BIM技術(shù)在建筑設計中應用探討

劉建權(quán)

中誠建筑設計有限公司 上海 200433

在建筑工程建設中要提高經(jīng)濟效益，獲得良好的設計效果，就要合理應用 BIM技術(shù)。從當前建筑工程設計情況來看，對于設計產(chǎn)生影響的因素比較多，而且項目設計內(nèi)容復雜，導致過程協(xié)調(diào)管理難度大，這就需要強化設計技術(shù)的應用各種，積極引入BIM技術(shù)，保證設計更加完善，使其可以在建筑設計中發(fā)揮應用的作用 。在建筑設計的過程中合理應用BIM技術(shù)，可以做到全過程、動態(tài)化設計管理，使得設計水平有所提高，對于工程建設過程中各個環(huán)節(jié)使用的資源以及資金都能夠在設計環(huán)節(jié)合理控制，并合理控制能源，達到綠色節(jié)能的效果，資金以及資源都得到高效利用，這也是BIM技術(shù)應用的初衷。

1 建筑設計中BIM技術(shù)的應用

1.1 應用BIM技術(shù)進行協(xié)同設計

BIM技術(shù)的一個重要特征在于，將工程建設中的各種要素納入其中，發(fā)揮其協(xié)調(diào)性，促使各項資源高效利用，避免造成浪費的現(xiàn)象。在實施建筑設計的過程中，要將各種信息充分利用起來，保證建筑設計各要素穩(wěn)定有序地進展開，在設計前期階段就可以把項目的地理信息，氣候環(huán)境按真實環(huán)境模擬，了解項目的全年日照數(shù)據(jù)，合理對項目做出規(guī)劃，就能夠及時了解設計中可能存在的各種問題，采取預防措施，盡量規(guī)避設計中遇到各種問題。應用BIM技術(shù)可以對設計圖紙進行有效地檢查并做好各項審查，對于可能出現(xiàn)的問題能夠準確把握，避免步入施工環(huán)節(jié)各個專業(yè)之間產(chǎn)生矛盾，從而對設計圖紙予以調(diào)整并不斷改進[1]。

1.2 對建筑設計使用三維立體動畫呈現(xiàn)

以往的建筑工程設計中，主要采用計算機輔助設計CAD的方式，由于項目內(nèi)部空間比較抽象，需要發(fā)揮設計師的想象力，確保設計滿足要求，但是這種設計方式存在缺陷，即各項指標存在不精確性，在施工中會有出現(xiàn)諸多不符合之處，設計圖紙不能發(fā)揮其應有的價值。BIM技術(shù)應用于建筑設計的過程中，可以使設計用三維立體動畫呈現(xiàn)，實現(xiàn)可視化，設計圖紙的內(nèi)容更加直觀地呈現(xiàn)出來，而且還可以動態(tài)操作，了解工程圖紙的設計效果和圖紙在施工中可能遇到的問題。BIM技術(shù)與采用計算機輔助平面設計CAD技術(shù)的不同之處在于其具有可視化功能，這是其獨有的優(yōu)勢，可以提高整體設計效率，保證設計圖紙的科學合理性，項目實施的精確性 。

1.3 對圖紙設計及施工發(fā)揮指導作用

在建筑的設計中應用BIM技術(shù)，需要全面分析建筑設計情況，了解所能夠達到的建筑設計效果，并從施工實際情況出發(fā)不斷優(yōu)化。應用BIM技術(shù)，將三維設計模型建立起來，將建筑要素、設備要素和結(jié)構(gòu)要素輸入其中。三維設計模型建立起來之后，還要實施設計檢測，對于不當之處予以修改。在實施設計測試的時候，可根據(jù)具體的需要對相關(guān)參數(shù)合理設置，包括節(jié)能、成本等等。將檢測的范圍確定下來之后，對于設計中存在的不符合要求之處要及時解決，避免進入到施工階段造成浪費。對發(fā)現(xiàn)的設計問題要仔細分析，與相關(guān)專業(yè)人員協(xié)調(diào)溝通，對于發(fā)現(xiàn)的問題科學有效解決，確保設計圖紙準確性，避免不必要的浪費，能夠達到良好的效果[2]。

