探討BIM技術在計算機輔助建筑設計中的運用

陳思達

（黃淮學院，河南 駐馬店 463000）

探討BIM技術在計算機輔助建筑設計中的運用

陳思達

（黃淮學院，河南 駐馬店 463000）

隨著計算機輔助設計技術的發展和變化。以計算機輔助設計與建筑設計的結合為研究對象，對建筑設計中應用 BIM 技術的優勢進行了分析，期望能對BIM技術的實際應用起到一定的引導作用。

建筑信息模型（BIM） 計算機輔助設計 建筑設計

建筑設計作為建筑業的龍頭專業，在信息時代也發生了深刻的變化。計算機成了建筑師主要的設計工具，工作效率比手工繪圖時代顯著提高，同時也改變了建筑師的工作方式。將建筑師從繁雜的手工繪圖工作中解放出來，大大提高了繪圖精度和工作效率。當前，在建筑設計方面，運用BIM技術的“虛擬建筑”設計將取代2D CAAD，成為未來計算機輔助建筑設計的主流。

1、建筑信息模型（BIM）

建筑信息模型（BIM）一種載體、是一個平臺，是一種應用于設計、建造施工、運營管理的整個建筑全生命周期(BLM)的數字化方法，是通過數字化技術，在計算機中建立一座三維的虛擬建筑模型，這個模型提供了一個包含整個建筑全生命周期(BLM)所需信息的數據庫。這些信息能夠在綜合數字環境中保持信息不斷更新并可提供訪問，使建筑師、工程師、施工人員以及業主可以清楚全面地了解項目。BIM = B+I+M，其中B代表Building——建筑，定義了信息模型的服務范圍，建筑物或者說工程項目。I代表Information——信息，信息的內涵不僅僅是幾何形狀描述的視覺信息，還包含大量的非幾何信息，如材料的耐火等級、材料的傳熱系數、構件的造價、采購信息等。 M代表Modeling——建模，以三維BIM模型為產物的建模過程。模型是信息的載體，信息是模型的內容，因為模型也是經過各種各樣的信息來建成的，模型記錄著并能快速輸出綜合的所需信息，就好像靈魂和肉體一樣。BIM技術的主要特點如圖1所示。

圖1 BIM的主要特點

2、BIM技術在建筑設計中的優勢

運用BIM技術在虛擬建筑中，建筑師可以集中精力用在設計上。解決了在2D CAD設計工作中，建筑師大量的時間都浪費在圖紙的繪制和文本圖表的制作上，沒有足夠的時間用于設計。利用BIM只要虛擬建筑模型建立起來，無論是在任何一個設計階段，都可以自由的生成所有相關的建筑圖紙、文檔、圖表。而直觀生動的三維模型也使得建筑師可以自由地與他人交流、溝通。虛擬建筑設計方法的強大優勢，不僅僅在于充分利用計算機的高速性和智能性，大大提高建筑設計的質量，還保證了圖紙的準確性，減少了錯誤，從而大大提高了工作效率。圖2為2D CAD設計和虛擬建筑設計的工作量比較所得的結果。在使用2D CAD軟件進行的建筑設計中，大量時間用在建筑圖紙的繪制上，真正用于建筑設計上的時間有限。而使用 BIM 應用軟件進行虛擬建筑設計，建筑師可以將大量時間花費在設計上，圖紙文檔的自動生成將建筑師從繁瑣的繪圖工作中解放出來。在總的時間上，對于一個相同的建筑設計，虛擬建筑設計的工作時間遠遠少于 2D CAD 的工作時間。具體來說，應用BIM系統進行建筑設計的優勢主要體現在以下幾個方面。

