BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)改造中的運(yùn)用研究

摘 要：由于時(shí)代進(jìn)步，智能化生產(chǎn)和自動(dòng)控制功能才能不斷滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)精神需要。對(duì)于建筑工程的設(shè)計(jì)改造而言，使用BIM技術(shù)可以對(duì)原有的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行有效整合，從而對(duì)建筑進(jìn)行合理化改造，在原有的基礎(chǔ)上，既能盡可能地呈現(xiàn)出功能上的改進(jìn)，也能起到節(jié)約成本的目的。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；建筑設(shè)計(jì)改造；應(yīng)用技巧

基金項(xiàng)目：本文系江蘇省教育廳2016年度高校“青藍(lán)工程”優(yōu)秀青年骨干教師培養(yǎng)對(duì)象（2017SJLD11）；“建筑模型信息技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究”三級(jí)聯(lián)動(dòng)科研基金項(xiàng)目人文社科類基金項(xiàng)目研究成果。

BIM技術(shù)是一種現(xiàn)代化信息技術(shù)，全稱是建筑信息模型，這是一種基于計(jì)算機(jī)、CAD等信息技術(shù)而成的信息管理技術(shù)，通過(guò)合理利用BIM技術(shù)可以激發(fā)建設(shè)人員的思維，達(dá)成創(chuàng)新的目的。在建筑工程信息化發(fā)展過(guò)程中，BIM技術(shù)展現(xiàn)出自身的優(yōu)勢(shì)，在建筑使用壽命內(nèi)通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的條件進(jìn)行改造，可以讓建筑的功能更能符合新時(shí)代的需要。同時(shí)這種改造技術(shù)由于可以在原有的項(xiàng)目上進(jìn)行提升，所以不僅可以降低成本，還能創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

一、建筑設(shè)計(jì)改造中BIM技術(shù)的應(yīng)用

（一）在項(xiàng)目規(guī)劃階段的應(yīng)用流程

舊的建筑改造會(huì)受到多種因素的影響，具體體現(xiàn)在建筑的周邊環(huán)境以及設(shè)計(jì)的最初功能等方面。部分還會(huì)導(dǎo)致工作人員的可控性下降，因此在改造時(shí)可以借助BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，建立模型，提高舊建筑的可視性。由于現(xiàn)有建筑的改進(jìn)會(huì)影響建筑的面積以及功能等方面，因此會(huì)對(duì)園區(qū)的風(fēng)景環(huán)境以及人員居住形成不同程度的影響。而使用BIM模型可以在搭建新環(huán)境的同時(shí)嚴(yán)格做到以原始模擬環(huán)境為基礎(chǔ)，從而能夠在進(jìn)行全場(chǎng)模擬的時(shí)候捕捉關(guān)于建筑的全部信息。比如建筑內(nèi)的送風(fēng)要求，在改建時(shí)需要提供有利的數(shù)據(jù)驗(yàn)證基礎(chǔ)。另外，在建筑項(xiàng)目投資以及規(guī)劃階段，需要結(jié)合建筑物的BIM模型展示現(xiàn)有的數(shù)據(jù)圖形。通過(guò)模擬各項(xiàng)造價(jià)的信息為后續(xù)的決策階段提供主要的數(shù)據(jù)支持。

（二）BIM技術(shù)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

相對(duì)于傳統(tǒng)的CAD技術(shù)，BIM技術(shù)可以借助軟件的作用實(shí)現(xiàn)三維視圖的可視化呈現(xiàn)。這種視圖相對(duì)于傳統(tǒng)的平面圖和剖面圖更加方便。因此利用三維視圖進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)仿真全方位對(duì)建筑物的信息進(jìn)行分析，從而提升修改效率。

第一，由于BIM具有可視化特點(diǎn)，在進(jìn)行修改時(shí)，可以將各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，避免由于某處的改動(dòng)過(guò)大，影響建筑的整體效果；第二，在BIM技術(shù)模型中，還包括建筑物的幾何屬性，因此在物理功能方面都具有明顯的功能。在輸入不同的信息之后，將會(huì)直接對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)的更新，這種變化數(shù)據(jù)將會(huì)為后續(xù)的施工提供重要的依據(jù)[1]。

