探討住宅建筑設計中BIM技術的應用實踐

李仁昊 趙永君

1.山東文孚建筑設計有限公司，中國·山東 濟南 250000

2.中科瑞城設計有限公司山東分公司，中國·山東 濟南 250000

1 引言

BIM技術在建筑設計，特別是在居住建筑領域有著顯著的優越性。利用這種技術，可以根據不同的比例，在一個虛擬的環境中，建立一個與現實中的房屋相似的模型，從而使設計者更好地理解房屋的功能和構造。另外，利用BIM技術，能夠全面直觀地展示出房屋的數據信息，為設計工作者制定出更加科學合理的設計方法，以適應不同的居住要求[1]。

2 工程概況

BIM是以建筑工程中的各類資料為基礎建立的可視化的建筑建模，它可以通過模擬技術，將建筑的每個部件乃至其整個壽命過程的實際狀況都以可視的方式展現。BIM技術因其具有可視化、協調性、模式化等特性而被越來越多地運用于施工現場。BIM技術在地理、空間學、幾何學等方面有著廣闊的應用前景。BIM技術的合理運用，能使工程的設計更加科學、高效、優質，從而為建設單位帶來更大的經濟利益。

3 BIM技術在住宅建筑中的應用

BIM技術是將計算機技術和三維數據技術結合起來的一種新技術。該技術將其與特定的建筑物的信息有機地結合起來，可以建立起一個科學的虛擬建筑物，方便了項目的規劃和監督。尤其是在現代建筑需要海量的資料支持下，BIM技術可以方便地進行數據和信息的交流，確保各種方案的實施。

3.1 可視化

BIM技術最大的優點就在于它可以將不同的線路轉化為可視化的零件，構建出一個可視性的3D模型，并根據相關的法規和行業標準，對每一個零件進行測試和分析[2]。另外，BIM技術在住宅建筑的設計中，可以實現對不同部件的相互關系的自動補充，從而使不同部件的交互能力得到很大程度上的增強，從而使設計者更好地審查方案的可操作性，從而確保方案的科學性和準確性。

3.2 協調性

協調性是檢驗住宅建筑是否合理的重要指標之一。在住宅建筑的規劃中，僅憑一個簡單的平面影像很難以判定其結構的整體和諧程度，但利用BIM技術，可以全面地分析各個方面的參數，并強化與各個方面的關系，并就設計中出現的問題進行咨詢和探討，最后給出一個具體的解決辦法，確保設計的協調性。

3.3 模擬性

BIM技術可以建立一個可視的建筑物，讓技術工作者可以全面看到當前的工程，確保工程項目的整體規劃是科學、可行和經濟的（見圖1）。

圖1 住宅建筑中BIM技術的應用

4 BIM技術在建筑工程中的具體運用

4.1 房屋的空間布局

在住宅建筑中，空間布局是一項非常關鍵的工作。在具體的建筑結構中，設計師可以充分運用BIM技術的可視化的優點，從地形、房屋景觀、房屋形態等方面進行綜合的研究。而在進行工程勘察時，需要對場地地形的動態進行全面的分析，單憑人力來進行，不但耗時耗力，而且容易造成人為因素的影響。BIM技術在這個時候的優越性就顯現了。例如，以BIM技術為基礎的大數據分析系統，不僅可以實現對大量數據的實時整理與分析，而且可以為新型的住房建設模式提供數據支持。同時，將BIM技術應用到特定的房屋建筑中，利用GIS技術進行地形圖的制作，從而達到更好的效果。

4.2 多樣化的管理資料

在BIM軟件中，員工所輸入的施工資料能夠被用戶進行分享。同時，通過將全部工程資料輸入軟件中，可以對全部工程資料進行綜合評估。一般情況下，建筑設計組會根據本軟件所產生的資料進行深入的研究，從而進行相應的調整和優化，以確保工程的質量[3]。另外，BIM技術能夠準確地解決工程建設中出現的某些問題，并保證工程細節和整體方案之間的協調一致，從而使業主利益最大化，保證工程質量。