圖2 2D CAD設計和虛擬建筑設計的工作量比較

2.1 在虛擬建筑中做設計

在現代建筑設計中，設計的思維核心是人們對空間的要求。設計的關鍵在于分析再造空間的效果以及人們參與其中的方式。多年來建筑師一直以平面圖紙的方法來表達設計，建筑師只能通過草圖發揮職業想象力去構筑心目中的空間。這種思考模式已經妨礙了設計質量的提高。運用BIM軟件，在虛擬建筑中做設計，建筑師可以創造“所見所想即所得”的虛擬建筑模型。隨時看到設計的效果。在設計的任何階段，都可以繞著建筑旋轉，觀察各個角度的設計效果，觀察作品完成以后的場景、空間效果；或者深入建筑內部，身臨其境的感受建筑內部的空間效果，從而得到設計將帶來的感受、還有所要尋找和理解的細部空間。還可以把建筑放在場地環境中，評價建筑與環境是否融洽，考察建筑與周圍環境之間的相互影響。在設計過程中，建筑師可以不斷推敲重要的空間元素，確認設計思路是否正確、材料是否合適、顏色是否和諧以及所創造的空間是否與環境相融。基于BIM 技術的虛擬建筑設計極大地解放了建筑師的想象力和創造力，將建筑師從圖紙中解放出來。

2.2 圖紙文檔自動生成

運用BIM技術在虛擬建筑中，解決了2D 環境下，每一張圖紙都先從平面開始繪制，然后畫立面、剖面，再按照項目進展更改所有的圖紙的問題。設計過程的核心是模型而不是圖紙，所有的圖紙都直接從模型中生成。根據需要從一個單一的存儲了所有信息的數據庫中提取所需的資料，每一個視圖都是同一個數據庫中的數據從不同角度的表現。所有的報表都是對相關信息的歸類和統計。利用虛擬建筑模型，建筑師可以根據自己的需要在任何時候生成任意視圖。

2.3 自動變更管理

用BIM技術建模，所有圖紙直接從模型中生成，所有的數據都來源于一個綜合的數據庫，在任意視圖中的修改都會直接反應在數據庫中，從而在其他視圖中得到自動更新，實現圖紙實時更新。把建筑師從繁雜的建筑圖紙和反反復復的修改中解放出來。使得建筑師可以集中精力進行設計。

3、BIM 軟件應用

BIM軟件創建的虛擬建筑模型，在設計過程中，各階段所包含的信息量是不相同的。在開始的建筑平面設計初步階段，建筑構件只是描述其基本功能以及基本的幾何形狀，用于限定空間、圍合、洞口等。隨著設計的深入，設計師可以根據設計的需要就可以加入更多的信息。如在剛開始的設計階段，一個門對象，他的作者僅僅是用來定義到達一個空間中的進入點，而與其相關的其它信息暫時不需要考慮，在設計的深入階段，建筑師對門對象可根據需要考慮門的尺寸、顏色、材質、隔聲性能等，在施工圖和交付施工階段，就需要考慮門對象的價格、制造商等信息，對于結構構件，在建筑設計的初步設計階段，把結構構件作為一般的對象進行建模。隨著設計的深入，結構構件就越來越精確，關聯性越來越強。建筑設計師將創建好的虛擬建筑模型傳遞給結構工程師，就可以在專業的平臺上進行結構分析，例如XSteel、ETABS。接著就可以創建構件制作文件，并在施工階段轉給構件制作商。

在設計過程中，根據建設用地特點和規劃建筑面積，結合本用地的特色和本項目的功能要求，本著功能合理，流線便捷，建筑造型既具有建筑的特色，又有自身的鮮明個性的設計原則。在立面設計中通過BIM軟件創建的虛擬建筑模型，采用點、線、面相結合的手法使其小而精，通過各種材質綜合、靈活的運用，即時看到立面材質、色彩、造型變化的效果。用玻璃材料的靈幻通透；構架的空靈與實墻材質的穩重沉靜彼此襯托，強調建筑的文化性，設計中以簡潔、秩序和韻律來表達其形式美，輔以豎向線條劃分，以增強其豎向的挺拔，根據其空間特色，采用和周圍的環境有機地融合，統一中求變化。造就一個卓而不凡的建筑形象。使整個建筑造型富有變化，和諧統一，既有別于周圍自然色，又能與規劃中周圍建筑色彩相協調，形成較強的視覺焦點。

G322

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1007–6344（2015）01–0323–01