2 應用BIM技術(shù)調(diào)整設計圖紙

2.1 虛擬建造技術(shù)的應用

建筑工程設計的過程中，為了獲得良好的節(jié)能效果，就需要應用BIM軟件從施工的角度出發(fā)對技術(shù)隨時調(diào)整，以做到設計與施工的一致性，這其中虛擬建造技術(shù)發(fā)揮重要的作用。通過運行BIM軟件建立模型，針對設計圖紙合理設置參數(shù)，在計算機上啟動BIM虛擬軟件，就可以將與工程有關(guān)的設計元素反映在模型中，之后使用虛擬軟件操作，發(fā)揮仿真軟件的作用，設計內(nèi)容就可以落實到仿真操作中，對于所存在的問題及時發(fā)現(xiàn)，以及時在設計圖紙上做出調(diào)整。在項目施工過程中會產(chǎn)生一些費用，比如，工程進度緩慢，沒有按期完成項目，就會導致成本增加，施工的過程中存在材料浪費的問題等等。通過運行虛擬軟件對項目周圍環(huán)境予以模擬，對施工現(xiàn)場合理規(guī)劃，將施工過程中所存在的難點以及關(guān)鍵問題能夠及時發(fā)現(xiàn)，從而對設計圖紙予以優(yōu)化，發(fā)揮其對施工的指導作用[3]。

應用BIM模型呈現(xiàn)設計給圖紙，可以使用動畫制作軟件對設計圖紙使用動畫呈現(xiàn)。整個的設計方案都需要使用三維軟件立體化呈現(xiàn)，可以將建筑施工中的難點呈現(xiàn)出來，發(fā)現(xiàn)有能源浪費的現(xiàn)象能夠及時調(diào)整設計解決，并針對施工提出相應的技術(shù)措施。在如此操作的過程中，只要發(fā)揮BIM軟件功能就可以調(diào)整，并不需要全面推翻重新制作設計圖紙，這樣可以避免重復勞動，由此加快工程建設進度，確保工程按期完工。

2.2 三維碰撞檢測技術(shù)的應用

現(xiàn)在建筑設計項目中，各種設備管線比較多，彼此之間不可避免相互交叉，將BIM技術(shù)充分利用起來，對于碰撞檢測非常有效，可以采用“三維驗證”的方式對于設計及施工中所存在的各種問題能夠及時發(fā)現(xiàn)，應用BIM技術(shù)繪制的設計圖，具有立體化、透視化的特點，即便是設計中所存在的隱性的問題，也能夠及時發(fā)現(xiàn)。考慮到施工的實際情況，可以在設計中修正，防止施工的過程中出現(xiàn)返工的現(xiàn)象。所以，應用BIM技術(shù)實施三維碰撞檢測，能夠縮短工周，資金投入量以及原材料使用量都會大大減少 。

2.3 算量技術(shù)的應用

在進行工程施工的過程中，為了降低成本，在工程量計算的時候通常會采用算量技術(shù)，應用BIM技術(shù)實施工程量計算，能夠很好地發(fā)揮作用。在工程建設中產(chǎn)生變更是在所難辨的，使用三維模型修改非常方便，而且還可以自動調(diào)整受變更影響的元素。如果需要對設計數(shù)據(jù)予以更改，可以在BIM技術(shù)的應用中運行工程量計算軟件，有關(guān)大數(shù)據(jù)結(jié)果都會自動顯示，而且工程量清單還會自動更新，防止由于人工計算造成誤差問題[4]。

