BIM技術在建筑設計改造中的運用研究

摘 要：由于時代進步，智能化生產和自動控制功能才能不斷滿足人們日益增長的物質精神需要。對于建筑工程的設計改造而言，使用BIM技術可以對原有的數據資源進行有效整合，從而對建筑進行合理化改造，在原有的基礎上，既能盡可能地呈現出功能上的改進，也能起到節約成本的目的。

關鍵詞：BIM技術；建筑設計改造；應用技巧

基金項目：本文系江蘇省教育廳2016年度高校“青藍工程”優秀青年骨干教師培養對象（2017SJLD11）；“建筑模型信息技術在室內設計中的應用研究”三級聯動科研基金項目人文社科類基金項目研究成果。

BIM技術是一種現代化信息技術，全稱是建筑信息模型，這是一種基于計算機、CAD等信息技術而成的信息管理技術，通過合理利用BIM技術可以激發建設人員的思維，達成創新的目的。在建筑工程信息化發展過程中，BIM技術展現出自身的優勢，在建筑使用壽命內通過對現有的條件進行改造，可以讓建筑的功能更能符合新時代的需要。同時這種改造技術由于可以在原有的項目上進行提升，所以不僅可以降低成本，還能創造更大的經濟效益。

一、建筑設計改造中BIM技術的應用

（一）在項目規劃階段的應用流程

舊的建筑改造會受到多種因素的影響，具體體現在建筑的周邊環境以及設計的最初功能等方面。部分還會導致工作人員的可控性下降，因此在改造時可以借助BIM技術的優勢，建立模型，提高舊建筑的可視性。由于現有建筑的改進會影響建筑的面積以及功能等方面，因此會對園區的風景環境以及人員居住形成不同程度的影響。而使用BIM模型可以在搭建新環境的同時嚴格做到以原始模擬環境為基礎，從而能夠在進行全場模擬的時候捕捉關于建筑的全部信息。比如建筑內的送風要求，在改建時需要提供有利的數據驗證基礎。另外，在建筑項目投資以及規劃階段，需要結合建筑物的BIM模型展示現有的數據圖形。通過模擬各項造價的信息為后續的決策階段提供主要的數據支持。

（二）BIM技術在項目設計階段的應用

相對于傳統的CAD技術，BIM技術可以借助軟件的作用實現三維視圖的可視化呈現。這種視圖相對于傳統的平面圖和剖面圖更加方便。因此利用三維視圖進行設計時，可以通過仿真全方位對建筑物的信息進行分析，從而提升修改效率。

第一，由于BIM具有可視化特點，在進行修改時，可以將各項內容進行協調處理，避免由于某處的改動過大，影響建筑的整體效果；第二，在BIM技術模型中，還包括建筑物的幾何屬性，因此在物理功能方面都具有明顯的功能。在輸入不同的信息之后，將會直接對模型進行動態的更新，這種變化數據將會為后續的施工提供重要的依據[1]。

（三）BIM技術在項目施工階段的應用

建筑項目改造施工要求非常嚴格，一旦規劃不合理將會導致工期延誤。傳統施工由于在建筑工程改造中過分關注局部，導致整體的把握性不夠強，而使用BIM技術可以改善這種情況。第一，BIM建模可以為施工方提供更加清晰的總體情況，并準確顯示施工中的重點和難點。一旦在施工過程中出現特殊情況，可以在正式施工之前制定針對性的應急措施。從而提升溝通處理的效率。第二，通過BIM技術的模擬作用，可以更好地呈現出舊建筑改造的關鍵點位置，同時還能結合實際的情況對施工的方式以及成本進行分析，從而為總體的施工規劃提供重要的數據基礎[2]。

（四）BIM技術在建筑項目運維中的應用

舊建筑項目在改造完成后，為進一步提升建筑的功能性，需要進行必要的維護管理。以BIM技術為基礎，在建筑施工結束后可以對建筑的運維進行研究，并對建筑內部現有的空調、供暖以及照明情況進行改造，從而對建筑進行整體性的規劃管理。

（五）BIM技術在舊建筑協同設計中的應用

協同設計指的是一種網絡化的設計溝通方式。其目的在于建立共享的資源庫，從而讓設計人員可以掌握完整的系統設計圖紙，讓相關的工作人員借助網絡環境就可以對系統的整體規劃有著更進一步的了解。在進行改造的同時還應該充分結合原始的設計，這樣修改既可以保證原有設計的靈魂，同時還能保證修改后整個設計的整體性良好。由于網絡資源具有共享的優勢，可以讓不同區域的工作人員聚集到同一項目中，充分將各個設計人員的優勢展現在同一個項目中，同時對于細節的修改還能保證總體的一致性，因此在協同設計中應用BIM技術可以提高工作效率，及時解決設計中存在的各項問題。

二、建筑設計改造中BIM技術應用案例

（一）工程情況

某建筑工程項目是5層的混凝土鋼結構辦公樓，整個建筑高24米，占地面積1020平方米，建筑面積5125平方米。現在辦公大樓已經使用了將近20年。由于建筑結構、內部的設備出現不同程度的老化情況，現需要通過改造提高建筑的品質。

（二）改造內容

第一，對建筑結構進行加固處理。首先需要做好建筑框架梁柱與填充墻連接點之間的處理。第二，應該重視對原有建筑物的節能改造。具體可以對原空調系統進行拆除，集中使用空調通風系統，并對現有的排水系統進行更換，提高管道的封閉性功能。第三，對建筑內部的消防系統進行升級改造，屋頂設置防水箱不僅可以滿足生活用水的需要，同時還應該對給水系統的相關技術進行提升。