4.3 先期仿真

在工程實踐中，通過BIM技術對工程工地進行仿真，并通過實測資料建立房屋結構的最終方案，并依據工程建設的困難程度，對房屋外觀和內部結構進行設計調整，既能保證房屋的正常使用，又能保證房屋的窗戶高度、采光面積、內部結構設計等科學，使其與目前的施工水準和周圍的自然環境相吻合，從而達到對房屋結構的動力學調控。首先，BIM技術可以將已有的設計圖轉化成可以直觀觀看的3D結構，在工程開始之前，技術人員會將其進行數據化，然后使用BIM技術進行工程仿真，以此來判定其是否可行，發現其缺陷，適時進行修正和優化。其次，采用BIM技術，可以對工程項目的各個工序進行仿真，從而發現已有的施工項目存在的缺陷，并對項目的合理運用進行優化，從而達到控制工程的效果。通過對實際情況進行模擬，可以使設計者能夠針對不同的實際需要，對其進行合理的分析，從而找出原因，并對其進行改進。最后，在工程前期，通過模擬技術，可以選擇最佳的工程技術和材料，從而達到既能保證建筑工程的整體要求又能有效地改善工程的施工效果。BIM技術在交通領域也有很大的應用價值，它可以將大數據和特定的運算法則相融合，為駕駛員制定出一條最優的交通路徑，從而方便后續的施工，從而加速整個工程的進度。

4.4 參量式的結構

BIM技術主要是將數據表、二維視圖、3D視圖等數據進行智能化的劃分，并將其歸類為最優的資源模塊。例如，當小區內的給水系統發生變化時，就會對有關資料進行相應的調整，從而從根本上防止對給水系統產生不利的影響。應根據施工現場的實際狀況，對有關技術指標進行正確的輸入和調整，避免因人為因素造成的不科學設計。BIM技術可以加快工程建設的進度，確保工程的精確度。另外，通過BIM技術，可以計算出抽水系統的耗電情況，并將仿真的數據與設計圖進行比較，以便及時地找出問題所在，進行改善和優化，使之更具科學性和實用性。總之，利用BIM技術進行結構參數的調節，可以有效地改善參數化的設計工作，方便了數據的處理，為設計者的決策提供了有力的依據。

4.5 加強細節設計

可以使設計者對各種設計指標進行清晰、準確的把握，避免在細節上有疏漏，進而提升住宅的整體設計水準和品質[4]。通過BIM技術，可以建立房屋的模式文件結構。機電系統是整個系統結構中結構最繁瑣的一個環節，它包括電力系統、通訊系統、給排水系統、火災系統，通過BIM技術的可視化特性，從專家的視角來分析電機系統的工作性能和工作效率，并在此基礎上搭建相應的網絡結構。通過將相應的房屋設計資料反饋至工作背景，得到了該模式的標準品和構件模式庫，以此來修正現有的房屋建筑的設計，以保證最終的工程指導所提供的房屋的設計符合所需的需求。另外，在建筑的規劃中，還要注意到機械、電氣、通訊、給排水、消防等系統的建設，利用BIM技術對系統進行可視化的檢測，并建立起對應的工作平臺，將系統的設計資料反饋到系統中，然后將系統的結構參數轉換成規范的樣板和部件的模板，從而對以后的工程進行更好的規劃。

