BIM技術在計算機輔助建筑設計中的應用初探

廣東中人工程設計有限公司

摘要：建筑信息模型（Building Information Model，簡稱BIM）技術是一種利用計算機進行輔助建筑設計時，直接對帶有特性屬性及信息的構件進行操作的技術。區別于傳統的CAD設計需要通過線條的增減來模擬建筑設計，BIM技術包括了龐大的建筑設計數據庫，具有建筑設計、構件設計、結構設計等功能，在建筑設計中發揮重大的作用。本文從建筑設計的角度出發介紹BIM技術在其中的應用。

關鍵字：BIM技術；建筑設計；應用

1、前言

BIM技術秉承著“虛擬建筑”設計的理念，替代傳統的2D CAAD已經逐步成為計算機輔助設計的重要手段，也已經得到世界各國研究學者和行業內的廣泛認可。而目前在我國，BIM技術尚處于剛剛起步的研究和應用階段，對BIM技術在計算機輔助建筑設計中的應用還存有很大的不足，故此本文簡要探究其應用特點。

2、BIM技術在“模擬建筑”設計中的優點

傳統CAD系統的設計中存在很多弊端，例如設計圖紙和繪制圖紙需要耗費大量的人力和資源、設計不合理以及缺乏直觀的交流。而BIM技術可以直接建立虛擬三維建筑模型，生產圖紙和圖表文檔。通過直接設計三維結構來縮短設計圖紙的時間、提高設計質量和效率。

2.1實現“模擬建筑”

傳統的建筑設計通過平面圖紙來表達，然后采用建模渲染得到效果圖。建筑設計師的設計圖紙可能和最終的效果圖存在各種差異而難以完善和彌補。而BIM技術可以讓建筑設計師輕松建立虛擬三維建筑模型，可以從多角度、多方位直觀的感受到建筑外形、內部空間、結構設計等效果。在模擬建筑模型的設計中創作出來“所見即所得”的效果圖，可以有效的對比多種設計結構之間的差異。這個優勢可以大大的減少設計人員的工作量，降低設計時間并且擁有直觀感受后，可以充分發揮出設計人員的想象力和創造力。通過此也可以讓非專業人員直接感受到建筑內外部的空間結構和效果圖，讓業主、建筑方、設計方都可以參與其中。

2.2圖紙和圖表及文檔的自動生成

在傳統的2D CAD設計環境下，建筑設計師需要繪制大量的圖紙，然后從平面圖開始經過剖面、立面。發揮空間想象力在對圖紙進行更改，這是一個繁雜冗余的工作，占用的設計師大量的時間和精力卻不一定有好的結果。而BIM技術可以徹底改變這樣的工作方式，虛擬建筑的核心不在是大量的圖紙和文檔說明，而是直觀的三維模型，設計出合適的、滿足要求的三維模型后，圖紙和文檔會直接從三維模型中生成。無論是剖面圖、立面圖還是平面圖甚至是效果圖等，設計師都可以再完成虛擬模型設計后利用BIM技術自動生成，不在需要大量的時間來想象和更改復雜的參數。同樣的對模型的直接修改都會直觀的反應到整個建筑設計中，在任意視圖中的修改都會在其他視圖中自動更新，隨著設計上的修改而實時更新，這也大幅度的減輕了設計師的工作量，提高其工作效率。

2.3高級分析能力

BIM在虛擬環境下建立的模型會有相應的數據庫和數據庫管理系統，通過數據錄入來對整個虛擬模型進行全面構建，在設計過程中設計師可以把控每一個細節和構件，全方位的觀測整體效果。除此以外，BIM技術還可以對模擬建筑中的非圖形信息進行提取，分析，倒入到模擬軟件中，可以進行結構分析、熱力性能分析、安全檢驗、能量分析等。把大量的數據分析過程交由計算機系統來完成，可以保障數據的準確性也可以降低設計師的工作量。

