基于BIM信息技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)分析

滕華忠，王力軍

(中國(guó)石油大學(xué)（華東）規(guī)劃建設(shè)處，山東青島，266580)

基于BIM信息技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)分析

滕華忠，王力軍

(中國(guó)石油大學(xué)（華東）規(guī)劃建設(shè)處，山東青島，266580)

隨著建筑行業(yè)信息化發(fā)展方向的明晰，BIM信息技術(shù)作為一種先進(jìn)的信息技術(shù)，成為目前建筑設(shè)計(jì)信息化發(fā)展的重要手段。文章以BIM信息技術(shù)原理及其在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析為基礎(chǔ)，基于BIM信息技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐，以期為BIM信息技術(shù)在建筑行業(yè)的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

BIM信息技術(shù)；建筑設(shè)計(jì)；應(yīng)用實(shí)踐

0 引言

在多年發(fā)展中，我國(guó)建筑行業(yè)取得了突出的成就，并已成為繼工業(yè)、農(nóng)業(yè)和商業(yè)后的第四產(chǎn)業(yè)。尤其是近年來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，國(guó)家更加注重建筑行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的信息化助推作用。同時(shí)，BIM以其關(guān)注貫穿建筑全生命周期信息的理念，得到了國(guó)際建筑行業(yè)的廣泛認(rèn)可，成為建筑設(shè)計(jì)信息化發(fā)展的重要手段。因此，本文對(duì)基于BIM信息技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)分析，對(duì)于推動(dòng)建設(shè)設(shè)計(jì)的信息化發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 BIM信息技術(shù)原理

BIM技術(shù)是一種全新的建筑信息模型，依托于三維數(shù)字信息，結(jié)合現(xiàn)代化信息技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)優(yōu)勢(shì)，建立全新的包括建筑物數(shù)據(jù)信息、專業(yè)屬性、狀態(tài)信息等內(nèi)容的建筑工程信息庫(kù)。BIM技術(shù)使傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)的思維模式與應(yīng)用工具被顛覆，在實(shí)際使用中通過對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)、描述，轉(zhuǎn)變成全新的工程建筑信息，并應(yīng)用于建筑圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中。同時(shí)，BIM信息技術(shù)在整個(gè)建筑工程的工程量統(tǒng)計(jì)、設(shè)備管理、成本核算等環(huán)節(jié)都發(fā)揮著重要作用，它以掃碼形式對(duì)整體建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字化描述，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息屬性、特點(diǎn)的可視化展示，并能實(shí)現(xiàn)虛擬建筑功能，保證虛擬建筑中建筑視圖、圖形變現(xiàn)的完整性，有利于促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)快速發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)建筑工程信息化管理。

2 BIM 信息技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 可視性

在BIM信息技術(shù)，既可以得到類似于3DStudioVIT、3DMAX軟件制作的建筑效果圖與動(dòng)畫， 又能夠?qū)崿F(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，生產(chǎn)相關(guān)的施工圖紙，注釋構(gòu)件參數(shù)等。

2.2 模擬性

BIM信息技術(shù)在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)初期，可對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行有效模擬，并對(duì)其各項(xiàng)方案進(jìn)行優(yōu)化，如模擬日光照射情況，熱能傳導(dǎo)，通風(fēng)情況，室外噪聲情況，緊急情況下的疏散人口情況等。

2.3 協(xié)調(diào)性

BIM信息技術(shù)的應(yīng)用，可在同一模型中完成建筑業(yè)、機(jī)電業(yè)、結(jié)構(gòu)等多種專業(yè)的協(xié)同。這樣，就可以避免不同業(yè)務(wù)間存在溝通，保障建筑設(shè)計(jì)及施工順利開展。

