BIM技術在住宅建筑設計中的應用研究

譚芳

【摘要】在建筑設計行業，建筑設計不僅是一種藝術創作，更是一個涉及多個專業領域、綜合性很強的系統工程。它包含的大量信息需要強有力的技術手段去采集、分類、分析、檢索和傳輸；而建筑信息模型BIM技術作為數字建筑技術中出現的新概念、新理念和新技術，將為建筑設計的進步提供強有力的技術支撐。本文深入研究了BIM技術在住宅建筑設計中的應用，希望為促進BIM技術的應用提供參考。

【關鍵詞】BIM技術； 住宅建筑設計； 建筑信息模型

前言

信息技術日新月異的發展，有力地推進了各個行業的技術水平、管理能力的提升。BIM是隨著信息技術在建筑行業中應用的深入和發展而出現的，將數字化的三維建筑模型作為核心應用于建設工程的設計、施工等過程中的一種工作方法。住宅建筑作為建筑業的重要組成部分，其設計水平的提高既有利于推動社會發展，又促進了人們的生活交流，引入BIM技術，可以由二維到三維，由圖形到建筑信息模型，從而徹底改變建設工程設計信息的創建過程，能夠有效的推進建設工程設計質量。

1.建筑信息模型理論研究.

1.1BIM技術的應用優勢

BIM的技術優勢主要包括以下幾個方面：

（1）三維設計：BIM技術可以應用于可持續設計，其能夠幫助進行復雜的設計評價和分析。參數化建筑信息模型提供了極其完整的相互關聯的設計信息，并達到必要的詳細度和可信度，能在設計階段的前期完成相應的建筑能源和建筑光源等的分析.

（2）可視設計：參數化的建筑信息模型，可以較為容易地作為一個模擬工具，在設計階段實現可視化施工過程和順序的模擬，可使項目參與各方尤其是業主和最終用戶在項目方案設計階段，就可以對建筑產品及其實施過程有直觀的感受，便于方案比較和選擇。

（3）多個專業在同一平臺上設計，實現了高效的協同設計；設計變更：計算與繪圖的融合能夠實現一處修改，處處更新。

（4）實現信息化建筑設計，采用參數化建筑模型系統和設計工具，能夠幫助提高設計決策的準確度，提高設計的質量，提高設計的效率[1]。

（5）采用階段協同設計，能夠減少錯漏碰缺，提高圖紙質量。并且可自動統計工程量并生成材料表。

此外還能夠實現建筑能耗模擬分析，室內舒適度模擬分析，建筑光環境分析等，有力的支持整個項目向綠色節能環?？沙掷m的方向發展。

1.2BIM設計軟件的技術特點

（1）構件關聯變化、智能聯動、相互協調

BIM設計軟件立足于數據關聯的技術上進行三維建模，模型中的構件之間存在關聯關系。例如模型中的屋頂是和墻相連的，如果要把屋頂升高。墻的高度就會隨即發生改變，也跟著變高。又如，門和窗都是開在墻上的，如果把模型中的墻平移1m，墻上的門和窗也同時跟著按相同方向平移1m；如果把模型中的墻刪除，墻上的門和窗馬上也被刪除，而不會出現墻被刪除了而窗還懸在半空的不協調現象。

（2）實現信息共享、協同工作

BIM技術，為實現在建筑設計過程甚至在整個建筑工程生命周期中的計算機支持協同工作提供了重要的保證。這樣，就可以以BIM為核心構建協同工作平臺，使不同專業的、甚至是身處異地的設計人員都能夠通過網絡在同一個建筑模型上展開協同設計，使設計能夠協調地進行。例如，在住宅小區設計中時，利用這個平臺可以檢查建筑、結構、設備平面圖布置有沒有沖突，樓層高度是否適宜；樓梯布置與其他設計布置及是否協調；建筑物空調、給排水等各種管道布置與梁柱位置有沒有沖突和碰撞；玻璃幕墻布置與其他設計布置是否協調等。這就避免了使用二維CAD軟件搞建筑設計時容易出現的不同視圖、不同專業設計圖不一致的現象[3]。

