參數化BIM建筑設計技術的發展及應用研究

張苗

摘 要 本文主要結合實際情況從BIM技術的相關概述出發，對BIM參數化建筑設計的特點和具體的應用等方面進行了重點闡述，僅供參考。

關鍵詞 建筑設計;參數化BIM;聯動性

BIM即建筑信息模型，以三維數字技術為基礎，集成了建設項目各個階段的相關數據信息，是項目實體的物理和功能特征的數字表示。BIM技術的出現恰好迎合了異形建筑的設計和建造，促使二維設計向三維參數化設計轉變，使得設計流程、設計質量和效率有了顯著提高，這對于建筑行業來說是一次真正的參數化、信息化革命。

1BIM技術概述

BIM技術是用于建筑設計、施工及運營管理過程中的一種參數化信息工具，通過數字信息模擬建筑物所具有的真實信息，將工程項目全生命周期中各個階段的工程信息、過程信息和資源信息集成在同一個模型中，形成一個具有建筑項目全方位信息的數據庫，隨著模型的不斷改進，工程信息的所有參數都儲存在模型數據庫內，使得模型信息更加豐富完整，工程各參與方能夠對模型數據庫進行信息的插入、提取、編輯、更新等，以滿足相應的工作需要。BIM技術可應用于從設計到施工再到運營貫穿整個工程項目全生命周期的一體化管理，其核心就是建立一個由計算機三維模型及其屬性所構成的數據庫，通過應用軟件對數據庫的調用，完成模型信息與各專業之間數據的共享與傳遞，將同一平臺的數據共享應用于項目的各環節[1]。

2BIM參數化建筑設計的主要特點

2.1 模型信息的集成性和聯動性

BIM模型是一個數字化的整體文件，綜合了各專業的設計信息。在基于BIM的協同設計過程中，各專業的設計信息最終通過協同設計平臺收集在模型當中，任何設計信息的變更都只需要在此模型基礎上進行修改，使修改的關聯性大大加強。如果出現設計變更，所有的數據信息都會自動的在模型中進行修改，隨之各種平面圖、立面圖、結構圖也會關聯更新，省去了大量校正檢核所需要的時間，也減少錯誤和遺漏的可能性。其次，實體模型不同于表面模型或線框模型。它不僅具有直觀的可視化信息，如2D或3D幾何體，建筑構件單元的其他屬性信息，如成本、用料、重量也會附加到其上。在整體層面上，BIM包含了工程的完整信息，包括設計信息、加工制造信息、施工信息和維護信息等，這些屬性信息都是與模型復合關聯的。

2.2 模型信息的一致性和協調性

BIM技術不僅可通過3D協同平臺進行設計和建模，還可以輕松獲取準確的技術經濟指標、工程量等指標。模型對象可以在不同階段可以進行修改和擴展，無須重新創建，且項目各相關方可以隨時共享信息，有利于信息的傳遞與更新。避免各階段信息傳遞過程中出現錯誤，幫助各方參與者更有效的處理形體和構件的設計與表達。協調性是BIM技術的主要特點之一。在項目建設過程中，無論是施工單位，還是業主或設計單位，都需要協調及配合工作。比如在設計時，往往會由于各專業設計時溝通不到位，管道與結構沖突，各房間冷熱不均，預留洞口尺寸不對等等情況。這些矛盾沖突只有在問題出現后在進行解決，不但影響施工質量，還會影響施工進度。BIM技術可以在建造前期對各專業的布置問題進行協調綜合，減少不合理的變更方案，并提出合理有效的解決對策。

2.3 模型信息的模擬性和可視化

為了能夠以視覺方式表達專業設計流程，BIM無疑是最佳選擇。由于BIM模型空間在視覺上可見，因此建筑建模與結構建模同時進行，可視化可以幫助和確定專業項目的工作范圍，促進專業的性能分析和審查，平衡合理性與造價，快速準確的完成異形構件的加工建造，并保證質量與速度。同時，能夠提高不同工種交叉作業時的空間、時間利用，所有過程都在可視化的狀態下進行，有助于減少工作流程的沖突。

BIM對異形建筑可視化的需求主要是復雜節點研究和施工模擬，利用BIM可視化特性將復雜構造節點全方位呈現，通過對重難點部分進行可建性模擬，進行施工方案分析優化，所見即所得，信息相互關聯，聯動修改，極大地節省了人力與時間成本[2]。

3BIM參數化設計在建筑中的應用

3.1 應用于設計復雜的建筑形體

在設計之初，參數化技術強大的表面建模能力為項目的概念體量提供靈活且嚴格的形體控制算法，便利的修改、調整功能使其成解決異形建筑設計和施工問題的有效手段。通過算法來嘗試不同的參數組合以便獲得最佳解決方案，并在視覺誤差允許的情況下，盡可能地用單曲面代替雙曲面板。通過分析板塊搭建是否合理，對不光滑平順的部分進行擬合以滿足加工安裝需求，并調整整個設計階段所存在的問題，利用計算機算法來處理煩瑣耗時的機械邏輯運算，降低造價。同時，參數化BIM建立的模型具有設計效果可視化、模型效果可檢驗、模型數據可指導施工的優點，可展現2D設計圖紙無法提供的認知角度和視覺效果。

3.2 設計綜合管線

伴隨著我國建筑工程的不斷發展壯大，建筑工程也有單一化向多元化方向進行發展，所以也就造成了管線設計難度有所提升，基于此，相關的設計人員比要不斷提高自身的設計技術水平才能夠更好地確保其質量，避免出現管線相互碰撞的現狀，通過對以往的綜合管線設計來看存在諸多弊端，極其難以發現管線出現交叉的情況，但是通過利用BIM技術卻能夠很好地將此問題得以解決，能夠及時發現管線出現相互交叉的情況。

3.3 優化消防設計

近年來，高層建筑數量越來越多，部分地區甚至出現超高層建筑。如果沿用以往的設計模式。方案很難達到建筑消防要求。利用BIM技術優化建筑的消防性能，能有效提高消防設計的科學性與合理性。在對消防設計進行優化時，BIM技術可模擬煙氣擴散時間、建材耐燒極限、人員疏散時間及疏散距離等，從而設計出先進、科學的消防設計方案，切實保障人民群眾的生命財產安全。

4結束語

綜上所述，BIM技術強調各建筑構件的屬性信息管理及信息數據自動傳遞，而參數化技術更側重控制幾何形體和邏輯算法關系，兩者的結合已經成為建筑行業發展的必然選擇。

參考文獻

[1] 謝娜.BIM技術在建筑設計階段基于參數化模型的研究與應用[J].建材技術與應用，2019，（01）：16-19.

[2] 張君.基于參數化技術的綠色建筑設計方法[J].建材與裝飾，2018，（11）：67.