2.4 可優(yōu)化性

BIM信息技術(shù)可對(duì)項(xiàng)目方案進(jìn)行有效優(yōu)化，包括幕墻、裙樓、屋頂以及異性結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等，通過運(yùn)用模型的幾何、規(guī)則、參數(shù)等實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)功能。同時(shí)，BIM信息技術(shù)不僅僅可以構(gòu)建3D建筑模型，還可將施工進(jìn)度及成本等內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，對(duì)動(dòng)態(tài)進(jìn)行5D的施工管理，還可在虛擬施工模型中生成相關(guān)的工程量的統(tǒng)計(jì)表、采購(gòu)材料計(jì)劃表，施工進(jìn)度報(bào)告書等。

3 基于BIM 信息技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐

3.1 4D施工進(jìn)度控制

4D施工進(jìn)度控制，是指利用BIM信息技術(shù)對(duì)項(xiàng)目施工進(jìn)度進(jìn)行直觀管控，通過BIM模型及工程量清單，來自動(dòng)編制工程進(jìn)度計(jì)劃，還可通過對(duì)工程進(jìn)度實(shí)際值與計(jì)劃值的比較分析，提前預(yù)測(cè)工程在不同階段的完成情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目整體風(fēng)險(xiǎn)的把控。此外，BIM 信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各施工方案的比對(duì)分析，可幫助相關(guān)設(shè)計(jì)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響工期的潛在風(fēng)險(xiǎn)。若出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更，還可利用BIM 信息技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行工程工期更新。如北京某建筑企業(yè)就成功應(yīng)用BIM 信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了其X建筑項(xiàng)目的4D施工進(jìn)度控制，如圖1所示。

圖1 計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度對(duì)比分析結(jié)果

如圖1所示，4D模型反映了該項(xiàng)目施工進(jìn)度情況，左邊是工程量清單，右邊地下工程模型，兩者實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的關(guān)聯(lián)，而不同色彩則體現(xiàn)了工程進(jìn)度情況，包括提前、進(jìn)行中和滯后等情況分析。

3.2 5D施工進(jìn)度和成本聯(lián)動(dòng)

基于BIM信息技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)，還可實(shí)現(xiàn)5D施工進(jìn)度和成本聯(lián)動(dòng)，以此達(dá)到了對(duì)工程成本動(dòng)態(tài)控制的目的，包括監(jiān)控控制項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工進(jìn)度，實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度對(duì)比，控制進(jìn)度款支付情況，成本與付款分析等內(nèi)容，更利于工程成本的合理利用。同時(shí)，5D模擬能夠?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)提供更加靈活、精確的施工方案，并根據(jù)工程建設(shè)實(shí)際對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化。

3.3 GIS+BIM 超大規(guī)模協(xié)同及分析

GIS+BIM超大規(guī)模協(xié)同技術(shù)的應(yīng)用，主要針對(duì)于超過百萬平方米的超大型的園區(qū)、城鎮(zhèn)設(shè)計(jì)，他借助于大規(guī)模三維協(xié)同技術(shù)而實(shí)現(xiàn)，分析包括市政、道路等公共設(shè)施。目前該技術(shù)正嘗試應(yīng)用于一些大規(guī)模建筑項(xiàng)目，通過三維模型進(jìn)行建筑性能化分析，如日照、抗風(fēng)、抗震、交通、火災(zāi)、疏散、節(jié)能、防汛、環(huán)境影響分析等；并可對(duì)超大項(xiàng)目群性能進(jìn)行模擬仿真，在各單個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，評(píng)價(jià)分析設(shè)計(jì)方案，為設(shè)計(jì)者提供最佳設(shè)計(jì)方案分析，以此保證項(xiàng)目建成后不影響周圍環(huán)境，或降低對(duì)周圍環(huán)境的影響，并保證單體建筑達(dá)到最優(yōu)的使用功能。

3.4 三維協(xié)同設(shè)計(jì)及出圖

基于BIM信息技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)，還可利用三維構(gòu)件進(jìn)行多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，借助于三維設(shè)計(jì)模型，生成建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙，既提高了傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)效率，又保證了建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。目前，基于BIM信息技術(shù)的三維協(xié)同設(shè)計(jì)及出圖，已經(jīng)在寧波城市展覽館等項(xiàng)目中成功實(shí)踐，取得了顯著的應(yīng)用效果。

