BIM技術在建筑設計中的應用探討

文/孫露 湖南湘楚鴻飛建筑設計有限公司 湖南長沙 410000

1、引言

隨著經濟的發展，工程項目的規模愈加龐大、工藝愈加復雜，一旦設計方案修改，即使很小的變動都會產生連鎖反應，同時還會造成各個專業之間協調配合難度增加。BIM技術是一項以數據為依托，充分融合現代化信息技術與建筑結構設計專業知識的綜合性技術，借助三維仿真模擬實現建筑模型展示，能夠為設計人員創建虛擬建筑場景，提升設計水平。因此，對BIM技術在建筑設計中的應用進行詳細探究迫在眉睫。

2、BIM技術及其應用特征

BIM技術以信息化手段與技術為支撐，首先將建筑設計相關參數與數據存儲到數據庫中，實現建筑數據的信息化存儲、關聯與共享，再以建筑構件作為基本組件，基于數據庫中的建筑相關參數實現基本組件的立體組合，在建筑信息以及BIM建模技術的支撐下實現建筑三維仿真建模與可視化表達，改變了傳統建筑軟件以二維成圖為主，以三維建模為輔、三維僅僅用于展示與可視化的應用現狀，其以逼真的立體建筑構件，營造出真實的三維建模場景。

3、BIM技術在建筑設計中的應用

3.1 在初級階段的運用

將BIM技術運用到建筑工程設計的初級階段，BIM技術存儲諸多信息和技術，可以建立完整的極為豐富的的建筑模型，是各種信息的主要承載體。運用了此技術以后，各種設計從此具有了實際運用性，不僅能夠做到將建筑的整體外觀很好的呈現，并且會將建筑內在的各個部分充分的展現。因此，BIM技術的運用，對于建筑工程設計上的作用非常重要，改變了傳統設計方式。

3.2 在設計過程中的應用

通過三維模型進行全方位的設計，掌握整體結構的設計，能夠對建筑工程設計方案進行深度的分析和改進。對于深化建筑設計而言，BIM技術運用碰撞檢查的方式，使其有檢查優勢。BIM技術為建筑工程的總體設計提供更為便捷的協作體系，能夠有效縮短信息傳遞的周期，提高建筑工程設計工作的效率和質量。

3.3 模擬建筑結構模型

現在中國的建筑設計，一般還是使用傳統的圖紙，對于建筑設計方案，通過圖紙來展現。然而BIM技術的運用，實現了將整個建筑視作為統一的一個整體，可以模擬建筑結構的真實情況。在建筑施工時，人員獲取所需要的信息均可以在BIM技術構建的模型中得到，設計人員把原來的施工圖紙、設計方案等信息均集中在了BIM系統中，在建筑工程的施工人員施工時，能夠及時收到已修改圖紙的信息，以此達到工程資源的共享。

3.4 協同設計

BIM技術在建筑結構設計中，能通過數字化創建的唯一的模擬信息化模型實現水暖、機電、結構、建筑等系統的交換，跨越了多種專業，集成化的設計模型能夠集中各類三維模型信息，然后分享給所需的其他專業團隊，這種共享性能保證建筑設計多方參與者均能掌握好所需信息，并進一步運用這些信息投入到工作中，無論是施工企業、制造商、業主，還是結構工程師、設備工程師或者建筑設計師都改變了以往的工作方式，以相同的參數作為基礎建筑模型，有效展開協同工作。例如，若建筑設計師選擇增加構件進行建筑設計，則結構工程師會將墻、柱、梁等材質結構的完整信息融入到BIM模型中，設備工程師則根據新增構件所處的位置、數量和方式等，配備相應設備于建筑內，并在測試各種設備數據信息的基礎上，如果產生異常進行調試，能確保建筑良好的整體設計效果。在各種專業協調設計中有效應用BIM技術，所有信息都能被各個專業工作人員所共享，有利于協同工作的開展，促進建筑結構設計和施工順利進行，進而實現良好的建筑質量。