（三）BIM技術(shù)在項(xiàng)目施工階段的應(yīng)用

建筑項(xiàng)目改造施工要求非常嚴(yán)格，一旦規(guī)劃不合理將會(huì)導(dǎo)致工期延誤。傳統(tǒng)施工由于在建筑工程改造中過(guò)分關(guān)注局部，導(dǎo)致整體的把握性不夠強(qiáng)，而使用BIM技術(shù)可以改善這種情況。第一，BIM建模可以為施工方提供更加清晰的總體情況，并準(zhǔn)確顯示施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。一旦在施工過(guò)程中出現(xiàn)特殊情況，可以在正式施工之前制定針對(duì)性的應(yīng)急措施。從而提升溝通處理的效率。第二，通過(guò)BIM技術(shù)的模擬作用，可以更好地呈現(xiàn)出舊建筑改造的關(guān)鍵點(diǎn)位置，同時(shí)還能結(jié)合實(shí)際的情況對(duì)施工的方式以及成本進(jìn)行分析，從而為總體的施工規(guī)劃提供重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[2]。

（四）BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目運(yùn)維中的應(yīng)用

舊建筑項(xiàng)目在改造完成后，為進(jìn)一步提升建筑的功能性，需要進(jìn)行必要的維護(hù)管理。以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，在建筑施工結(jié)束后可以對(duì)建筑的運(yùn)維進(jìn)行研究，并對(duì)建筑內(nèi)部現(xiàn)有的空調(diào)、供暖以及照明情況進(jìn)行改造，從而對(duì)建筑進(jìn)行整體性的規(guī)劃管理。

（五）BIM技術(shù)在舊建筑協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

協(xié)同設(shè)計(jì)指的是一種網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)溝通方式。其目的在于建立共享的資源庫(kù)，從而讓設(shè)計(jì)人員可以掌握完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙，讓相關(guān)的工作人員借助網(wǎng)絡(luò)環(huán)境就可以對(duì)系統(tǒng)的整體規(guī)劃有著更進(jìn)一步的了解。在進(jìn)行改造的同時(shí)還應(yīng)該充分結(jié)合原始的設(shè)計(jì)，這樣修改既可以保證原有設(shè)計(jì)的靈魂，同時(shí)還能保證修改后整個(gè)設(shè)計(jì)的整體性良好。由于網(wǎng)絡(luò)資源具有共享的優(yōu)勢(shì)，可以讓不同區(qū)域的工作人員聚集到同一項(xiàng)目中，充分將各個(gè)設(shè)計(jì)人員的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)在同一個(gè)項(xiàng)目中，同時(shí)對(duì)于細(xì)節(jié)的修改還能保證總體的一致性，因此在協(xié)同設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)可以提高工作效率，及時(shí)解決設(shè)計(jì)中存在的各項(xiàng)問(wèn)題。

二、建筑設(shè)計(jì)改造中BIM技術(shù)應(yīng)用案例

（一）工程情況

某建筑工程項(xiàng)目是5層的混凝土鋼結(jié)構(gòu)辦公樓，整個(gè)建筑高24米，占地面積1020平方米，建筑面積5125平方米。現(xiàn)在辦公大樓已經(jīng)使用了將近20年。由于建筑結(jié)構(gòu)、內(nèi)部的設(shè)備出現(xiàn)不同程度的老化情況，現(xiàn)需要通過(guò)改造提高建筑的品質(zhì)。

（二）改造內(nèi)容

第一，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。首先需要做好建筑框架梁柱與填充墻連接點(diǎn)之間的處理。第二，應(yīng)該重視對(duì)原有建筑物的節(jié)能改造。具體可以對(duì)原空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行拆除，集中使用空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，并對(duì)現(xiàn)有的排水系統(tǒng)進(jìn)行更換，提高管道的封閉性功能。第三，對(duì)建筑內(nèi)部的消防系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，屋頂設(shè)置防水箱不僅可以滿足生活用水的需要，同時(shí)還應(yīng)該對(duì)給水系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行提升。

