淺析BIM 技術在建筑工程設計中的應用

劉君潔

（安徽新天柱工程規劃設計研究院有限公司，安徽 合肥 230000）

前言

得益于我國經濟結構轉型的加快，建筑業的發展速度也在顯著提高。然而，建筑行業發展的同時，使傳統建筑設計不能與建筑業發展速度相適配。這一問題迫使建筑行業尋找新技術。BIM 是一種新的信息設計技術，能夠克服傳統技術應用中存在的問題，減少建筑設計時間，并提高建筑設計的工作效率和質量。正如工廠中的大型機器正在取代人工一樣，計算機技術也在逐漸取代傳統的控制技術。

一、BIM 工程技術的應用背景

隨著建筑技術在信息爆炸的時代的革新，建筑行業必須順應這一時代潮流，向信息產業化的方向轉型。目前，土木建設工程專注于改善網絡連接和構建信息體系，以最大限度地將互聯網技術轉化為實際生產力、提高設計效率并減少傳統機械工程的停機時間。在此背景下，BIM 技術為建筑行業提供了良好的互聯網連接平臺。BIM 技術是一種數據驅動的施工規劃和管理工具，它使用參數化的模型整合來自各個項目的信息，并在項目的整個規劃、運營和維護周期中交換信息，以便工程師和技術人員能夠正確理解并有效應對各種設計和開發信息，從而實現團隊合作。BIM 技術在建筑行業包括設計、施工、運維管理等方面都具有廣闊的應用前景，本文重點介紹BIM 在建筑設計中的應用。

二、BIM 技術的概念

BIM 本質上是Building Information Model 的首字母縮寫。它通常使用3D 建模技術創建，從各種建模工具開始，然后將模擬建筑信息轉換為數字信息，并使用計算機收集和存儲與施工過程數據相關的所有信息?；诮ㄖY構研究和分析，BIM 技術使用信息管理技術和專業技術來規劃建筑結構，將以前的2D 圖紙轉換為3D 圖紙，使建筑結構的結構可以3D 顯示，并將施工設備的特征信息數字化收集到信息數據庫中，以備后期制作施工方案。

三、在建筑工程設計中應用BIM 技術的實際意義

（一）提供了信息化的功能

在現代信息時代，建筑業的發展是以信息為基礎的。BIM 是數據驅動的技術，因此可以將其歸類為建筑設計數據庫。相較于之前的3D 模型，該技術能夠以數字技術方式傳輸數字信息。無論是建筑規劃者、建筑業主、施工單位還是住戶，信息列表都可以通過BIM 技術隨時更新。當一個建設項目報告發生變化時，BIM 技術會自動更改相應的設計數據，節省了大量的材料和人工成本，而且結果非常準確。

（二）可以對圖紙的功能進行相應的修改

當技術應用于工程設計時，信息模型和建筑設計優化模型可以用來進行圖紙的功能修改。設計師和工程部門可以直接從圖紙中定義項目的重要環節，節省了時間并降低了設計優化所花費的時間，以避免傳統圖紙開發和更改中的問題。

（三）結構優化

BIM 技術可用于優化性能，因為它廣泛用于建設、運營和維護中的建設項目規劃。在優化一個工程結構時，通常會受到各種外部因素的影響，不同的信息和數據往往是不精確的，所以如果使用得當，BIM 技術可以從不同的角度進行優化和細化。例如，BIM 技術可用于全方位優化建筑施工，同時完善各項參數數據，使建筑設計更具實用性。

（四）實現了一體化

在BIM 技術的實際實施中，首先可以建立完整的應用模型，將BIM 技術付諸實踐，結合實際情況和各種存在的問題，應用有效的解決方案，確保建設項目的合規性。其次，在創建BIM 模型時，相關工作人員需要分析各個方面，將施工圖轉換為信息數據并將所有數據儲存在一個特殊的數據庫中，以便對以后的施工作業提供有效的幫助。

四、傳統建筑設計問題簡述

首先，通過分析建筑中存在的問題，可以更好地說明BIM 的應用優勢。針對空間層面的建筑設計，傳統的設計過程沒有一個明確的視覺目標，實際的建筑形式需要設計師的想象力，這對于有經驗的建筑師來說相對容易，但近年來建筑商對其建筑風格的要求逐漸向多樣化轉變，對于某些特定的建筑結構，建筑師很難理解并構建出能夠準確表示的3D 圖紙，建筑建成后無法達到預期，內部空間尺寸分布不合理，無法符合用戶的實際要求。

缺乏架構分析也會產生重大影響。傳統的設計方法只是將簡單的結構轉移到建筑物的外部結構上，只能表達在建筑物的輪廓層面，而對建筑物的內部結構往往無法進行有效分析。如果單純從室內空間和建筑功能的規劃分析中重復使用不同的構建算法和設計經驗，精度又難免偏低。因此，建筑對象往往與設計思路不匹配，存在相應的偏差。施工的最終結果在人們眼中的反應非常差，所以人們對建筑的理解并不深刻，他們的認識只是停留在建筑公司的廣告宣傳圖上。另外，傳統建筑設計技術還沒有達到宣傳廣告的高度，只能靜態顯示設計結果，最終導致實際的設計結果和顯示的靜態內容相差很大。

