基于BIM的建筑設計階段應用研究

張宇昂

關鍵詞：BIM? ?建筑設計? ?應用研究

建筑前期設計階段是建設工程的初始階段，該階段的工作能夠密切的影響工程項目的施工進度及施工效率，對建筑施工階段、竣工驗收階段和運營維護階段的工作開展至關重要。隨著近年來建筑行業信息化技術的發展，BIM成為研究的重點。BIM模型能夠實現二維平面向三維立體圖形轉變，對于項目前期階段的地形勘測、日照采光分析等工作能夠提供巨大的支持。它提供的可視化模型可以產出施工圖紙及效果圖，成為建筑施工運營過程中決策的依據。所以，越來越多的學者開始研究將BIM技術應用于建筑設計階段的模型設計及構建。本文針對在對BIM技術當前現狀梳理的基礎上，研究其在建筑設計各階段中的應用，旨在幫助建筑設計者及管理者對BIM技術的理解，為其決策管理提供意見和建議。

一、BIM發展現狀

（一）BIM基本概念介紹

BIM即建筑信息模型，具有可視化、協調性、模擬性有優化性的特點[1]，其核心是通過設計及構建建筑物三維模型，利用數字化技術，為模型提供全面的工程數據信息。每個BIM模型中都包含幾何信息、參數信息、狀態信息等，幾何信息包括建筑墻、梁、板、柱的長寬高等信息;參數信息包括建筑內部相關設備型號、大小、功能;狀態信息包含非構件對象的狀態信息，例如，建筑空間的狀態信息。這些信息涵蓋了建筑全生命周期內所有信息，指導建筑設計團隊、施工單位及運營部門各方人員的協同工作[2]，為項目管理者提供工程信息交換和共享平臺，促進建筑工程管理工作效率的提高和資源的節約。

（二）BIM技術在設計單位應用現狀

BIM技術最初是在美國、歐洲國家普及，大多數設計單位都采用BIM技術進行建筑方案設計和三維模型的構建，于2003年在中國嶄露頭角。當前階段，國內設計院、建筑施工方及房地產企業開發商也意識到BIM技術的強大優勢及其在全生命周期中的重要作用，逐步開始使用BIM技術作為指導工具。

但值得一提的是，雖然BIM技術在建筑工程各階段應用已展現了較大的優勢，但是對于國內設計行業而言，改變傳統使用計算機輔助技術（Computer Aided Design，CAD）的慣例來使用BIM技術，仍存在較大的發展阻礙。由于BIM技術前期投入較大，且在使用的過程中缺少和其他軟件模型集成的接口，因而當前較多的設計單位集中于在施工圖設計階段使用BIM技術進行綜合管線的碰撞檢查、數據信息的統計測算、基于BIM實現協同工作，在建筑前期方案設計階段和初步設計階段還是依賴于CAD、Sketchup、3D max等傳統的設計流程工具，但是BIM技術的優勢及應用價值完全可以彌補其在高資金投入的缺陷，同時國內相關軟件公司意識到BIM的重要性已開始針對性的開發與BIM軟件連接的接口，為了對當前BIM使用狀況提出建設性的意見，推動BIM技術的應用，本文將在下一章節分析BIM在建筑設計各階段的應用要點。

二、BIM技術在建筑設計階段的應用

（一）BIM技術在方案設計階段的應用

方案設計階段是根據建筑需要進行平面和立面的設計[3]。BIM技術在建筑方案設計階段應用點主要包括以下四點：（1）借助BIM技術，設計者和管理者可以在不同的設計軟件中進行比對，挑選出最滿意的建筑設計方案，并通過三維可視化特性及參數化功能及時的修改選定的設計方案，使其達到設計標準[4];（2）在進行建筑方案比對的過程中，各方還可以利用BIM技術的可視化性進行三維視圖漫游，直觀的查看設計師的建筑設計理念及成果，便于對方案的掌握和理解;（3）在建筑方案設計階段，建筑設計師需要針對BIM模型不同方位進行日照、采光、通風等性能設計模擬，確保該建筑物光照通風方案的合理性，而BIM技術恰恰能夠滿足這些需求，開展建筑模型的性能模擬分析，幫助設計師進行BIM模型的優化[5];（4）在施工場地勘測的工作中，BIM技術也可以發揮較大的作用。設計人員可以將BIM技術和地理信息系統（Geographic Information System，GIS）相結合，綜合考察施工現場的地形地質狀況，為建筑方案的設計提供詳細的參考信息。

