BIM(數字化建筑信息模型)的概念及應用

【摘要】本文分析了BIM數字化建筑信息模型的便利性和作用，并介紹了BIM數字化建筑信息模型的含義和其技術思想，論述了BIM數字化信息模型在建筑設計中所帶來的變化，并通過分析進一步闡釋了BIM數字化建筑信息模型在未來設計行業中的應用和前景。

【關鍵詞】信息模型；建筑設計；可視化；協同

隨著計算機技術的發展，計算機輔助在建筑設計上得到了廣泛應用，但建筑設計師的思維方式和工作模式并未得到根本改變，只是實現了利用計算機替代手工繪圖。建筑信息模型技術的出現，使設計師能夠在真正的三維設計環境中工作，將他們從疲于經營圖面效果的窘境中重新拉回到原初的設計愿望，從而更快更好地實現設計的目的和意義。

1 建筑信息模型

建筑信息模型BIM（BuildingInformationModeling）是近兩年來出現在建筑界中的一個新名詞。所謂建筑信息模型（BIM），是指通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。BIM技術的設計軟件包含了以下三種主要的技術思想：第一，在三維空間建立起單一的數字化建筑信息模型，建筑物的所有信息均以統一數據庫的形式保存在該模型中，以便于更新和共享。第二，在設計數據之間創建實時的一致性的關聯。由同一個數字化建筑模型生成的所有圖紙、圖表均相互關聯，各數字化構件實體之間可以實現關聯顯示、智能互動，對設計數據的任何更改，都馬上可以在其他關聯的地方反映出來。第三，支持多種方式的數據表達與信息傳輸BIM軟件既支持傳統的平、立、剖面圖等二維圖圖紙的表達，也支持軸測圖，透視圖等三維方式圖紙的表達甚至動畫方式顯示，還支持便于網絡傳輸的XML(ExtensibleMarkupLanguage可擴展標記語言)。以便于網絡傳輸。

2 BIM技術

BIM設計軟件不再是提供只能畫點、線、圓等簡單元素的幾何繪圖工具，而是在設計過程中直接放置墻體、門、窗、梁、柱等構件圖元，建立起由構件組成的信息化模型。

2.1 構件組合

即建筑信息模型應由一定數量的虛擬構件拼裝而成，通過調節構件（或族）的參數（如長、寬、高、位置、材料等）。這類軟件帶有強大的構件庫，各種構件、家具、廚房設備、衛生潔具都存儲在庫中，可以隨時調用其中的庫或模型，模型建立后，可自動生成建筑設計中所要表達的各種圖紙。

在實際應用中，建筑師在修改了某個構件時，譬如柱子的高度或者標高的數值時，樓板、墻體和梁的位置都會有相應的變化，做出相應的更新，因為這些構件的參數和標高是相關聯的，因此構件關聯，同步改變也是建筑信息模型的一個特征，關聯性設計它不僅提高了建筑師的工作效率，還解決了長期以來圖紙之間的錯、漏、缺問題，其意義是顯而易見的。

2.2 數據庫組織共享

建筑信息模型（BIM）的技術核心是一個由計算機三維模型所形成的數據庫，不僅包含了建筑師的設計信息，而且可以容納從設計到建成使用，甚至是使用周期終結的全過程信息，并且各種信息始終是建立在一個三維模型數據庫中。

信息模型的設計信息都以數字形式保存在數據庫中的，以便于更新和共享；通過數據庫中的數據及構件之間的關聯關系，可以很容易地虛擬出一個建筑信息模型。而整個信息模型的設計，實際上是一個通過一個參數化的界面對數據庫的全面的操作的過程，對同一個數據庫而言，可以更好地起到協作設計的作用。例如，結構工程師改變其柱子的尺寸時，建筑模型中的柱子也會立即更新，而且建筑信息模型還可為不同的生產部門，甚至管理部門提供了一個良好的協作平臺。這不僅僅改變了建筑師、結構工程師、設備工程師傳統的工作協調模式，同時使業主、政府政務部門、制造商、施工企業都可以基于同一個帶有三維參數的建筑模型協同工作。