3 BIM技術(shù)應用于建筑設計中的優(yōu)勢

BIM作為建筑信息模型，應用設計中可以發(fā)揮的優(yōu)勢在于，將與建筑有關(guān)的各種信息都可以直觀呈現(xiàn)出來。在進行建筑設計中，所強調(diào)的是綠色性和節(jié)能型，應用該技術(shù)可以設計不斷優(yōu)化，保證設計符合預期的效果，且在施工中可行，發(fā)揮其實踐應用價值。從BIM技術(shù)在建筑設計的實踐應用情況來看，其所具備的優(yōu)勢主要體現(xiàn)為下面四個方面：

其一，應用BIM技術(shù)對建筑設計的過程中，可以根據(jù)建設需要不斷優(yōu)化。BIM軟件有一個特殊的功能就是對設計圖紙模擬仿真，通過發(fā)揮仿真模擬技術(shù)將圖紙的內(nèi)容呈現(xiàn)，在此過程中合使用建筑三維幾何信息，由此構(gòu)建了建筑信息模型，由此能夠做到協(xié)同設計，避免設計與施工產(chǎn)生偏差，確保節(jié)能效能得以發(fā)揮[5]。

其二，在綠色節(jié)能建筑設計的過程中應用BIM技術(shù)，可以將其視頻軟件作用充分發(fā)揮出來，做到設計圖紙可視化、動態(tài)化，并發(fā)揮透視效果，任何一個細節(jié)存在的問題都能夠及時發(fā)現(xiàn)，從不同的角度觀察都快速找到不符合綠色節(jié)能指標之處 。這是BIM技術(shù)與其他建筑設計相比較存在的突出優(yōu)勢，設計人員應用BIM技術(shù)操作設計圖紙，并進行檢查和利用，以更好地發(fā)揮其指導作用。

其三，應用BIM技術(shù)可以模擬建筑設計投入使用之后所獲得的效果。BIM軟件的應用中，將其所具備的仿真模擬功能充分發(fā)揮，具體的實施中，其可以將建筑的三維幾何信息作為參考建立建筑信息模型，并將各項指標輸入其中，在模擬建筑中有不符合指標之處都可以及時作出相應的調(diào)整。這樣，設計人員的設計審核非常便利，對于設計中的不足之處及時調(diào)整。

4 建筑設計中BIM技術(shù)的應用

4.1 對于信息有效傳遞

應用BIM技術(shù)設計圖紙的時候，可以將二維圖樣繪制出來，但是需要相應數(shù)據(jù)庫在技術(shù)上提供支持。應用BIM軟件的時候，系統(tǒng)圖的數(shù)量有限，與建筑設計有關(guān)的數(shù)據(jù)量有所欠缺，要更好地滿足建筑設計要求，將數(shù)據(jù)庫建立起來是非常必要的，以保護數(shù)據(jù)信息，保證其真實可靠性，使得數(shù)據(jù)信息更加全面，以為后續(xù)的設計奠定良好的基礎(chǔ)。在建筑設計的過程中，要將綠色節(jié)能元素全面覆蓋，對于設計技術(shù)要求是很高的，有關(guān)工作人員需要按照規(guī)范標準將數(shù)據(jù)庫建立起來，使得產(chǎn)品的型號以及規(guī)格都符合要求，且設計內(nèi)容科學合理 。將建筑設計數(shù)據(jù)庫建立起來，對于上游與下游傳輸數(shù)據(jù)要有明確要求，確保信息傳遞更加及時，保證信息的安全性[6]。

