BIM的建筑設計實踐應用

文/周鑫 中信建筑設計研究總院有限公司 湖北武漢 430000

我國的建筑歷史是十分悠久的，像在橋梁方面的趙州橋、用于居住的建筑北京故宮和紫禁城、宗教性質的建筑西藏布達拉宮、世界上最長的墻萬里長城等。這種種建筑事跡表明我國人民的聰明才智。我國現代的建筑設計還是處于世界前端的，所有實際設計應用的任務都離不開BIM這一高效技術。BIM技術在建筑設計中有全程可演示、透明化和多人同時編輯的優勢，使得在所有建筑類別中都有廣泛應用。下面先對BIM技術進行簡略介紹，再進行不同類別的建筑設計實際應用講解。

1、簡介BIM技術

BIM的英文全稱是Building Information Modeling，國內建筑業的統一翻譯為：建筑信息模型。BIM這一概念是由Chuck Eastman教授創立并流傳到今日的。BIM技術將慣常的二維圖紙設計轉化為三維數字化設計，形成一套完整的信息管理模型，這一新型技術加快了整個建筑業的發展。BIM還是工程圖紙共享平臺，在當今的建筑工程中，從設計觀念的確定到工程驗收投入使用這一過程，BIM提供了全程施工可視和實驗管理功能；在建筑工程施工的所有工序中，建筑單位都可以在BIM中參與、線上操作、改進和管理圖紙信息，以達到互相協同的作用。

BIM技術創立的出發點就是為推進建筑行業的發展，其在全球的建筑工程中已經無法替代。BIM技術在建筑工程中有著很好的交互功能，通過BIM相應的工程軟件來搭建“全過程可視化和可演示”的數字化模型，這樣的模型能為建筑工程設計師提供數據分析和模擬的平臺，也利于總工程師的全局控制和費用計算，還能與協同團隊進行實時設計共享。這樣強大的功能極其有利于各設計單位的協調配合能力的提升，有助于降低建筑行業在設計階段的隱藏風險和建筑材料的廢棄量，另一方面BIM技術促進設計單位的設計應用能力發展和營造建筑單位間積極競爭的良好風氣。

2、BIM技術在設計過程中的應用

2.1 設計觀念中的應用

很多建筑設計師在初始階段——設計觀念中不會使用BIM軟件幫助自己全局構思，認為設計觀念是個人的理念，若使用這類軟件會使得自己的部分設計想法與他人有相似之處，其實BIM軟件的輸出成果更多的還是設計者自身的理念。BIM在設計觀念中可直觀地分析各種建筑方案，利用高度可視化和可規劃的特點進行快速設計，還可以根據建筑工程的規模和要求進行設計觀念的細微改動。

2.2 方案設計中的實踐應用

經過建筑工程師的觀念和大體設計，建筑的方案已有了雛形。BIM技術在此階段的應用是配合設計觀念的思維框架，選擇最適合此次建筑要求的方案，若考慮周全還可以在BIM軟件中設計幾套備用方案或輔助方案，使得建筑項目工程的具體實施都在BIM下的三維環境下進行，高效和直視是方案設計中的應用表現。

方案設計中BIM的具體應用在于其豐富的建筑模型、部件的方向和型號的調試以及3D演示動畫。建筑方案里的空間結構和拼接部分都可以在BIM軟件中查閱和模擬，將圖紙上的二維圖形賦予空間形態，具體的建筑設計方案使得設計師和總工對建筑的決策、判決更加全面。另外BIM軟件支持將建筑物設計圖以三維形式文件輸出，在文件中任何人都可以進行參閱建筑內部結構，通過視角的轉換可以無死角地觀察建筑，還可以依據自身的想法對建筑物進行修改。文件便于傳輸和修改的特點將建筑工程的協調性推向更高的層次，為后繼的具體工程實施提供有力的保障。

2.3 工程圖實踐中的應用

工程圖是建筑工程最后的決策結果，也是建筑項目施工的依據。在此工序中BIM通過各種實驗對建筑場地進行測試，判斷工程圖上的結構能否在建筑場地實行，若不適應還需在BIM軟件中對工程圖進行修改。

工程圖的實際設計任務大部分由BIM完成，在建筑大體結構未搭建前無法得知管道、電力外機、排水裝置的位置，需要利用BIM軟件搭建建筑附屬物的空間相對位置系統。另外之前提到的實驗應用主要表現在建筑節點連接設計、內部建筑和外界碰撞實驗、管線三維系統管理等方面，對工程圖的內容反復修改磨合，保證在實施環節無大的問題出現。這種應用可以最大優化機電箱的線路鋪設問題和凈空問題，還可以提前進行建筑工程的土方量計算和建筑物功能測試。

3、BIM實際應用事例

3.1 土方量的精準計算

土方量的計算是建筑的必需步驟，但現實中的完成效果一般。主要原因是建筑工程的土方量數值很大，需要多次在同一時間設點平差計算，非常耗工時。利用BIM技術可有效改變這一局面，BIM的5D關聯數據庫，可同時精準地計算多個工程，工程計算的精度和速度得到提高。應用表現為工程場地地形圖與BIM相連接，生成與現實地形圖相近的BIM模型，再生成原始地形曲面模型和建筑設計曲面模型。這兩個模型的交點處連接成線，這條線是原始地形曲線與建筑設計曲線的重合線，重合線所包圍的體積即是挖掘填充的土方量形成的體積曲面，BIM軟件計算結果即為土方量。

3.2 水利工程建筑模型的構建

水利工程一直是較難的建筑工程，在我們認知中水利建筑工程具有跨度大、施工時間久的特點，BIM仍是其主力。模型本身的應用是由委托方來確定，BIM作用是根據要求確定模型的精密程度。BIM模型的精密程度越高、關聯處越多，所設立的參數個數和參數屬性功能也就越多。因為當今BIM水平不高，需考慮水利工程施工時長和氣候影響等因素，水利建筑工程模型一般使用LOD30。

工程模型的構建需要各工程師們熟知工程的情況，先在平面圖紙上繪制工程圖，再傳入BIM軟件，設立各種參數自動繪制出三維建筑設計圖。其中要保證建筑的結構，排列形式要與實際地形對應位置一致，另外BIM軟件中建筑材料的外觀和功能不同，相互聯系性不強，需設計人員細心處理，劃分到最小單位，利于建筑設計后期的模擬和處理。模型部件的屬性信息與現實對應物品信息一樣，顏色和外型按照標準，進行嚴格的模型信息管理。

總結：

由上述分析和實際事例可知，在建筑工程中引入BIM技術是一項非常科學、有效以及減少施工管理難度的措施。BIM技術有效的解決了建筑工程步驟復雜、管理不方便實施困難、信息共享性不強等問題；有利于對更大型、功能更復雜多樣的建筑工程發起挑戰；解決當今的建筑工程難題，對工程的選址和建筑擺放有了更科學的參考分析；同時還降低了對環境的不利影響。