4.6 提高可持續住宅的設計

為了回應政府的要求，在進行住宅建筑的設計時，要充分考慮到建筑的后期能耗，以達到節能的目的，如盡量充分地利用房屋周圍的自然光線，增大自然光線的照射，增大室內的燈光強度，降低住宅建筑在日間的照明裝置的使用時間，從而達到降低能耗的目的。此外，可以在房子里加裝一些太陽能吸收器，把所吸收的太陽能量轉化成電力來進行光照。因此，技術工作者可以通過BIM技術來實現對建筑物周邊環境的建模，使其獲得最佳的照明區域，保證一定的照明時間。在住宅建筑的空間布置時，要充分利用BIM技術來實現對房屋位置的優化，并根據實際情況，選擇最佳的居住面積，保證設計的正確性和科學性，從而提升居住舒適性。

5 BIM技術面臨的問題和前景

5.1 問題

首先，BIM技術可以使各個專業技術人才都能參加到工程的設計中來，但也會給工程的建設帶來一些負面的效果。其次，在BIM模型發生問題時，因權責不明，難以實現對個體的管理。再者，BIM技術盡管在實際中有著一些應用上的優越性，但它畢竟是一項剛剛起步的技術，業界對它的運用還很缺乏經驗，不能預測它所帶來的經濟利益。BIM技術的推廣和應用還有待進一步研究。最后，為了使BIM技術得到更好的運用，必須在現有設備配置、人才配置等基礎設施上進行合理的調整。

5.2 前景

隨著科學技術的飛速發展，BIM技術的研究和推廣使用已成為可能，并在實踐中得到了廣泛的運用。另外，BIM技術在工程實踐中的運用，可以幫助工程技術工作者建立4D建模，從而使工程更加直觀、形象地展示出來，這種協同方式必然會被廣泛應用，從而為提高工程建設的工作效率和質量起到積極的促進作用。

6 BIM技術在建筑工程中的改進策略

6.1 健全有關的管理體系

由于BIM技術具有科學性、可視性、協調性和仿真性等特點，使得BIM技術在住宅建筑的設計中有著廣泛的應用前景。為了規范BIM技術在我國的推廣和使用，需要政府有關部門針對BIM技術的特殊性，制定相應的BIM技術的使用標準，并在此基礎上，通過制定有關的法律、規章，對BIM技術的使用進行詳細的界定，禁止不法人員通過BIM技術獲得商業資料。此外，國家應加強BIM技術方面的研究，向從事BIM技術開發的公司進行投資、技術扶持，必要時，地方政府可以主導，采取校企聯合的形式，加強BIM技術的開發[5]。

6.2 強化BIM技術人員培訓

BIM技術在住宅建筑的設計中的運用和發展，也是BIM技術人員培訓的重要內容。因此，施工單位應首先了解BIM技術對公司發展、住宅建筑的影響，并進一步認識BIM技術在公司發展和產業發展中的作用，從而使BIM技術與施工技術結合起來。其次，要加強BIM技術的普及，讓廣大職工認識到BIM技術對房屋改造的便利性，以及BIM技術在房屋設計中的重要作用，讓職工們積極參與BIM技術的運用，激發他們的工作熱情，并建立BIM技術的研修室，讓他們在訓練之余，可以自行掌握BIM技術。最后，定期組織人員探討BIM技術在住宅建筑中的運用，并將BIM技術運用于企業內部，由具備一定條件的企業，請相關專業人士來公司舉辦專題報告會，為企業解決BIM技術在企業中的實際運用提供咨詢服務，從而增強對BIM技術人員的培養，保證項目建設的順利進行。

7 結語

BIM技術的發展，從三維建模，到現在的4D建模，可以有效地控制工程的成本。BIM技術從一開始的簡單的數據圖形，發展到了一種半智能的操作模式，它可以幫助設計者迅速解決各種比較復雜的工程問題。總之，BIM技術在住宅建筑設計中的運用，是住宅建筑業朝著自動化和智能化發展的一個主要趨勢，能更好地提高市場的競爭能力，更好地適應住房建設設計的工作。在BIM技術的幫助下，作為住宅建筑的設計者，可以對現有的住宅建筑進行了實時的優化，確保了其在工程上應用的科學性和合理性，為今后的住房建設工作提供詳細的參考。