3.5 集成性能分析

基于BIM信息技術(shù)的集成性能化分析，主要借助于高性能計(jì)算機(jī)平臺(tái)完成。它依托于模型對(duì)建筑項(xiàng)目位置太陽(yáng)輻射、采光、遮陽(yáng)及遮擋優(yōu)化設(shè)計(jì)、風(fēng)環(huán)境模擬等情況的綜合考量，進(jìn)行集成性能化歸納和折中，為設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)方案優(yōu)化策略，以此提升建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。

3.6 三維點(diǎn)云

BIM信息技術(shù)與三維激光掃描結(jié)合，便產(chǎn)生了三維點(diǎn)云技術(shù)，該技術(shù)可完整采集建筑現(xiàn)狀，并進(jìn)行數(shù)字化歸檔，以便為建筑設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)過程提供有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為項(xiàng)目各方提供交流展示與管理的平臺(tái)。目前，這種BIM信息技術(shù)與三維激光掃描結(jié)合下的三維點(diǎn)云技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目中。

3.7 BIM+云技術(shù)

BIM信息技術(shù)與云技術(shù)的結(jié)合既減少了硬件設(shè)備投入，節(jié)約成本，又增強(qiáng)了異地跨平臺(tái)協(xié)作的可實(shí)施性。云技術(shù)屬于分布式計(jì)算技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算處理程序的自動(dòng)分拆，將其拆分成無數(shù)較小的子程序，然后再利用多部服務(wù)器組成的龐大系統(tǒng)，在搜尋、計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)處理結(jié)果向用戶的傳輸。在BIM信息技術(shù)與云技術(shù)的結(jié)合過程中，可借助于云計(jì)算提高3～4倍的渲染速度，更快地渲染任務(wù)，還可將圖紙、照片、BIM模型、文本等工程資料上傳到云空間，設(shè)計(jì)人員、現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)理人員等都可直接通過聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)、手機(jī)、ipad等快速查閱和批注。

4 結(jié)束語

BIM信息技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，推動(dòng)了我國(guó)建筑設(shè)計(jì)的信息化發(fā)展，提高了建筑設(shè)計(jì)工作質(zhì)量與效率。BIM信息技術(shù)以其可視性、模擬性、協(xié)調(diào)性、可優(yōu)化性等在建筑行業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，得到該領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的一致認(rèn)可，并在4D施工進(jìn)度控制、5D施工進(jìn)度和成本聯(lián)動(dòng)、GIS+BIM 超大規(guī)模協(xié)同及分析、集成性能分析、三維協(xié)同設(shè)計(jì)及出圖等方面取得了成功實(shí)踐，而BIM+云技術(shù)，以及BIM信息技術(shù)與三維激光掃描結(jié)合下的三維點(diǎn)云技術(shù)，也極大地提升了建筑設(shè)計(jì)的便利性、科學(xué)性。未來，我們應(yīng)繼續(xù)在建筑行業(yè)各環(huán)節(jié)推廣BIM信息技術(shù)。

[1]劉向峰,柳仲寶.基于BIM平臺(tái)的小型集成化建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)建設(shè)研究[J].建筑技術(shù),2014,45(10):949-952.

[2]王雪松,丁華.BIM技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方法的沖擊[J].四川建筑科學(xué)研究,2013,39(03):271-274.

[3]劉占省,趙明,徐瑞龍. BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)、項(xiàng)目施工及管理中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開發(fā),2013,40(03):65-71.

[4]李玉娟. BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].重慶大學(xué),2008.

Architectural design analysis based on BIM information technology

Teng Huazhong,Wang Lijun
(Campus Planning and construction Administrative office ,China University of petroleum(huadong),Qingdao Shandong,266580)

With the development of the construction industry informatization direction clear, BIM information technology as an advanced information technology, has become an important means of building design information development Based on the analysis of the advantages of BIM principle of information technology and its application in architectural design based on the architecture design of the BIM based on information technology, in order to lay the foundation for the wide application of information technology in the construction industry BIM

BIM information technology; architectural design; application practice