由于在本次建筑項目的改造過程中，涉及到的內容相對較多，因此設計部門應該重視合理安排工期，盡可能使用原建筑的結構，降低對原建筑的損傷，從而更好地滿足室內環境要求。另外在施工改造過程中有可能會遇到交叉作業，由于工程材料數量較多，同時受施工的場地限制，施工管理難度較大，而使用BIM技術可以對整個建筑工程的改造流程進行仿真模擬，可以在正式施工之前進行資源的優化配置，為后續的施工提供方便。

（三）BIM技術在建筑改造中的應用

第一，在項目規劃階段的應用。BIM技術可以通過數據模型的建立，為后續的施工設計提供數據集成平臺。利用軟件的虛擬作用，機械設備和管線位置的進行優化處理，同時利用BIM技術還能對建筑結構的各個位置進行精準的測量，方便設計人員及時對設計的圖紙進行修改，改善設計質量。此次工程改造規模相對較小，因此可以充分利用網絡資源的共享功能，全面掌握建筑改造的信息。整個資源又可以分成其他幾個部分，從而提高工作的針對性和整體性。在網絡環境下，部分的修改不會影響整體的性能，合作團隊之間的聯系會更加緊密，溝通更加高效[3]。

BIM建筑模型可以包含所有工程信心，如設計方案、施工進度、施工周期等內容，確保建設工程順利進行。未使用BIM技術之前，設計人員需要搜集與工程相關的信息數據，并對研究方向與目標進行對比分析研究，綜合管線布置也是項目設計研究的重點，通過BIM技術可以實現管線碰撞檢查、管線優化、設備間深化等內容，建設工程項目部成立針對性的BIM工作室。同時，考慮到現場施工數據安全性問題，確保場地電力的安全性，每周保存一次數據，確保數據的真實合理性。

第二，利用BIM技術對管線進行優化設計。通過使用該技術可以在模擬環境下對建筑物的構造情況和相對位置情況進行查看，建筑中涉及到的樓板、設備等可以更好地呈現在BIM模型中。同時利用軟件功能可以對建筑物的結構和機電專業模式及各項功能進行測試和預覽。專業工作人員根據測試的結果可以進行相應的調整修改，從而提升施工的速度。另外在修改之后可以預覽總體的情況，這樣可以降低修改的次數，提高優化的效率。

第三，BIM技術在施工階段的應用。由于BIM技術模型中包含建筑項目中的所有數據信息，因此可以對建筑項目進行綜合一體化管理。由于現場改造的施工環境相對復雜，利用BIM技術的可視化功能，可以對施工進行全程監控，并明確呈現出改建項目的原有部分、拆除部分以及新建的部分。同時利用相關的軟件導入數據進行計算。通過這種模擬可視化功能以及數據的輸入可以對工程量進行更加準確的模擬計算，從而提高設計的合理性，并給出優化之后的施工方案。而利用Revit建筑模型可以對現有建筑的結構材質屬性以及物理參數等進行修改，從而對建筑物的能耗情況進行綜合評估。通過這種數據上的模擬計算，可以較大程度地改善建筑的節能效果。

施工階段的主要環節就是進度管理，進度管理效果對項目成敗產生影響，關系到施工方能否獲得更多利潤、業主能否控制投資。利用BIM技術將進度管理劃分成3部分：信息采集系統、信息組織系統、信息處理系統。工程施工時提前制定進度計劃，施工方對施工總進度考核時利用BIM技術完成。利用資源需求計劃優化考慮總進度計劃整理的勞務強度均衡與否；現場場地情況存在典型工況，隨著地點不同存在差異。比如市區的工程地點施工場地有限，要考慮合理利用場地的措施，通過BIM技術提前模擬施工過程，選擇合適的工況排布。

第四，BIM技術在建筑項目施工進度與資源管理中的應用。利用BIM的信息模型以及RFID技術的物流管理信息可以對建筑數據模型進行全面的跟蹤和管理，從而實現對建設項目施工進度和資源管理的有效控制。通過數據信息的模擬，可以提升設計方案的可行性。同時還能對材料信息進行全程的跟蹤，從而保證總體的進度以及施工質量。對于改造部件，可以實現數據的動態控制，從而在進度目標、工程成本目標以及質量目標上形成更加綜合的效益[4]。

第五，BIM技術在運維管理中的應用。由于使用BIM技術可以對改造完成后建筑的空間屬性進行標記保存，因此可以及時對于現有與原有建筑功能進行對比，從而降低管理的復雜性。利用該技術可以充分與智能化自動化技術相結合，提高管理效率，降低在管理過程中形成的人員、設備等成本。

三、結語

綜上所述，BIM技術由于其模型可視化功能，同時充分借助軟件和網絡資源共享的優勢，在建筑項目改造中可以發揮出巨大的作用，這種應用在改造后建筑的協同設計、運維管理以及節能降耗上也具有明顯的優勢，值得推廣使用。

參考文獻：

[1]劉文雅，李楠楠.綠色建筑設計中BIM技術應用分析：以北京綠地中心工程為例[J].居舍，2019（6）：112，127.

[2]徐莉.基于BIM技術的綠色建筑設計應用研究：以江蘇城鄉建設職業學院研發樓設計為例[J].江蘇建筑，2018（S1）：132-134，146.

[3]薛茹，王新淵，史科.基于建筑信息建模技術的裝配式建筑施工問題及對策分析[J].工業建筑，2018（11）：207-210.

[4]李天，丁慶瑞，樊嘉.BIM技術在工業鋼結構建筑改造設計中的應用研究[J].建筑科學，2017（11）：87-91.

作者簡介：

吳迪，碩士，蘇州健雄職業技術學院藝術學院副教授。研究方向：環境藝術設計。