4、BIM技術在建筑設計中的應用實例

4.1 工程概況

某工程項目由9棟建筑組成，總建筑面積為82555.07m2，其中計容面積為72379.82m2，地下建筑面積10175.25m2。本次設計范圍為完成一期建設的二標段建筑單體包括建筑、結構、給水排水、建筑電氣、采暖通風與空氣調節的BIM設計內容。

4.2 建立模型

通過對建筑方案的復雜程度以及對模型深度的要求分析，本項目最終選取Revit作為核心建模軟件。首先由建筑設計師創建工作集，并在自己的工作集內將初步方案圖紙以DWG的文件格式導入至Revit建筑模塊中，根據圖紙進行建筑模型的創建。這些建筑構件都有自己的參數，可以使用參數來精確調整和控制構件的形狀、大小、材質、構造層等，只需要編輯一個數字即可，這是Revit和其他三維建模軟件的根本區別。然后，由結構工程師進入工作集，通過建筑師搭建的BIM平臺，用Revit的結構模塊進行梁、柱、板、屋面及樓梯等相關結構構件的布置和完善。最后，在此基礎之上，由設備工程師將完成的建筑和結構BIM采用鏈接的形式引入RevitMEP模塊中，根據設備的型號、外觀及各種參數，提供出完整的給排水、消防、電氣信息模型，管道平立剖面圖、材料統計表。

4.3 交叉碰撞檢測

本項目設計過程中，9棟建筑共計檢測出2000余處碰撞，通過梳理可以發現問題多集中在管線于管線間、管線與梁柱之間，究其原因是傳統二維管線綜合將各專業平面疊加，結合局部剖面圖來檢測的方式存在表達上的不足，在管線較多、空間較為復雜的情況下，難以進行準確的檢測，另外在二維圖紙中，管線是以線性的方式來表述的，極難把控因管線翻高而造成的避讓空間預留問題。利用BIM技術可以通過計算機實時檢測管線碰撞，精確度也高。機電專業人員用REVITMEP自帶的碰撞檢測功能自行查錯并實時調整，保證專業內部無碰撞。各專業初步建模完成后，再利用Navisoworks軟件進行專業間的碰撞檢測，依據生成的報告進行優化設計，并通過反復的調整檢測來確保所有硬碰撞問題的解決。

4.4 室內凈高優化

本項目應用BIM技術進行2.9m的凈高控制要求。首先，通過建立一個標高檢查過濾器，依據要求設置好相應管線的最低標高要求，設置過濾器所顯示的顏色，應用過濾器后低于設置標高的管線即會通過相應的顏色顯示出來。然后，建立一個天花板平面，按要求設置好天花板標高，通過碰撞檢測功能檢測天花板跟相關機電管線之間的碰撞結果，即可查找到不滿足凈高要求的位置。另外，對于一些較難抉擇修改的地方，組織各專業負責人共同商定解決方案。通過這些環節，大量的節省了人工排查的時間，提高了綜合排布的效率。

4.5 虛擬漫游

在最終的成果展示階段，本項目嘗試著將BIM技術與VR（虛擬現實）技術相結合，關于虛擬漫游，除了Revit自身的漫游功能外，還可以使用與之相兼容的Navisoworks或是Fuzor等相關軟件。由于本項目的展示重點在于漫游的視覺效果，因此最終選擇了Fuzor作為漫游展示平臺，此外還配套使用了虛擬現實的頭盔以及手柄，給予了體驗者身歷其境的沉浸式漫游瀏覽。無論是在展示階段，還是在各專業的溝通和協同工作中，其三維空間的直觀性以及屬性信息的可查詢都顯示出了BIM技術的優勢。

結語：

綜上所述，本文主要對BIM技術的概念及其在建筑設計中的應用方式進行了詳細探究。BIM技術在當前建筑設計中有著廣泛運用，可以有效降低建筑設計的難度，提高建筑設計的水平，對建筑設計發展有著極大推動作用。因此，加強對建筑設計中BIM技術運用的研究至關重要。