（二）BIM技術在初步設計階段的應用

初步設計階段在確定方案后開始，是設計完整施工圖紙的基礎。在初步設計階段，各專業的設計人員需要開展協同設計，對生成的建筑信息模型進行初步的檢查和審核，范圍涉及建筑物內部空間設計效果和建筑外部環境的設計，其中有關BIM技術的主要應用點包括以下三個部分：（1）建筑設計師需要對方案設計階段建立的三維BIM模型進行細化和精細化建模，達到進一步完善的效果。同時協調各專業模型的平面、立面、剖面檢查;（2）強化建筑、結構、機電、景觀等專業模型的協同及三維可視化設計，通過BIM模型中的參數化和幾何信息強化各專業數據信息互通[6];（3）利用BIM技術完成初步的管線綜合碰撞檢查，并根據碰撞檢查的分析報告，修改并優化三維模型，達到初步設計的模型深度要求。

（三）BIM技術在施工圖設計階段的應用

建筑施工圖設計階段是建筑設計模型最終定型階段，是建筑設計過程中重要的部分。在該階段的BIM技術應用點主要包括以下四點：（1）建筑、結構、機電等各專業三維模型細節詳情建模以及各專業模型的整合。在方案設計階段和初步設計段，建筑設計師都需要根據甲方及模擬分析效果進行設計方案的改進，這就意味著已構建的三維建筑模型也需要根據這些需求進行調整和修改，逐步深入細化，達到最終滿意的效果。對于完成的各專業BIM模型還需要整合在一起，這需要借助BIM實現各專業的協同合作[7]。（2）在施工圖設計階段建筑設計師可利用Navisworks及Revit等BIM技術軟件，進行管線綜合的碰撞檢查和凈空分析，檢查分析結果可供設計師參考進行模型調整并對不合理之處進行修改，最終完成整個建筑設計過程，為后續設計圖紙出圖將圖紙提交施工單位提供基礎。（3）不光如此，BIM技術還能夠根據三維可視化模型生成二維圖紙，包括平面圖、立面圖、剖面圖、大樣詳圖等圖紙文件，一旦模型發生變化，軟件能夠自動更新模型信息和相關的圖紙文件。與傳統的CAD出圖相比，BIM技術能夠強化各專業圖紙獨立性，降低圖紙多次修改的情況，有效的保障出圖的速度及準確性。

三、結語

本文首先介紹了BIM技術的基本概念，然后對其發展現狀進行研究，主要分析了當前BIM技術在國內設計單位應用現狀，最后本文對BIM技術在建筑方案設計階段、初步設計階段、施工圖設計階段的具體應用方面進行了簡要的研究和分析。在建筑設計的各階段，有些狀況是難以？用圖紙解決的，但是隨著BIM技術的不斷發展，這種困難可以被逐漸克服。通過這樣的研究，可以加深建筑者和管理者對BIM技術的理解和掌握，促進BIM技術在建筑設計中的應用，提升我國的建筑行業的設計水平。因此，在未來的研究過程中，建筑行業的相關設計人員及管理人員要注重對BIM技術的理解及掌握，這樣才能保證建筑設計變得更加優化、合理，避免不必要的時間和成本損失。

參考文獻：

[1]趙國華.BIM技術在建筑設計中的應用研究[J].居業，2016，（03）：41-42.

[2]程晶，肖毅，歐洋.BIM技術在計算機輔助建筑設計中的應用與思考[J].建材與裝飾，2016，（07）：173-174.

[3]白庶，張艷坤，韓鳳等.BIM技術在裝配式建筑中的應用價值分析[J].建筑經濟，2015，（11）：106-109.

[4]張立華.BIM技術在建筑設計階段的模型構建研究[J].現代電子技術，2016，（39）：113-117.

[5]李超.BIM技術在建筑設計階段的應用研究[J].工程技術：文摘版，2016，（07）：00070-00070.

[6]云朋，吳海斌.BIM與建筑的生態節能分析與設計[J].時代建筑，2013，（02）：44-47.

[7]楊志敏，李惠玲，徐曉晴等. BIM技術在建筑工程設計與施工階段中的應用價值[J].建筑與預算，2017，（03）：5-9.

（作者單位：湖北省武漢市第三中學）