BIM技術及其在建筑設計中的應用探究

翟婷婷 張帥

BIM技術是一種建筑信息化的模型工具，在建筑設計的過程中，建筑師可以通過應用建筑信息化模型來進行輔助設計。利用BIM技術，可以構建建筑各個專業的模型數據，通過BIM 構建整個建筑完整的信息模型。BIM技術產品可廣泛應用于建筑整體設計、施工圖設計、工程量管理統計、工程造價管理預算等方面，在建筑設計和工程建設管理中都發揮著重要的指導作用，對完善建筑的整體設計數據庫和信息管理起到數據管理保障作用。

1.BIM技術在建筑設計過程中的應用及優勢

1.1 實現建筑設計中三維可視化及有效的協同作業

BIM技術不同于傳統CAD 的二維平面繪圖模式，而是通過三維可視化視圖模式，對建筑不同構件及組成要素進行信息化設計，從而進行建筑整體模型化的構建。傳統繪制圖面時協同作業困難，各專業繪制各自的圖紙，無法進行實時的修改跟進，需要花費較多時間進行各專業間的圖紙校對和審核。使用BIM技術可有效地協同作業，可通過建設局域服務器，制作中心文件及工作集，通過釋放權限等措施，實現各專業間的協同作業。做到各專業間的更改能夠快速上傳中心文件并反饋給其他專業，避免無效工作。在設計階段，應用BIM技術可以通過各種不同角度觀察建筑的內外部視覺效果，還可以對建筑周圍的環境情況進行深度模擬，從而能夠使建筑設計與建筑周圍的環境更好地相互融合。尤其在地形崎嶇的場地中，可利用BIM 協同軟件Civil3D，相比常用的手工算法，能夠提前測算土方量，進行土方平衡，合理調配土方、選擇施工機械和人員排班，保障施工進度、減少不必要的浪費。綜上，BIM 通過各個軟件間的協同工作，能夠模擬場地、環境等，為建筑前期設計提供諸多便利，并有效節省成本、人力及時間。

1.2 能夠進行自動變更管理

在傳統建筑設計中，設計師繪制的每一張建筑圖紙都是獨立的設計文件。設計師在完成建筑主平面設計圖紙的同時，還負責建筑立面、剖面及節點大樣等部位的設計和圖紙的繪制。傳統CAD修正不具備實時修改圖紙的功能，需一一將所有相關圖文及數據進行修正，耗費大量人力、時間，且容易產生人為錯誤。使用BIM 建模，在修正數據時，BIM 三維模型也會同步進行修改，所有設計構件都有相關性，可同步修改二維圖面，且同步修正所有用戶的模型，導出施工圖，可由計算機進行估算判定數量，大幅降低計算錯誤發生的概率。在建筑信息模型建成后，可通過Revit 軟件直接生成工程量清單表，用于指導施工前準備工作及造價預算工作。

1.3 具備高級分析能力

BIM技術相較于采用傳統二維CAD技術繪制的建筑設計圖，還具備對現有建筑信息模型設計進行高度化數據分析和進行多維度綜合模擬的能力。BIM 具備整體數據統計分析模擬功能，能夠在模型中根據設計師要求提供大量的設計數據分析信息，對建筑模型的各專業內容以及建筑相關設計數據中的參數進行細致分析，同時應用BIM 設計技術還能根據傳統建筑的整體設計過程圖紙，對傳統建筑設計的整體空間視覺效果數據加以分析模擬，使傳統建筑工程設計師不僅能夠更加直觀深入地了解傳統建筑設計工作過程及其中的不足之處，并對此加以改進。通過BIM 軟件整合模型，設計師還可以對模型進行碰撞檢查，并根據碰撞檢查進行各專業間的協調，生成協調數據，提出合理的解決方案，優化土建或安裝設計，大大減少因設計問題帶來的施工延誤，BIM 的這種提前處理問題能力，提高了生產效率，縮短了施工周期。

1.4 能夠進行更現代化的工程管理

運用新的BIM 設計技術不但能使工程設計管理思路更加清晰，建筑設計企業的設計效率也能得到極大提高，減少了反復無效的設計時間，降低了一線設計師的業務工作量，同時有效提高了建筑設計企業的服務質量。BIM設計技術目前能夠根據建筑設計圖紙化的模型自動優化生成建筑設計圖紙，同時，當設計師在模型上修改時，協同應用軟件會將修改圖紙的數據存入工作集中，不僅大大提高了工程圖紙相關數據信息更新的實時準確性、信息安全性，還極大提高了設計師的技術工作效率。例如，上海迪士尼的奇幻童話城堡項目，施工復雜，建筑體量大，借助BIM技術，迪士尼工程人員不用手拿紙質圖紙，隨身手持iPad 就可進行現場管理，三維視圖讓現場錯漏一目了然，避免了返工浪費。

