BIM虛擬建筑技術在設計與施工領域的運用

文/王君 山東東匯工程檢測鑒定有限公司 山東濟南 250022

1、BIM技術的主要特征

BIM技術的特征主要表現為：①協調性特征。建筑工程建設過程中由于各專業工程師之間的溝通不到位，而出現各專業之間的碰撞問題，在2D設計模式下，這是很難避免的。如果在設計過程中利用BIM模型的協調性，完全可以提前避免這些問題的發生。②可視化特征。BIM的可視化設計可以將三維的立體實物圖形展示在人們的面前。它不僅可以用效果圖來表現設計意圖，更重要的是，它使得項目設計、建造、運營各個過程在一種可以隨時修正的可視化的過程中，各方都形成了高度的互動。③模擬性特征。BIM不只是模擬可視的建筑模型，還能夠模擬在真實世界不可見的一個過程或者一個屬性等。設計階段，可通過BIM對特定環節進行模擬實驗，如建筑物的節能、日照、疏散。在招投標和施工階段，BIM可通過模擬實際施工來確定合理的施工方案。

2、BIM技術應用的現狀問題分析

BIM技術的現狀問題主要表現為：①BIM應用中的參數種類繁多。BIM在建筑工程設計施工管理中的應用，其存在的問題主要就是BIM中的參數不僅種類繁多，而且數量極為龐大。正是這種參數繁多的現象使得BIM必須對這些參數進行分級分類管理，也在一定程度上增加了參數的修改難度。②BIM應用的工作模式復雜。BIM在建筑協同設計中，有著兩種不同的工作模式，分別是鏈接模式和工作集模式。但這兩種模式在使用中都存在著一定的問題，比如采用鏈接模式開展工作時，在管道綜合期間，鏈接模式會使管道的調整工作變得極為復雜；而采用工作集進行工作時，會在一定程度上影響權限釋放與獲得工作的順利進行。

3、建筑設計中BIM技術的應用

3.1 概念設計

現階段，土地資源日益緊張，高層建筑和復雜性建筑數量不斷增加。對于此類建筑，在設計的過程中，借助具備量化功能的技術，來進行建筑位置與型體設計，能夠保障設計的質量。利用BIM技術，進行建筑場地對比分析，結合項目的具體要求，來選擇建設位置，設計建筑型體。應用流程如下：①使用數據模型，構建虛擬場地環境，借助設計軟件，進行風環境測試。按照測試結果，開明確建筑通風情況，進行設計調整，能夠實現風資源最大化利用。②構建場地模型，進行太陽輻射分析。通過分析，能夠掌握建筑位置輻射量特征。③分析日照遮擋情況，獲得相關數據，為建筑具體規劃設計，提供可參考的數據信息。綜合分析風環境、日照情況、太陽輻射等情況，分析場地環境的優劣，按照相關要求，設計建筑形體。

3.2 方案設計

在進行方案設計時，按照建筑設計要求，構建建筑和設計環境關系，并且提出空間構建設想，為后續工作的開展，提供指導方案。以某工程為例，建筑設計要求為綠色建筑和低碳建筑標準，即實現資源節約和環境保護?；诖?，采取BIM技術，輔助設計，優化設計方案。其應用于方案設計中，具體體現如下：①本工程為辦公大樓，要合理分配建筑空間，保持部門緊密相連。利用BIM模型功能，計算建筑平面分配數據，借助BIM技術，進行數據和模型的調整。②按照建筑綠色節能要求，在方案設計時，依托BIM技術，使用IES分析軟件，進行體塊方案能源消耗分析，明確優缺點，提出方案優化策略。按照計算結果，來設計各類風格的方案。③按照環保性能要求，進行方案對比分析，選擇最佳的方案，結合其他方案的優點，優化最佳方案。

3.3 初步設計

應用BIM技術，在3D環境下，開展建筑協同設計，能夠提高設計效率以及質量。具體優勢體現如下：①應用BIM技術，開展細節設計，比如樓梯間下部設計，通過反復解剖分析，使得空間設計更加的精細化，提高了空間利用率。②協同設計。利用BIM技術，能夠實現專業協同設計。在3D環境下，前移管線綜合設計，發揮BIM軟件的碰撞分析功能，能夠及時發現管線設計不合理問題，實現了前期質量的把控，減少了成本的浪費。③初步設計階段BIM模型分析包括整體分析、計算自然通風數據、指導優化策略。使用此模型分屋頂太陽輻射量，確定太陽能集熱器方案，集熱器族排布方式。根據室內增加的墻上通風口，增加自然通風。

4、BIM技術在項目施工中的應用

4.1 虛擬建造

虛擬建造技術的運用，能夠促進建筑設計理念的實現，同時可以實現研究建筑物不同方面的數據的目的。在虛擬建造技術幫助下建成的建筑模型，必須要滿足建筑物不同方面的特征，例如：物理原型的特征、空間特征等等，從而滿足用戶觀測建筑模型的要求，同時也更好的掌握模型，這些需求實現的前提條件是，使用BIM技術。利用BIM技術，建立建筑虛擬模型，促進“先試后建”目的的達成。

4.2 三維碰撞檢查

目前，BIM技術被普遍的使用到三維碰撞檢查中。在BIM技術可視化功能的幫助下，確保三維碰撞檢查功能的充分發揮。在建筑項目正式開始建設之前，設計人員使用BIM技術，完成有關的綜合性碰撞檢查工作，例如：土建等等，從而防止發生軟硬碰撞的情況，為建筑工程設計工作的質量提供保障，同時為凈空和管線排布方案的可行性奠定基礎。

4.3 算量技術

在BIM技術的具體使用過程中，它的構件信息是可計算信息中的一種，所以在構件信息的幫助下，能夠保證計算機認識不一樣構件的自動化，同時在研究模型內部不同信息的基礎上，例如：幾何信息等等，將構件數量的計算工作落實到位。傳統的設計圖紙在建筑工程施工過程中使用，會不利于施工的進行，而BIM技術模型替換以往的設計圖紙，可以直觀的表達出建筑工程建設需要的材料、數量等等數據。如果設計方案出現修改，BIM技術模型的數據信息也會出現相應的變化。

結語：

工程建設過程的每一個階段需要解決的問題不同，各階段的已知和未知條件也不相同。隨著工程項目建設的不斷深入，前一階段的結果將是后續階段的己知條件。BIM在設計和施工階段的價值可以體現在能夠很好地解決兩個階段的數據信息無縫共享的問題，實現協同設計和虛擬建造，減少重復工作，降低成本并提高工程的建造品質。