BIM技術在山地建筑場地設計中的應用淺談

常菁 曹禹

摘 要：我國是一個多山的國家，我國大多數城市都坐落于平原。隨著我國人口的不斷增加，山地建筑的開拓是發展的需要，也是必然，因此山地建筑設計的研究非常必要。但是傳統山地建筑場地設計的CAD地形圖以點、線為表現形式，設計師很難清晰了解山地情況，也很難掌控所設計的建筑與山地的協調性。BIM技術不同于傳統二維設計，是基于三維表現形勢下的建筑信息模型，對山地建筑場地設計有顯著的優勢。

關鍵詞：BIM技術；山地建筑場地設計；應用

1 引言

隨著我國人口的不斷增加，山地建筑的開發是未來建筑建設的發展需要。從目前國內的BIM應用來看，主要的研究方向還是建筑的能耗分析、建筑單體的參數化造型設計、管線綜合、碰撞檢查及施工模擬的內容，但在場地設計方向BIM的研究和應用還是相對較少。可是，BIM在場地分析上，尤其是對于山地建筑場地設計分析上，有著顯著的優勢。

2 山地建筑的概述

通常將建在山上，并依山而造的建筑統稱為山地建筑。豐富多樣的山地地形地貌賦予山地建筑獨特的建筑形態。山地建筑與平地建筑不同，在實際開發設計建造時，有很多特殊性和不可復制性，因此，山地建筑通常作為單獨的類型建筑進行分析研究。由于山地地形復雜的特殊性，因此山地建筑具有依山而建、依山而行、多樣性、協調性及不可復制性的特點。很多建筑大師也有很多不朽的山地建筑佳作，比如賴特的流水別墅、安藤忠雄的六甲山集合住宅等。

3 BIM技術的概述

BIM是Building Information Modeling（建筑信息模型）的簡稱，是以建筑工程的各項相關信息數據為基礎，通過三維建筑模型及包含的數字信息，仿真模擬建筑所具有的真實信息，真對項目不同階段，實現建筑工程策劃、設計、施工、運維、管理等功能。BIM技術通過三維建筑模型應用于建筑從設計到建設運維的全生命周期中。BIM技術具有可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性、一體化性、參數化性、信息化八大特點。

4 BIM技術在山地建筑設計中的應用

4.1 BIM三維山地建模

在建筑設計前期階段，場地的地形、地貌、地勢等因素是影響建筑設計決策的重要因素。傳統建筑場地設計的CAD地形圖以點、線為表現形式，設計師很難清晰地了解場地的情況，也很難掌控所設計的建筑與山地的協調性。因此，創建場地三維模型是BIM技術做山地建筑設計的一項重要工作，用以提供方向性的建議。

BIM三維山地建模最簡單的方式可以通過航拍資料，結合GIS技術，進行BIM三維實景建模，直觀看奧山地的特征。但是通過航拍技術得到的三維山地模型，缺少必要的信息，不能直接用于后續的設計其他工作。一般情況下，我們通過BIM技術將測繪CAD地形圖轉化為三維場地。通過這種方式，無論測繪CAD地形圖是高程點形式，還是等高線形式，均可以通過CAD、CIVIL3D、INFRAWORKS、REVIT軟件間格式的轉換和互通，最終生成有坐標、高程等信息的三維山地模型，為山地場地分析做準備。

4.2 BIM三維山地分析

在BIM三維山地模型的基礎上，我們可以通過BIM技術相關軟件，例如CIVIL3D，對山地方向、高程、坡度及坡面箭頭進行分析，并結合不同的表現樣式和添加圖例等方式，進行數字山地地形曲面的分析模型顯示；還可以對山地進行縱斷面剖切，根據縱斷面高程數據及表現形式對山地進行豎向設計分析。在CIVIL3D軟件中，還可以創建多層地質實體模型，并繪制地質剖面圖，添加必要的圖案填充和注釋，進行地質剖面表現及分析。

4，3 BIM山地土石方量統計

除了山地建筑開發比平地建筑開發增加了很多技術難度以外，經濟成本的增加也是山地建筑開發和設計時考慮的重要因素。其中決定山地建筑經濟成本的一個重要方面就是土石方計算與平衡，土石方工程是山地建筑場地設計中比較重要的一環。

統計填挖土石方量時，往往因為山地復雜的地形變化情況，很難精確的計算。一般傳統計算填挖土石方量主要有網格法、垂直截面法和等高線水平截面法三種常見計算方式。但是由于人工計算工作量太大，消耗大量的時間和精力，同時隨著計算機技術不斷的更新發展，所以后來計算機越來越多的成為計算土石方量的主要工具，且大大提高了精準程度。

BIM技術，例如CIVIL3D、REVIT，一般都是基于三維場地模型，在進行場地平整的工作同時，通過設計場地與原始場地體積差，由計算機程序能自動同步進行土石方量的統計。在CIVIL3D軟件中，還提供了一鍵土方平衡功能，通過輸入所希望的填挖方量，程序自動計算后得出場地標高變化情況。通過BIM場地土石方量結果，反復論證山地建筑設計方案的合理性，確定最合理的山地豎向設計方案。減少土方施工，更少的破壞山體環境，減少經濟成本。

4.4 BIM建筑生態模擬分析

建筑生態模擬通過BIM技術可以在建筑設計階段對建筑的性能進行數字化仿真模擬，并在此基礎上，有針對性的對山地建筑進行改進和優化，從而不但使山地建筑與山地環境更好的協同設計，還能提升建筑性能、改善建筑使用舒適度，而這些建筑生態模擬用傳統二維CAD模式很難實現。應用了BIM技術后，所有的相關參數信息都儲存在BIM三維模型中，通過軟件間數據格式的轉換，生態模擬軟件可以從模型中提取相關信息參數，簡化了分析過程，提高了分析效率。目前應用較多的生態模擬分析包括熱環境分析、日照與遮擋分析、光環境分析、太陽輻射與太陽能利用分析、可視度分析、視野分析、風環境分析及采光分析等。

5 結束語

綜上所述，BIM技術的推廣和發展為建筑行業翻開了新的篇章。隨著未來山地建筑越來越多的開發，BIM技術在山地建筑場地設計中的應用會越來越多。本文對于BIM技術在山地建筑場地設計中的一些應用淺談是在平時的實際項目中的一些應用總結，通過這些實際項目的應用，我們發現，BIM技術也確實對山地建筑，無論是設計還是施工都有很大的幫助！