五、BIM 技術在建筑工程設計中的應用

（一）在設計研究中的應用

在土木工程領域，相關工作人員必須在正式設計工作之前進行可行性研究，才能更可靠地拉動后續工作的開展。BIM 技術在建筑規劃中的應用，通?？梢詮募夹g上和經濟上支持建筑規劃和初步設計工作。在制定施工計劃時，必須考慮建筑物的質量和功能要求，并進行可行性研究。這為建設項目的開發提供了一個可視化模型，以便及時發現缺陷以進行糾正和改進。

（二）各專業間協同設計

通過使用Revit 鏈接到一個中央協同設計文檔，各個領域的相關設計師可以隨時看到最新的圖紙[1]。例如，電纜系統中的外部數據點通常與電源插座處于同一水平。所以在映射外部數據點時，可以參考強電專業中心模型文件。如果某些信息點沒有電源插座，可能會求助有經驗的專業電氣工程師及時添加可靠的電源插座。智能系統插槽與電力線橋之間的距離通常符合標準要求。如果需要將電纜穿過插槽，可以鏈接大電流模型的中間文件，然后根據強電流連接器的位置迅速找到智能系統插槽，以免浪費時間。

（三）BIM 技術在招投標中的應用

目前建筑公司的競爭指標幾乎沒有區別：公司資質、法人、標準工程、證書等，這些指標不具備必要的技術含量，而競爭最終趨勢只會是價格戰。報價越低越容易中標，但項目成本會在實際施工中暴漲，導致建筑業務頻繁中斷。此外，項目的建設成本近年來大幅上漲，材料價格中的水泥、黃砂、鋼材等原材料的價格穩步增長，人工成本也大幅增加。BIM 技術可以自動生成材料和設備的BOM，為計算項目范圍、成本、預算和最終報告提供良好的技術支撐，同時使用BIM 模型也可以顯著提高施工預算的實際計算效率，并降低計算誤差出現的概率。

（四）在工程實施中的應用

如今，許多業主要求總承包商能夠使用BIM 技術。在項目實施中使用BIM 可以避免許多錯誤，確保項目質量，并科學合理地對施工進度和成本進行管控。BIM 技術為項目管理人員提供3D 圖、動畫和渲染建筑產品的分步說明。在施工階段，建筑信息模型可用于模擬施工和匹配施工圖，包括土木工程的建設、安裝與建筑物碰撞檢查。虛擬深化圖的作用是提前發現和解決問題，避免多次返工或停止施工等問題，可以降低設計復雜度，減少設計變更，控制施工成本。虛擬BIM 施工技術還可以模擬鋼筋捆扎、砌體施工、門窗安裝、墻體地板的施工和組裝等功能。

在項目管理中使用BIM 技術不僅可以評估現場條件，還可以為制定工作計劃、施工流程和規劃施工現場提供基礎。BIM 技術能夠整合施工計劃和材料采購計劃，直接生成5D 集成的材料統計，為裝配提供采購和準備信息，減少材料浪費，控制施工成本[2]。施工信息模型可以捕捉施工階段索賠和違約的對應信息和參數，并在竣工階段直接從施工信息模型中確定施工計費成本，從而避免計費過程中的成本糾紛。

（五）綠色設計中的應用

保護環境的生態設計是現代建筑技術的新要求標準，因此有必要加強建筑行業設計的環境保護控制。BIM 技術可以在建筑規劃中對建筑物的采光通風進行綜合分析和討論，并根據人的舒適度及時調整和優化草圖，以更好地符合住戶基本要求。同時，BIM 技術的運用還可以為綠色設計提供技術依托，因此BIM 技術的未來發展非常樂觀。

（六）BIM 技術應用優化改進措施

為改善BIM 技術實際應用中各種問題和不足的實施影響，現階段需要深化改進和優化的力度，實現BIM 技術在建筑設計中的有效落實。主要改進包括以下幾點：首先，需要確保BIM 技術可以用于最合適的設計過程。相關工作人員需要通過分析一個建筑項目設計任務的各個方面的需求來明確BIM 是如何有效實現的，以確保應用該技術能夠真正向企業提供最大化的利益。其次，優化BIM 技術的協同優化，避免項目方法和實踐中的不一致和沖突，并最大限度地提高未來的BIM 進步。最后，還需要創新BIM 技術，讓BIM 技術更加實用，才能在更廣泛的項目中使用，避免在實際實施過程中出現一些棘手的錯誤。

結語

綜上所述，BIM 技術在建設規劃中的應用十分關鍵，具有非常重要的實用價值和突出的應用優勢。但在實踐中，BIM 技術還存在許多不足和需要改進的問題。隨著中國建筑業的快速發展，BIM 技術在建筑設計中的應用逐漸成為建筑行業的主流。因此，BIM技術必須及時適應最新的技術發展，才能更好地操作工程機械，充分發揮其優勢，為建筑行業的未來發展做出有效貢獻。