基于計(jì)算機(jī)BIM技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)及管理

董方

（西安石油大學(xué)，陜西西安，710065）

0 引言

建筑設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助CAD是建筑設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助融合的產(chǎn)物，通過數(shù)字化的應(yīng)用，使得建筑設(shè)計(jì)師能從繁瑣和大量重復(fù)的工作中釋放出來，操作設(shè)計(jì)過程更加具有創(chuàng)造性和高效性。在軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)的輔助應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)多因素多方案的對(duì)比分析，更加全面充分的展現(xiàn)了設(shè)計(jì)師的理念和創(chuàng)造性。歷年來，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)從最初的建筑設(shè)計(jì)繪圖，到建筑設(shè)計(jì)三維建模，再到三維建筑影像處理，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的跨越。并與多媒體技術(shù)的融合，拓展到虛擬三維動(dòng)畫和建筑信息模型，即Building Information Model（BIM）。

在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家，BIM 技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為普及，而國(guó)內(nèi)目前尚處于初步應(yīng)用階段，在結(jié)合國(guó)外經(jīng)驗(yàn)和國(guó)內(nèi)應(yīng)用效果來看，普遍認(rèn)為，BIM 計(jì)算機(jī)技術(shù)將逐漸替代原有的建筑設(shè)計(jì)2DCAD技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)“虛擬建筑模型”的時(shí)代。因此，如何基于BIM技術(shù)高效的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)，成為了現(xiàn)階段需要探討和研究的問題。

1 計(jì)算機(jī)BIM技術(shù)

從建筑設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展至今，先后出現(xiàn)了諸多的建筑設(shè)計(jì)軟件，從最初的平面圖，到通過計(jì)算機(jī)建立起來的三維建筑模型渲染圖，再到利用多類型信息形成的三維效果渲染圖，但這些技術(shù)的弊端是對(duì)于建筑物上的相關(guān)信息并未彰顯出來，只是對(duì)外部空間、立體、造型等進(jìn)行設(shè)計(jì)，無法對(duì)設(shè)計(jì)工序進(jìn)行逐步進(jìn)行，現(xiàn)階段比較流行和廣泛應(yīng)用的是BIM技術(shù)，常用的軟件為Envisioneer。

1.1 BIM技術(shù)特點(diǎn)

BIM是建筑設(shè)計(jì)物理及功能的數(shù)字信息表達(dá)，在設(shè)計(jì)過程能提供可靠的信息，是一種用于管理、建造、設(shè)計(jì)的數(shù)字化方法，形成三維數(shù)字化來表達(dá)建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)信息。具有以下3個(gè)特點(diǎn)。

（1）模型信息的三維空間建立，包括數(shù)字化的門窗、墻等，同時(shí)這些實(shí)體信息都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便后續(xù)的各種材料的生成；（2）數(shù)字化的實(shí)體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了相互之間的智能互動(dòng)，設(shè)計(jì)的圖表等都存在于數(shù)字化的建筑模型內(nèi)，使得能快捷的相互聯(lián)系，極大的提高了工作效率；（3）信息傳輸、數(shù)據(jù)傳達(dá)、三維模擬顯示等都能充分的實(shí)現(xiàn)，使得設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確和直觀。

1.2 BIM技術(shù)信息化標(biāo)準(zhǔn)化

不同專業(yè)設(shè)計(jì)人員及不同類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、不同類型的設(shè)計(jì)軟件，生成的設(shè)計(jì)文件可能存在無法兼容和相互讀取的問題，因此，廣泛的標(biāo)準(zhǔn)化需要被設(shè)立和推廣，以實(shí)現(xiàn)資料的交換和共享。目前國(guó)際上采用IFD、IDM、IFC標(biāo)準(zhǔn)化，以及中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院主編的兩本BIM標(biāo)準(zhǔn)：《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》，以適應(yīng)國(guó)際和國(guó)內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化的需求。