2.基于BIM的住宅建筑設計優化應用實踐

2.1工程概況

某高層住宅小區的施工團隊再設計開發方案時，除了工程階段的施工管理需求外，建造完成后的物業管理更為重要。因此，該團隊期望用信息化的方法來改善現行作業模式，以提升業務管理效能及統合項目的管理效能，從領導階層開始由上而下積極地引入BIM技術，開創新型建模方法。

本項目BIM技術服務由于時間緊迫，在設計時B1層與1層將同時建造，并在施工作業展開前對BIM建模作業進行逐項檢查，通過BIM模型改善建筑、結構及機電之間的沖突與不合理之處，提出改善建議方案，提升空間效益。

2.2BIM建橫

（1）BIM模型檔案架構

BIM模型檔案架構分為三個專業界面，即建筑、結構及機電，其中機電部分最為復雜，包含多項子系統：電力、電信、給水、消防及排水。三個專業匯總的BIM模型檔案龐大，BIM技術團隊采用Navisworks整合眾多系統，進行可視化溝通及沖突檢查等應用。并依據專業及子系統分項執行項目，并成立網絡工作平臺，發布標準樣板文件及組件模型庫，所有建模都依據BIM技術團隊規劃的BIM作業標準來執行，確保項目成員制作模型的質量達到標準，檔案能互相連接及同步，減少人為溝通及傳遞的錯誤。

（2）基礎模型建模

基礎模型包括建筑及結構模型。建造模型的目的是在進行機電沖突檢查時，有基礎數據可怍參考，使沖突檢查發揮效益。在建筑模型中建立基礎、筏基、擋土墻、混凝土柱梁、鋼結構柱梁、樓板、剪力墻、樓梯、門及窗等組件，再按照設計發包圖建造BIM模型。依據樓層及專業類別配置檔案，減少編輯作業造成的計算機效能無法負荷，提升作業時效。

2.3設計應用效益分析

（1）管線硬碰撞

本項目地下室頂棚設有兩處降板區，前段及后段分別為15cm及30cm，但機電管線配置工程師畢未了解建筑師規劃的降板區，仍依照一般高層來配置電纜橋架及母線槽。在對BIM模型進行沖突檢查時，梁與管線處就檢查出了上百處的沖突。大部分的管線是等進場施工時現場自行調整裁切的，遇到沖突由工人直接修改路徑，但母線槽模鑄式總線是工廠訂制的，運至工地只能直接安裝，若施工圖未能事先精確地規劃，遇到管線沖突時，則必須重新訂制，徒增工期及費用。

（2）業務流程的改變

以設計施工階段的小區機電套圖為例， BIM技術團隊依據CSD機電套圖調整BIM模型，再由BIM模型提供可視化溝通。將平臺、沖突檢查報告及空間優化建議等，反饋給項目各方。機電承包商通過在業務端安裝能自行瀏覽模型的軟件，可自行發掘問題，提出更好的設計方案，技術團隊再依據修改的設計方案調整模型，施工團隊則可直接通過模型來確認沖突狀況的排除及空間優化的成效。極大的提高了住宅建筑的經濟效益。

（3）減少了設計變更

通過BIM技術的引入，每個專業角色可以很容易通過模型來進行溝通，從虛擬現實中瀏覽空間設計，在立體空間所見即所得，快速明確地鎖定癥結點，通過軟件更有效地檢查出視覺上的盲點。直接利用BIM模型進行溝通的好處在于，即使是不具備機電工程專業背景的人員，都能參與其中，工程團隊各方均能給予較多正面的需求意見，有助于確定空間使用需求，減少設計變更次數。

3.結語

總的來說，信息技術的不斷發展給整個建筑行業帶來了日新月異的變化，從本文對BIM技術引入的經驗及展現的成效來看，在未來的建筑設計和開發中，作為一種核心的理念和技術標準，BIM在還能為建筑行業的很多方面得到了不同程度的應用，它也會成為未來建筑業信息技術發展的基石和核心。

參考文獻：

[1]曾旭東，趙昂.基于 BIM 技術的建筑節能設計應用研究[J].重慶：重慶建筑大學學報（社科版）.2012年第 2 期.

[2]曾旭東，趙昂.計算機輔助建筑設計的發展趨勢[J].重慶建筑大學學報（28）. 2013.1.

[3]丁士昭.建設工程信息化導論[M].北京：中國建筑工業出版社.2012年10月.