2.3 數據表達與信息傳輸

支持多方式數據表達與信息傳輸，BIM軟件既支持傳統的平、立、剖面圖等二維圖紙的表達，也支持軸測圖，透視圖等三維方式圖紙的表達甚至動畫方式顯示，還支持便于網絡傳輸的XML(ExtensibleMarkupLanguage可擴展標記語言)。

3 BIM技術的運用和前景

3.1 建筑及園林景觀設計的優勢

BIM在建筑設計及景觀設計中都有著很大的優勢，首先，快速、輕松地創建建筑設計模型，并同步生成平、立、剖面，特別是立面圖紙的出圖，實現設計的可視化。其次，查找和管理一個模型中的多個設計選項，這些方案可以在空間布局、材料選擇等任何方面有所差別和選擇。再次，利用建筑信息模型中豐富、可靠的數據。從最初制定的空間規劃和總明細表到詳圖設計階段、精確的材料算量和成本預算，再到最后都可生成協調一致的文檔。

3.2 建筑信息模型設計上的優勢

通過對Revit有的深入的認識和了解和設計體驗后，歸納出其在進行建筑信息模型的設計上具有以下特點和優勢：

（1）Revit打破了傳統的二維設計中平立剖視圖各自獨立互不相關的協作模式，它以三維設計為基礎，直接采用建筑師熟悉的墻體、門窗、屋頂等構件作為命令對象，快速的創建出項目中的三維虛擬BIM建筑信息模型，并在創建三維建筑模型的同時自動生成所有的平面、立面、剖面、統計表等視圖，從而節省了大量的繪制與處理圖紙的時間。

（2）通過Revit建立的BIM建筑信息模型，可利用參數化實體造型技術使計算機可以表達出真實的建筑所具有的信息，突破了長期以來用抽象的視覺符號來表達設計的固有模式；同時，建筑信息模型在建筑設計階段能夠有效地提升設計師所設計出來的圖紙的設計質量與工作效率，其信息數據的傳遞在可視化的施工管理與物業管理等方面都將發揮出了傳統二維設計所不具備的巨大優勢。

3.3 BIM先進技術的經典案例

目前建筑信息模型的概念已經在學術界和軟件開發商中獲得共識，Graphisoft公司的ArchiCAD、Bentley公司的TriForma以及Autodesk公司的Revit這些引領潮流的建筑設計軟件系統，都是應用了建筑信息模型技術開發的，可以支持建筑工程全生命周期的集成管理環境。BIM在建筑工程的應用也越來越吸引人們的目光。

由Gensler設計的632米高的上海中心，采用了BIM技術，其特點是自方案初期就綜合各工種協同創作，特別是建筑造型與結構方案選擇的協調統一成為了設計的一大亮點。由于該結構高達632米，風荷載的影響是結構師要考慮的重要因素。因此在考慮建筑外部造型的同時，必須慎重優化結構體征，降低風荷載的作用。據估算，風荷載每降低5%，造價將降低1200萬美元，Genslar利用BentleyGC參數化設計工具制作建筑表皮模型，保證功能及美觀的同時也將該模型用于結構風洞試驗及計算分析，最終優化的結果是將風荷載降低了32%。這于2D設計模式來說是不可想象的。

4 小結

基于BIM技術而開發的三維設計軟件為設計師提供了一個從概念設計到施工圖設計，可視化分析，渲染圖和文檔制作的統一的環境，消除了設計圖檔之間不一致的現象，保證了設計，協調、高效、順利地進行，保證了整個設計的質量和進度。實踐證明，基于BIM技術的三維設計軟件是一種非常有效的手段，設計者用三維概念來分析整個設計的空間構成的關系，最終實現設計的立體表達，實現設計目標的優化，實現設計信息的充分利用，BIM設計軟件的應用可以改變并加深設計師和工程師對空間的認知和對建筑構筑形式的理解，其設計構思的意義和方法也在逐漸被認識和改變，同時為建筑設計教育帶來了新的課題，這也是正在發展的信息技術對設計思維帶來的新的沖擊、新的革命。

參考文獻

[1]任愛珠，張建平土木工程CAD技術[M].北京.清華大學出版社.2006（12）