2 施工管理中的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)

不僅包含了常規(guī)CAD工程制圖過程圖件的幾何信息，還包含了住所的應(yīng)用信息，例如設(shè)計(jì)意向、結(jié)構(gòu)分析、圖紙、能量分析、施工管理等。其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）設(shè)計(jì)者能夠更加快捷的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)交互，創(chuàng)建數(shù)字化建筑模型與實(shí)際模型的模擬過程，并添加相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，例如墻體、屋頂、樓梯等，實(shí)現(xiàn)過程更加形象和直觀；（2）采用的三維建筑設(shè)計(jì)模型很大程度的提高了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效果，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)構(gòu)件在不同視圖條件下的展現(xiàn)，比方說開門的方向及幅度等，還可通過三維模擬動(dòng)畫展現(xiàn)；（3）實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)修改的智能化和自動(dòng)化，其內(nèi)部高質(zhì)量和協(xié)調(diào)性的約束下，各個(gè)構(gòu)件的雙向關(guān)聯(lián)，使得修改過程的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)單體修改而整體調(diào)整的全面性設(shè)計(jì)效果，大大的降低了設(shè)計(jì)修改過程的出錯(cuò)率；（4）BIM的一體化應(yīng)用能實(shí)現(xiàn)文檔創(chuàng)建、發(fā)布、管理的整個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)建筑生命周期不同階段的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高度集成化的數(shù)據(jù)庫(kù)及模型。

此外，基于BIM模型，還能對(duì)建筑性能進(jìn)行分析，包括建筑物采光環(huán)境、熱循環(huán)性能、結(jié)構(gòu)安全等，進(jìn)行模擬優(yōu)化使得達(dá)到較為良好的水平。

2.2 應(yīng)用案例

BIM技術(shù)在施工過程，一般在施工前的設(shè)計(jì)、分包商的協(xié)調(diào)和施工過程質(zhì)量控制階段應(yīng)用。例如，該技術(shù)應(yīng)用在2016年竣工的體育館項(xiàng)目，主要為鋼材+混凝土結(jié)構(gòu)，工程規(guī)劃用地42000平方米，體育館占地11200平方米，總建筑面積19800平方米，屋面材料選用金屬屋面板，通過空間鋼拱架結(jié)構(gòu)支撐并承重；屋蓋建筑標(biāo)高約27m，下部三層為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；屋蓋為鋼拱架結(jié)構(gòu)，上鋪金屬屋面板。室外水池750平方米，室外綠化面積14600平方米，室外廣場(chǎng)及道路面積12100平方米。工程總共花費(fèi)了1.1億。在這項(xiàng)龐大的項(xiàng)目工程中，BIM應(yīng)用在了傳統(tǒng)的工作包括二維圖紙、協(xié)調(diào)空間和MEP的安裝，并采用循環(huán)分析來降低施工過程出現(xiàn)矛盾的出錯(cuò)率。對(duì)各部件尺寸及相關(guān)的安裝進(jìn)行協(xié)調(diào)分析，避免不明確尺寸在施工過程中的出現(xiàn)，從而影響施工進(jìn)度。建成模型后對(duì)每個(gè)部件渠道進(jìn)行重疊分析，避免部件之間出現(xiàn)沖突，實(shí)現(xiàn)各個(gè)分包商之間的設(shè)計(jì)共享。

3 結(jié)語

闡述了計(jì)算機(jī)BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)及施工管理過程的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用過程，體現(xiàn)出了BIM技術(shù)在建設(shè)施工管理過程的關(guān)鍵作用，為從事BIM技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)人員提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣春霞,劉建友.建筑BIM中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用[J].門窗,2016,(9):200.

[2]朱宸,闞哲.計(jì)算機(jī)技術(shù)在BIM建筑建模中的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程,2017,(11):2285-2289.

[3]王瑤,馬馳.試述BIM技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].裝飾裝修天地,2017,(21):139.