4.2 對于設計中的用地狀況測繪以及布局準確控制

在建筑設計之前需要到工程現(xiàn)場做好踏勘工作，這是設計很重要的部分，很多設計人員對這個環(huán)節(jié)往往忽視。設計人員通過了解每一個項目的獨特用地條件及影響因素，根據(jù)業(yè)主的需求，確定建筑采取的平面布局，思考如何將業(yè)主的需求要素注入其中以達到最后的效果。在進行建筑設計的時候，將業(yè)主的需求作為出發(fā)點，也需要重視綠色節(jié)能的重要性，還要確保建筑設計與建筑結(jié)構(gòu)的實際情況相符合 。在開展設計的過程中，將經(jīng)濟性作為重要的目標，對施工中需要使用的各種設備合理布設，放在便于使用的位置。按照傳統(tǒng)的建筑設計方式，對于設計內(nèi)容僅僅在設計圖紙上描繪出來，用簡單的線條表達，使得設計方案抽象難懂，所以，設計人員與施工人員就經(jīng)常需要現(xiàn)場協(xié)商，對于設計與施工不符之處進行調(diào)整，此時很有可能產(chǎn)生設計變更的問題，并因此造成成本提高。應用BIM軟件進行設計，可以對現(xiàn)場的測繪以及布局合理控制，確保建筑細部都能夠精確展示出來，設計人員對于建筑細節(jié)準確把握，在建筑設計的各個部位體現(xiàn)出來，保證設計有較高的精準度。

4.3 應用BIM技術(shù)實施模擬操作和檢測

應用BIM軟件進行建筑設計的過程中，其優(yōu)點在于，在設計圖紙中就可以將三維立體呈現(xiàn)出來，對整個的施工過程使用虛擬軟件就能夠模擬操作，并遠程對現(xiàn)場的施工人員進行指導，對于能耗比較高的操作及時指出來，幫助施工人員及時調(diào)整，同時對于設計圖紙中所存在的不足之處及時完善[4]。當設計圖紙完成之后，還可以遠程與建設單位協(xié)商，做到設計內(nèi)容的進一步細化。當前的建筑工程中多采用裝配式施工方式，可以減少材料的使用量，縮短工期，建筑需要在施工現(xiàn)場按照設計圖紙組裝。如果現(xiàn)場施工人員對于設計圖紙不能正確解讀，就會導致施工困難，此時，運行BIM，使用三位仿真技術(shù)就可以將整個的操作過程顯示出來，這樣可以讓施工人員對施工的整個過程準確了解，按照要求進行組裝，由此保證安裝的精度，避免產(chǎn)生失誤[7]。

5 建筑設計應用BIM技術(shù)未來趨勢

其一，應用BIM技術(shù)展開設計工作能夠減少工作量，加快工作速度，前期重點關(guān)注設計方案選擇以及優(yōu)化，當進入到設計方案階段，通過建立模型就可以進行項目可行性研究，實施節(jié)能設計，避免造成不必要的浪費。

其二，BIM技術(shù)在建筑設計中，較為成熟的應用主要是設備管道設計。碰撞檢測功能用于確定和優(yōu)化碰撞位置，以及控制樓層高度。在傳統(tǒng)的建筑設計中，這些工作量原本大致整合在施工圖設計中，或在施工合作中深化，或由施工單位通過現(xiàn)場測量和具體安排來實現(xiàn)，應用BIM技術(shù)則可以解決這方面的問題[8]。

其三，要讓BIM技術(shù)真正發(fā)揮作用，實現(xiàn)設計的全專業(yè)化和全過程，并有效地將設計與施工結(jié)合起來，不僅需要科學的數(shù)據(jù)支持，還需要保證專業(yè)人員之間的有效傳遞。信息數(shù)據(jù)庫的建立和更新是一項龐大的工程，勢必影響傳統(tǒng)的工作流程，實現(xiàn)新技術(shù)的迭代革命。

6 結(jié)束語

通過上面的研究可以明確，將BIM技術(shù)應用于建筑設計過程中，實施一體化管理是非常必要的，通過將三維信息模型建立起來，使建筑設計的思路更加明確，確保設計工作順利展開。當前，中國在BIM技術(shù)的應用方面依然存在滯后性，在設計的過程中還存在一些問題。但是，隨著BIM技術(shù)的應用中不斷完善，這需要各方共同努力，確保設計項目真正意義做到協(xié)同設計、綠色節(jié)能。