由于在本次建筑項(xiàng)目的改造過(guò)程中，涉及到的內(nèi)容相對(duì)較多，因此設(shè)計(jì)部門應(yīng)該重視合理安排工期，盡可能使用原建筑的結(jié)構(gòu)，降低對(duì)原建筑的損傷，從而更好地滿足室內(nèi)環(huán)境要求。另外在施工改造過(guò)程中有可能會(huì)遇到交叉作業(yè)，由于工程材料數(shù)量較多，同時(shí)受施工的場(chǎng)地限制，施工管理難度較大，而使用BIM技術(shù)可以對(duì)整個(gè)建筑工程的改造流程進(jìn)行仿真模擬，可以在正式施工之前進(jìn)行資源的優(yōu)化配置，為后續(xù)的施工提供方便。

（三）BIM技術(shù)在建筑改造中的應(yīng)用

第一，在項(xiàng)目規(guī)劃階段的應(yīng)用。BIM技術(shù)可以通過(guò)數(shù)據(jù)模型的建立，為后續(xù)的施工設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)集成平臺(tái)。利用軟件的虛擬作用，機(jī)械設(shè)備和管線位置的進(jìn)行優(yōu)化處理，同時(shí)利用BIM技術(shù)還能對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)位置進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量，方便設(shè)計(jì)人員及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)的圖紙進(jìn)行修改，改善設(shè)計(jì)質(zhì)量。此次工程改造規(guī)模相對(duì)較小，因此可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源的共享功能，全面掌握建筑改造的信息。整個(gè)資源又可以分成其他幾個(gè)部分，從而提高工作的針對(duì)性和整體性。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，部分的修改不會(huì)影響整體的性能，合作團(tuán)隊(duì)之間的聯(lián)系會(huì)更加緊密，溝通更加高效[3]。

BIM建筑模型可以包含所有工程信心，如設(shè)計(jì)方案、施工進(jìn)度、施工周期等內(nèi)容，確保建設(shè)工程順利進(jìn)行。未使用BIM技術(shù)之前，設(shè)計(jì)人員需要搜集與工程相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，并對(duì)研究方向與目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析研究，綜合管線布置也是項(xiàng)目設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)，通過(guò)BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)管線碰撞檢查、管線優(yōu)化、設(shè)備間深化等內(nèi)容，建設(shè)工程項(xiàng)目部成立針對(duì)性的BIM工作室。同時(shí)，考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題，確保場(chǎng)地電力的安全性，每周保存一次數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)合理性。

第二，利用BIM技術(shù)對(duì)管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)使用該技術(shù)可以在模擬環(huán)境下對(duì)建筑物的構(gòu)造情況和相對(duì)位置情況進(jìn)行查看，建筑中涉及到的樓板、設(shè)備等可以更好地呈現(xiàn)在BIM模型中。同時(shí)利用軟件功能可以對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)和機(jī)電專業(yè)模式及各項(xiàng)功能進(jìn)行測(cè)試和預(yù)覽。專業(yè)工作人員根據(jù)測(cè)試的結(jié)果可以進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整修改，從而提升施工的速度。另外在修改之后可以預(yù)覽總體的情況，這樣可以降低修改的次數(shù)，提高優(yōu)化的效率。

第三，BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用。由于BIM技術(shù)模型中包含建筑項(xiàng)目中的所有數(shù)據(jù)信息，因此可以對(duì)建筑項(xiàng)目進(jìn)行綜合一體化管理。由于現(xiàn)場(chǎng)改造的施工環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，利用BIM技術(shù)的可視化功能，可以對(duì)施工進(jìn)行全程監(jiān)控，并明確呈現(xiàn)出改建項(xiàng)目的原有部分、拆除部分以及新建的部分。同時(shí)利用相關(guān)的軟件導(dǎo)入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)這種模擬可視化功能以及數(shù)據(jù)的輸入可以對(duì)工程量進(jìn)行更加準(zhǔn)確的模擬計(jì)算，從而提高設(shè)計(jì)的合理性，并給出優(yōu)化之后的施工方案。而利用Revit建筑模型可以對(duì)現(xiàn)有建筑的結(jié)構(gòu)材質(zhì)屬性以及物理參數(shù)等進(jìn)行修改，從而對(duì)建筑物的能耗情況進(jìn)行綜合評(píng)估。通過(guò)這種數(shù)據(jù)上的模擬計(jì)算，可以較大程度地改善建筑的節(jié)能效果。

