基于BIM的計算機輔助建筑設(shè)計探討

唐雪靜

摘 要：隨著全球經(jīng)濟的高速發(fā)展，信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)突飛猛進(jìn)使得信息處理和信息交換的效率大大提高，在計算機輔助設(shè)計領(lǐng)域（Computer Aided Architectural Design，簡稱CAAD），目前處于主導(dǎo)地位的2D CAAD技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)不能滿足高速信息化社會的發(fā)展需要，中國的建筑業(yè)面臨著產(chǎn)業(yè)效率危機和向節(jié)能型綠色建筑迅速轉(zhuǎn)變而帶來的巨大壓力。飛速發(fā)展的計算機技術(shù)和信息技術(shù)不僅僅使建筑設(shè)計精度和設(shè)計深度帶來了突破，同時也提供了更為先進(jìn)的軟硬件技術(shù)，而基于建筑信息模型（Building Information Model，簡稱BIM）的綜合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以通過對建筑構(gòu)造、建筑工藝等真實建筑信息的模擬構(gòu)建一個虛擬的建筑模型，該模型可以廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計、設(shè)備管理、工程量管理、成本管理、結(jié)構(gòu)設(shè)計，幾乎涵蓋了建筑生命周期的全部信息。

關(guān)鍵詞：計算機輔助建筑設(shè)計；建筑信息模型（BIM）；建筑節(jié)能設(shè)計

中圖分類號：TU201.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0102-01

1 計算機輔助建筑設(shè)計的現(xiàn)狀

隨著信息產(chǎn)業(yè)與數(shù)字化技術(shù)的浪潮席卷全球，信息技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)給人們生活帶來了翻天覆地的變化，尤其在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，數(shù)字化技術(shù)作為重要工具為設(shè)計工作帶來了徹底的變革。在美國多數(shù)行業(yè)的生產(chǎn)率都有很大提高，但是建筑行業(yè)的生產(chǎn)力水平在過去的四十年里落后于美國其他行業(yè)。建筑行業(yè)生產(chǎn)效率不高不僅僅是美國的問題，而是一個在全球范圍存在的普遍問題。

目前計算機已經(jīng)成為了建筑師們的主要涉及工具，工作效率對比傳統(tǒng)的手繪方式有明顯的提高，不僅把建筑師從紛繁復(fù)雜的制圖工作中解脫出來，改變了建筑師傳統(tǒng)的工作方法，提高了他們的工作效率和工作精度。但從建筑設(shè)計行業(yè)的客戶要求角度來看，需要建筑師們在更短的時間內(nèi)提供更好的設(shè)計，希望更少的投資得到更多的回報；從社會的角度來說，對建筑功能的要求越來越高，要求建筑產(chǎn)品綜合性強。計算機技術(shù)和信息技術(shù)給設(shè)計師提供了更先進(jìn)的工具，加強了設(shè)計深度與精度，從最開始的輔助成圖功能，逐步發(fā)展為虛擬模型、協(xié)同設(shè)計等多個方面。設(shè)計師們也逐步認(rèn)識到2D CAAD系統(tǒng)的不足，更多的開始運用3D CAAD系統(tǒng)進(jìn)行建筑設(shè)計，在3D CAAD技術(shù)中，BIM技術(shù)是目前最新型最高效的計算機輔助建筑設(shè)計技術(shù)[1]。

1.1 國外BIM技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀

雖然在早在上個世紀(jì)八十年代中期，匈牙利公司就已經(jīng)推出并提出了BIM技術(shù)為核心的虛擬建筑設(shè)計理念，但由于當(dāng)時落后的計算機軟件、硬件水平，BIM技術(shù)并未得到推廣應(yīng)用。到上個世紀(jì)的九十年代，通過對BIM技術(shù)的深入研究和在建筑設(shè)計領(lǐng)域的不斷推廣，特別是芬蘭、德國等國家，BIM軟件的應(yīng)用率已經(jīng)達(dá)到六成以上。但BIM技術(shù)在國際上仍是一個新興的學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，只有在最近十幾年，伴隨著計算機技術(shù)的日新月異的發(fā)展，BIM技術(shù)才得以在建筑行業(yè)的廣泛使用。

1.2 國內(nèi)BIM技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀

目前國內(nèi)的BIM技術(shù)尚屬起步階段，國內(nèi)首個建筑生命周期管理實驗室在2004年的哈工大成立，隨后清華、同濟等大學(xué)也先后成立了實驗室。在建筑設(shè)計中，BIM技術(shù)的模型構(gòu)建開始取代2D CAAD技術(shù)，成為計算機輔助設(shè)計的主導(dǎo)，并將進(jìn)一步應(yīng)用到建筑生命周期管理中去。我國的建筑業(yè)不僅僅面臨世界建筑業(yè)的行業(yè)效率危機，同時也面對著建筑向綠色建筑、節(jié)能建筑轉(zhuǎn)型的壓力，本文從BIM技術(shù)角度出發(fā)，進(jìn)行系統(tǒng)的研究和闡述，希望對今后BIM技術(shù)在輔助建筑設(shè)計中的應(yīng)用起到指導(dǎo)作用[2]。

1.3 BIM技術(shù)的具體應(yīng)用問題

如何在建筑設(shè)計過程中將BIM技術(shù)與虛擬能耗模型相結(jié)合，把綠色建筑設(shè)計、節(jié)能設(shè)計應(yīng)用到建筑設(shè)計過程中，使建筑師能夠更方便、高效的模擬能耗分析，在建筑設(shè)計階段更準(zhǔn)確的分析預(yù)期能耗標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 計算機輔助建筑設(shè)計技術(shù)