2.BIM技術在計算機技術輔助建筑設計過程中的具體技術應用

2.1 分析建筑場地

在運用計算機分析輔助模擬建筑設計中，基于BIM 多種協同軟件的有效結合應用，借助地理環境信息分析技術，可以利用場地空間數據進行分析建模，使設計能在前期規劃中，更好、更有效地分析評估建筑場地結構特點和建筑使用環境條件等，為項目的空間布局規劃、場地規劃等工作提供良好的依據。

2.2 進行凈高分析

通過BIM 模型的建立，對空間狹小、管線密集或凈高要求高的區域進行凈高分析，并形成分析圖，提前發現不滿足凈高要求功能和美觀需求的部位，避免后期設計變更，從而縮短工期、節約成本。

2.3 深化設計細節

使用BIM 三維可視化功能，可以通過科學手段加深復雜的技術節點，從而使整個技術節點可操作、可協調和可通信。如，鋼結構的深化設計、幕墻的深化設計、磚砌的深化設計、綜合管線布局的深化設計等。

2.4 論證建筑方案

BIM技術的廣泛應用，可以對更多建筑設計師的設計項目進行更加科學、合理的使用評估，實現互動式的效應，在更多業主和建筑使用者那里及時得到反饋以及信息。建立起BIM 系統化的工作交流平臺，更加直觀、全面準確地展現出工程重點位置的問題，快速有效達成工作共識，縮減工程決策中各環節的人力時間，促進整體工作效率的提升。

2.5 綜合分析利用模型

建筑設計者對BIM技術的有效運用，能夠更加重視與三維可視化等設計工作的結合，在設計效果的實際體現中，通過三維模型綜合實現建筑的設計工作。在綜合分析建筑用戶的過程中，要詳細分析業主的具體情況，在設計內容中進行直觀展現。此外，還能對建筑自身的投入狀況和收獲狀況進行了解。通過協同軟件，提取BIM 模型中的不同組件以及模型的幾何和物理信息（時間維度、空間維度等），匯總、計算各種組件的數量。這種基于BIM 的計算方法大大簡化了計算工作，減少了人為因素造成的計算錯誤，節省了大量的人力和時間。

2.6 對于建筑資源進行充分的規劃

在建筑行業發展的過程中，越來越追求綠色可持續發展，利用BIM技術能夠滿足建筑行業的需求。BIM技術能夠在最大程度上將建筑資源進行充分利用和分配，發揮節能環保的價值。借助BIM技術，通過三維建模，對建筑工程中的耗能部分進行分析和整理，對建筑的耗能進行公式計算，并參考國家的相關規定，對建筑工程中的耗能部分進行數據調整和分析，從而達到節能環保的目的。例如，在建筑工程中，為了達到環保的目的，對空調系統以及水電暖通系統進行安裝時，可以對安裝和調試進行分析，減少空調的耗能。利用太陽能、風能等，收集綠色環保、可再生的資源，進行建筑節能設計。利用BIM技術，對這些設備安裝過程進行分析和數據調整，確保建筑工程的節能環保，并將建筑資源進行充分利用。在利用BIM技術的過程中，能夠最大程度保證數據的真實性和可實施性，迅速得到精準數據，減少人工資源的使用。例如，天津“117大廈”項目，通過打造BIM 數據中心與協同應用平臺，實現全專業模型信息及業務信息集成，多部門多崗位協同應用，為項目精細化管理提供支撐。創造了11項中國之最，并運用BIM技術實現了成本節約、管理提升、標準建設。在利用BIM技術的過程中，還能對建筑空間進行合理劃分，確保建筑空間能夠得到充分利用。通過三維模型的構建，能夠對路面的寬度以及室外的綠化面積等進行合理分析，在較大程度上提高居住環境的舒適度[1]。

3.BIM技術的發展趨勢

現代信息技術的快速發展，為BIM技術的發展提供了技術支持，雖說BIM技術在使用過程中仍然面臨著較大的困難，但其未來的發展趨勢十分良好。BIM技術的使用，能夠實現協同工作，確保建筑資源得到充分利用，對提高建筑工程質量以及人們居住環境的質量具有重要意義。此外，BIM技術在綠色建筑工程中符合節能環保的需求，呈現出良好的發展趨勢。

4.結語

總而言之，隨著我國科學技術水平的不斷提升，我國現代建筑技術事業已經得到了明顯的發展和進步，BIM技術被廣泛應用到我國建筑行業領域的可持續發展中，并發揮著極為重要的指導作用。