施工階段的主要環(huán)節(jié)就是進(jìn)度管理，進(jìn)度管理效果對(duì)項(xiàng)目成敗產(chǎn)生影響，關(guān)系到施工方能否獲得更多利潤(rùn)、業(yè)主能否控制投資。利用BIM技術(shù)將進(jìn)度管理劃分成3部分：信息采集系統(tǒng)、信息組織系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)。工程施工時(shí)提前制定進(jìn)度計(jì)劃，施工方對(duì)施工總進(jìn)度考核時(shí)利用BIM技術(shù)完成。利用資源需求計(jì)劃優(yōu)化考慮總進(jìn)度計(jì)劃整理的勞務(wù)強(qiáng)度均衡與否；現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地情況存在典型工況，隨著地點(diǎn)不同存在差異。比如市區(qū)的工程地點(diǎn)施工場(chǎng)地有限，要考慮合理利用場(chǎng)地的措施，通過(guò)BIM技術(shù)提前模擬施工過(guò)程，選擇合適的工況排布。

第四，BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目施工進(jìn)度與資源管理中的應(yīng)用。利用BIM的信息模型以及RFID技術(shù)的物流管理信息可以對(duì)建筑數(shù)據(jù)模型進(jìn)行全面的跟蹤和管理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目施工進(jìn)度和資源管理的有效控制。通過(guò)數(shù)據(jù)信息的模擬，可以提升設(shè)計(jì)方案的可行性。同時(shí)還能對(duì)材料信息進(jìn)行全程的跟蹤，從而保證總體的進(jìn)度以及施工質(zhì)量。對(duì)于改造部件，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)控制，從而在進(jìn)度目標(biāo)、工程成本目標(biāo)以及質(zhì)量目標(biāo)上形成更加綜合的效益[4]。

第五，BIM技術(shù)在運(yùn)維管理中的應(yīng)用。由于使用BIM技術(shù)可以對(duì)改造完成后建筑的空間屬性進(jìn)行標(biāo)記保存，因此可以及時(shí)對(duì)于現(xiàn)有與原有建筑功能進(jìn)行對(duì)比，從而降低管理的復(fù)雜性。利用該技術(shù)可以充分與智能化自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，提高管理效率，降低在管理過(guò)程中形成的人員、設(shè)備等成本。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)由于其模型可視化功能，同時(shí)充分借助軟件和網(wǎng)絡(luò)資源共享的優(yōu)勢(shì)，在建筑項(xiàng)目改造中可以發(fā)揮出巨大的作用，這種應(yīng)用在改造后建筑的協(xié)同設(shè)計(jì)、運(yùn)維管理以及節(jié)能降耗上也具有明顯的優(yōu)勢(shì)，值得推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉文雅，李楠楠.綠色建筑設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用分析：以北京綠地中心工程為例[J].居舍，2019（6）：112，127.

[2]徐莉.基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用研究：以江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院研發(fā)樓設(shè)計(jì)為例[J].江蘇建筑，2018（S1）：132-134，146.

[3]薛茹，王新淵，史科.基于建筑信息建模技術(shù)的裝配式建筑施工問(wèn)題及對(duì)策分析[J].工業(yè)建筑，2018（11）：207-210.

[4]李天，丁慶瑞，樊嘉.BIM技術(shù)在工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)建筑改造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].建筑科學(xué)，2017（11）：87-91.

作者簡(jiǎn)介：

吳迪，碩士，蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院藝術(shù)學(xué)院副教授。研究方向：環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)。