綜合了計算機科學(xué)與工程設(shè)計方法，把人類的邏輯思維能力、聯(lián)想能力、創(chuàng)造能力與計算機高速計算與存儲的能力結(jié)合起來，利用計算機的計算功能、圖形處理功能、數(shù)據(jù)處理功能，輔助設(shè)計師對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計和分析與計算機軟件和硬件發(fā)展水平息息相關(guān)的一門新型技術(shù)。很多設(shè)計公司在運用了計算機輔助建筑設(shè)計技術(shù)之后，提高了工作效率兩到三倍，減少了80%的設(shè)計修改工作量，提高了繪圖質(zhì)量，改善了工作環(huán)境，是擁有巨大生產(chǎn)潛力的一項技術(shù)[3]。設(shè)計師通過該技術(shù)擺脫了繁瑣、龐大、低效的手繪工作，以計算機輔助建筑設(shè)計為代表的新技術(shù)改良不僅僅促進(jìn)了計算機本身性能的不斷提高，也影響了傳統(tǒng)的建筑設(shè)計行業(yè)模式，給建筑設(shè)計帶來了巨大影響和利益。

2 BIM技術(shù)的應(yīng)用及前景

（1）建筑信息模型（Building Information Model）簡稱BIM是三十年前美國喬治亞技術(shù)學(xué)院查克·伊斯曼博士提出的，BIM技術(shù)對建筑進(jìn)行數(shù)字描述，綜合了幾何模型信息、功能信息、構(gòu)建性能、施工進(jìn)度、建造過程、維護(hù)管理等多項數(shù)據(jù)信息，BIM技術(shù)將這些信息和數(shù)據(jù)從制圖階段拓展到建筑各種信息的創(chuàng)建和管理層面，是多個學(xué)科之間的相互協(xié)調(diào)，可用于建筑方案設(shè)計、施工圖繪制、建筑構(gòu)件分析等多個層面，是一種存儲了完整的建筑信息的最新技術(shù)[4]。（2）BIM技術(shù)不是簡單的針對點、線、面等幾何對象的圖形繪制工具，而是具體的墻體、門窗等建筑構(gòu)件，修改過程也不單單是毫無關(guān)聯(lián)的點、線、面圖像，而是多個建筑構(gòu)件組成的整體建筑物[5]。（3）BIM技術(shù)的特征：近些年國際上很多軟件開發(fā)公司都致力于完善和升級BIM軟件，雖然名稱不盡相同，但是由參數(shù)定義構(gòu)件、即時顯示和編輯三維參數(shù)模型、整合的數(shù)據(jù)報告方式等總體特征都是相似的。在BIM系統(tǒng)中，建筑構(gòu)件對象化、數(shù)字化，通過編碼和一系列預(yù)先定義好的參數(shù)來描述和模擬真實建筑構(gòu)件的屬性。例如在設(shè)計承重墻時，承重墻不僅僅包括長寬高，同時還包括墻體材料、墻體保溫新能、墻體處理工藝、墻體造價等多個參數(shù)，要求建筑模型既能進(jìn)行傳統(tǒng)的二維平面表達(dá)，同時也能夠進(jìn)行效果圖、動畫等三維立體動態(tài)顯示，無論哪種顯示都要在對建筑信息模型進(jìn)行編輯、修改、存儲時保持高度的相關(guān)性和一致性，并且能夠進(jìn)行完整、系統(tǒng)、實時修改和編輯，對虛擬模型的任何編輯和修改都要能夠全面準(zhǔn)確的反應(yīng)在表格中，實現(xiàn)信息共享和協(xié)同工作[6]。（4）目前BIM技術(shù)可以讓建筑行業(yè)節(jié)省更多的時間成本、資金成本、提高效率、提高精度、減少人為操作失誤，通過多學(xué)科互動，用戶界面更為清晰，通過一個模型的構(gòu)建可以自動生成平面、剖面、立面等效果。并可以自動生成材料清單、工程量、效果圖、動畫等，實現(xiàn)20多種數(shù)據(jù)格式之間的相互轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞，應(yīng)用前景非常廣泛。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著信息技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)的不斷進(jìn)步，建筑行業(yè)整體效率水平有待提高，目前的計算輔助建筑設(shè)計無法滿足信息化社會的需要，同時也無法滿足設(shè)計師的想象力和創(chuàng)作力，設(shè)計修改過程繁瑣而復(fù)雜，效果圖與設(shè)計圖不一致，很大程度上阻礙了我國建筑設(shè)計水平的提高。針對這些問題，BIM技術(shù)恰恰可以提供有效的解決方法，應(yīng)用BIM技術(shù)，建筑設(shè)計師們可以通過在構(gòu)建的虛擬模型中包含大量設(shè)計信息，例如材料信息、結(jié)構(gòu)信息、構(gòu)件信息，這些原本需要設(shè)計師花費大量時間和精力的工作，現(xiàn)在計算機可以自動、高效、精準(zhǔn)的完成，BIM技術(shù)在建筑設(shè)計的應(yīng)用中擁有廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)

[1]張麗萍，李毅.基于BIM的計算機輔助建筑設(shè)計研究[J].自動化與儀器儀表，2017，（10）：91-93.

[2]李東.基于BIM的計算機輔助建筑設(shè)計研究[J].山西建筑，2017，（24）：257-258.

[3]張文川.BIM技術(shù)在計算機輔助建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].科技經(jīng)濟市場，2016，（07）：70-71.

[4]周華.計算機輔助建筑設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技，2015，（14）：146-148.

[5]劉曉光.BIM技術(shù)在計算機輔助建筑設(shè)計中的應(yīng)用[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2014，（10）：28-29.

[6]郭定國.基于BIM的計算機輔助建筑設(shè)計與施工管理研究[D].廈門大學(xué)，2014.