3、BIM技術在計算機輔助建筑設計中的應用

3.1BIM技術在綠色建筑中的應用

綠色建筑提倡節能環保，節能建筑的設計對于設計師來說需要各方面的支持，也是對設計師的一項巨大挑戰，節能建筑的設計重要的方面就是降低建筑物能耗。建筑物能耗主要是建筑的造型、方位和結構形式決定的，這也是決定建筑物與外部環境的能量交換、通風狀況、采光水平，這些決定了建筑能耗的三分之二以上。不同的建筑設計會有巨大的能耗差異，因此對建筑能耗起決定性作用的是建筑設計結構。這就要求設計師必須在設計階段就要引入節能綠色環保的概念，提高建筑物節能技術。BIM技術正是可以解決這種是輔助建筑設計的基礎，利用計算機技術可以讓設計師在設計階段對模擬建筑的能源消耗和生態進行計算和測評，得到關于節能信息的反饋從而進一步對結構設計進行優化和調整。BIM技術可以在設計時導入材料性能、屬性、結構幾何信息等，然后將模型導入到能量分析軟件中即可以完成能量消耗分析這一過程。

3.2BIM技術在建筑中的光照分析

日照間距在建筑物的審核過程中是重要的衡量指標之一，也是整體規劃的主要參考標準。尤其是不斷增加的高層和超高層建筑帶來的光照不足問題已經日益嚴峻。出來對整體規劃作出改變外，改進光照分析也是可行措施之一。在利用BIM技術進行模擬建筑構造后，可以動態的模擬每天的日出日落與陰影遮蔽情況，以此來分析建筑之間的遮擋、建筑物與周圍環境的影響等。實時動態的分析更可以在模擬建筑中顯出出來光照變化、強度、范圍、角度等生成動畫形式以供參考。同時，由于光照對建筑物引起的過度暴曬問題也可以得到解決，除了遮蔽和反射的因素外，照射到建筑物上的日光能量可以具體的反應出來，以此確定建筑物在各個角度上的日光輻射量，減少日光暴曬度。更有甚者可以利用此來建立太陽能吸收裝置來轉化能量，實現綠色環保的概念。

3.3其他模擬分析

BIM技術還可以用在熱量分析中，設置建筑物的位置區域、時間可以得到熱量分部曲線、衰減增益效果、通風增益、內部環境增益等。利用對光照的分析，設計師還可以對建筑物內部空間照明不足的地方進行人工光源設置，直觀的看到白天和夜間的照明效果圖，有利于對照明方案的設計。對聲音的分析也可以在BIM技術的支持一下得到解決，同樣利用能量分析軟件設定好聲源，區域后利用聲波的特性進行聲音分析，回響、混響等結果可以一目了然，隔音、傳播聲音的強度等也可以呈現給設計師以供參考。

4、BIM技術在其他軟件中的應用

BIM技術還具有一個最大的優勢就可以和其他軟件結合進行精確分析。例如紐約自由塔在設計時中用到的BIM技術和EnergyPlus軟件結合進行最佳自然采光的設計和能量分析，確定了自由塔具有褶皺狀的外表結構，和扭曲上升的建筑結構。還在自由塔的上方安裝了風力發電機系統，利用高層建筑高處的風力能量進行發電供給給建筑內使用。BIM技術和CFD（Computational Fluid Dynaminc，計算流體動力學）的結合使設計師可以避免手動輸入CFD軟件中要求的各種邊界條件、流體性能、軟件模型等。利用BIM技術創建的虛擬模型通過IFC數據標準導入到CFD后，可以直省去上述步驟，讓設計師可以對室內外空氣流動狀況進行分析。同樣還可以對整體規劃中的熱環境、流體環境進行模擬，對內部的建筑物在空氣流動性和熱環境得到改善。

5、結論

本文在BIM技術的應用探討上，介紹了BIM技術在計算機輔助建筑設計中的應用。利用BIM技術可以在設計環節建立模擬建筑來進行大量的研究分析，包括幾何結構、材料、構件等，原本需要耗費大量時間的工作如今可以通過計算機來輔助完成。還可以通過BIM技術與其他軟件的結合來進行其他領域的分析，例如環境保護、暖通工程等。這也大大的提高了工程師的工作效率。BIM技術在模擬建筑設計中已經越來越重要，應用越來越廣泛，這是以后建筑設計發展的一項重要科技。

參考文獻：

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