分析中的应用
        通过 BIM 技术可以把建筑设计人员创建的虚拟建筑模型导入计算机中,使用相关性能分析软件计算得到分析结果,有效提升设计服务质量以及设计效率。
        4 结语
        总之,BIM 技术在建筑设计中的应用实现了建筑设计行业的创新发展,利用 BIM 技术能够建立更加科学和高效的建筑数字模型能够有效提高建筑工程结构设计质量,确保建筑施工安全和提高施工效率。因此,实际应用过程中,应不断总结经验,推动 BIM 技术在建筑设计中的应用与发展,创造更大的经济与社会效益。
       
        参考文献:
        [1] 李延 .BIM 技术在结构设计中的应用研究 [J]. 中华民居,2013(27).
        [2] 肖良丽 . 浅析 BIM 技术在建筑工程设计中的应用优势 [J]. 工程建筑与设计,2013(1).
        [3] 黄吉锋,张汉义,聂祺 .BIM 技术在结构设计软件中的应用 [J]. 土木建筑工程信息技术,2011(4).
        [4] 池宇翔 .BIM 技术在结构设计中的应用 [J]. 商品与质量?建筑与发展,2013(11).
        [5] 龙辉元 .BIM 技术应用于结构设计的探讨与案例[J]. 土木建筑工程信息技术,2010(4). 

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