BIM技術在計算機輔助建筑設計中的應用初探

張煉

摘要：隨著經濟水平的不斷發展，人們對住房的要求越來越高，在房屋建筑過程中應該高度重視建筑過程的管理，利用先進的建筑設計方法，提高建筑房屋的性能以及經濟性。BIM技術能夠在建筑設計師中發揮重要作用，通過BIM技術能夠在設計之初進行一系列探究，提高建筑設計的科學性及實用性，在新時期，傳統設計方法已經無法滿足實際需求，BIM技術就在這樣的背景下誕生了。本文就針對這一現狀展開對建筑設計中BIM技術應用的探討。

關鍵詞：建筑設計；BIM技術；計算機輔助；應用

引言

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。

一、建筑設計中BIM技術概述

BIM技術主要指利用3D數字技術對建筑物實體建立仿真模型，從理論上說等于在虛擬的平臺上進行建筑物的模擬設計，并對施工過程、進度、后期維護管理等進行模仿，實現建筑工程的數字化管理，為建筑的實際施工奠定堅實的理論基礎。

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。

2、特點

2.1可視化。傳統的建筑設計只能通過紙張或者計算機2D/3D軟件完成，其主要作用是為后期施工提供相應的規格尺寸及效果展示，但還需要借助人們的空間想象才能將整個建筑在自己的腦海中呈現。BIM技術的出現為建筑模型的直觀展現提供了平臺，設計人員的設計理念能夠直接在建筑模型中展示出來，有助于建筑企業內部的人員交流，并對相關的設計進行討論，做出最佳決策。

2.2協調性。協調性首先是建筑企業內部各專業人員間的組織協調，在內部形成一個有效的標準性文件，便與推動建筑工程的進程。另外BIM技術還能夠在建筑內部相關布置以及空間設置上起到協調的效果，例如樓梯井的布置、防火區布置、水管布置、線路布置以及其他輔助布置等。

2.3模擬性。傳統建筑設計在施工前只存在一個理論上的工程項目，具體效果只有等到施工后才能體現，很多難以預料的問題會在施工中一一呈現出來，但難以進行更正，最有效的方法是在設計中消除問題，進行設計優化。BIM技術能夠利用建立模型來模仿現實中的建筑，并通過其表現形態得出一些具有重要參考意義的數據。

二、BIM技術在建筑設計中的優勢

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，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、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。

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。

三、BIM技術在建筑設計中的應用

1、在建筑空間規劃上的應用

空間規劃是建筑設計的第一步，在選定建筑地點后可以對當地的空間進行地形分析，尤其是在地形比較復雜的建筑基地上地形分析必不可少。通過BIM技術對建筑基地進行空間分析，例如具體的坡高、斜率、以及坡向等分析，對于建在地形復雜地區的建筑物可以利用BIM技術進行初步探索，為設計工作提供有力的支持，開闊思路。在坡度分析是可以利用GIS建模，并對其中的各項參數進行模擬，設計人員能夠對根據需要從不同角度進行探索，并生成一系列基礎數據，供后期設計參考。地形探索完畢后即可進行與建筑物的空間規劃。對建筑物的空間規劃一般利用BIM技術的可視化分析技能，將建筑通過3D技術立體呈現出來，并進行室內的視野分析、規劃可視度分析、道路可視分析等，在進行各項分析前首先建立相應的模型，并利用BIM技術進行調試，結合各因素綜合參考，得出最佳的空間規劃模型。

2、在建筑模型構建上的應用

建筑模型是對建筑實物的替代，在建筑設計中建筑模型可以看做是設計人員設計理念具象化后的產物。在設計過程中，建筑模型具有重要作用，其中包含了各項自然科學及建筑理念，一般來說，建筑模型構建的合理程度將直接決定建筑物的實際質量。計算機原有的三維模型軟件雖然能利用3D形式將建筑物呈現出來，但缺乏靈活性，在信息標注上存在一定的局限性，無法將眾多信息融為一體，缺乏參考性。建筑物模型構建首先需要為建筑物構建一定的物理條件，保證物理條件適當后即可將相關的設計方法和理念加入其中，開始構架建筑物的具體狀態和具體特征，并對建筑物的內部及外部進行全方位分析，確保建筑模型的合理性。在建筑結構中一定要加入建筑常用的參數，將建筑物量化，改變傳統建筑模型缺乏靈活性及參考性的弊端，實現人與建筑模型的直觀對話。

3、BIM技術的仿真技術應用

BIM技術相比于傳統建筑設計不僅實現了建筑的參數化設計，還有效的將計算機仿真技術應用起來。設計人員在將建筑物設計完成后可以通過計算機仿真技術對建筑物的各項標準進行檢驗，確保在受力以及各建筑部分協調上具有可行性，最低標準是在使用期內不能發生結構安全，同時在建筑過程中應該體現經濟性特點。在設計中應該考慮到相關因素可能造成的影響，利用BIM技術對設計方案進行演練，并結合仿真結果在設計之初需要理由巧妙地力學原理，從不同角度進行受力分析，例如在建筑物的抗震能力可以通過仿真來實現。

結束語

建筑物的質量及實用性與人們的生活息息相關，在建筑設計中應該進行科學合理的分析，借助于BIM技術，充分利用該技術的優勢將建筑中可能存在的問題一一消除，通過科學合理的設計提高房屋建筑的質量。

參考文獻：

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