參數(shù)化BIM建筑設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用研究

張苗

摘 要 本文主要結(jié)合實(shí)際情況從BIM技術(shù)的相關(guān)概述出發(fā)，對(duì)BIM參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和具體的應(yīng)用等方面進(jìn)行了重點(diǎn)闡述，僅供參考。

關(guān)鍵詞 建筑設(shè)計(jì);參數(shù)化BIM;聯(lián)動(dòng)性

BIM即建筑信息模型，以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建設(shè)項(xiàng)目各個(gè)階段的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，是項(xiàng)目實(shí)體的物理和功能特征的數(shù)字表示。BIM技術(shù)的出現(xiàn)恰好迎合了異形建筑的設(shè)計(jì)和建造，促使二維設(shè)計(jì)向三維參數(shù)化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，使得設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率有了顯著提高，這對(duì)于建筑行業(yè)來(lái)說(shuō)是一次真正的參數(shù)化、信息化革命。

1BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是用于建筑設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中的一種參數(shù)化信息工具，通過(guò)數(shù)字信息模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，將工程項(xiàng)目全生命周期中各個(gè)階段的工程信息、過(guò)程信息和資源信息集成在同一個(gè)模型中，形成一個(gè)具有建筑項(xiàng)目全方位信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，隨著模型的不斷改進(jìn)，工程信息的所有參數(shù)都儲(chǔ)存在模型數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，使得模型信息更加豐富完整，工程各參與方能夠?qū)δＰ蛿?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行信息的插入、提取、編輯、更新等，以滿足相應(yīng)的工作需要。BIM技術(shù)可應(yīng)用于從設(shè)計(jì)到施工再到運(yùn)營(yíng)貫穿整個(gè)工程項(xiàng)目全生命周期的一體化管理，其核心就是建立一個(gè)由計(jì)算機(jī)三維模型及其屬性所構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)應(yīng)用軟件對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用，完成模型信息與各專業(yè)之間數(shù)據(jù)的共享與傳遞，將同一平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享應(yīng)用于項(xiàng)目的各環(huán)節(jié)[1]。

2BIM參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)

2.1 模型信息的集成性和聯(lián)動(dòng)性

BIM模型是一個(gè)數(shù)字化的整體文件，綜合了各專業(yè)的設(shè)計(jì)信息。在基于BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中，各專業(yè)的設(shè)計(jì)信息最終通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)收集在模型當(dāng)中，任何設(shè)計(jì)信息的變更都只需要在此模型基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，使修改的關(guān)聯(lián)性大大加強(qiáng)。如果出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更，所有的數(shù)據(jù)信息都會(huì)自動(dòng)的在模型中進(jìn)行修改，隨之各種平面圖、立面圖、結(jié)構(gòu)圖也會(huì)關(guān)聯(lián)更新，省去了大量校正檢核所需要的時(shí)間，也減少錯(cuò)誤和遺漏的可能性。其次，實(shí)體模型不同于表面模型或線框模型。它不僅具有直觀的可視化信息，如2D或3D幾何體，建筑構(gòu)件單元的其他屬性信息，如成本、用料、重量也會(huì)附加到其上。在整體層面上，BIM包含了工程的完整信息，包括設(shè)計(jì)信息、加工制造信息、施工信息和維護(hù)信息等，這些屬性信息都是與模型復(fù)合關(guān)聯(lián)的。

2.2 模型信息的一致性和協(xié)調(diào)性

BIM技術(shù)不僅可通過(guò)3D協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和建模，還可以輕松獲取準(zhǔn)確的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、工程量等指標(biāo)。模型對(duì)象可以在不同階段可以進(jìn)行修改和擴(kuò)展，無(wú)須重新創(chuàng)建，且項(xiàng)目各相關(guān)方可以隨時(shí)共享信息，有利于信息的傳遞與更新。避免各階段信息傳遞過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，幫助各方參與者更有效的處理形體和構(gòu)件的設(shè)計(jì)與表達(dá)。協(xié)調(diào)性是BIM技術(shù)的主要特點(diǎn)之一。在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，無(wú)論是施工單位，還是業(yè)主或設(shè)計(jì)單位，都需要協(xié)調(diào)及配合工作。比如在設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)由于各專業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)溝通不到位，管道與結(jié)構(gòu)沖突，各房間冷熱不均，預(yù)留洞口尺寸不對(duì)等等情況。這些矛盾沖突只有在問(wèn)題出現(xiàn)后在進(jìn)行解決，不但影響施工質(zhì)量，還會(huì)影響施工進(jìn)度。BIM技術(shù)可以在建造前期對(duì)各專業(yè)的布置問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)綜合，減少不合理的變更方案，并提出合理有效的解決對(duì)策。

2.3 模型信息的模擬性和可視化

為了能夠以視覺方式表達(dá)專業(yè)設(shè)計(jì)流程，BIM無(wú)疑是最佳選擇。由于BIM模型空間在視覺上可見，因此建筑建模與結(jié)構(gòu)建模同時(shí)進(jìn)行，可視化可以幫助和確定專業(yè)項(xiàng)目的工作范圍，促進(jìn)專業(yè)的性能分析和審查，平衡合理性與造價(jià)，快速準(zhǔn)確的完成異形構(gòu)件的加工建造，并保證質(zhì)量與速度。同時(shí)，能夠提高不同工種交叉作業(yè)時(shí)的空間、時(shí)間利用，所有過(guò)程都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行，有助于減少工作流程的沖突。

BIM對(duì)異形建筑可視化的需求主要是復(fù)雜節(jié)點(diǎn)研究和施工模擬，利用BIM可視化特性將復(fù)雜構(gòu)造節(jié)點(diǎn)全方位呈現(xiàn)，通過(guò)對(duì)重難點(diǎn)部分進(jìn)行可建性模擬，進(jìn)行施工方案分析優(yōu)化，所見即所得，信息相互關(guān)聯(lián)，聯(lián)動(dòng)修改，極大地節(jié)省了人力與時(shí)間成本[2]。

3BIM參數(shù)化設(shè)計(jì)在建筑中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于設(shè)計(jì)復(fù)雜的建筑形體

在設(shè)計(jì)之初，參數(shù)化技術(shù)強(qiáng)大的表面建模能力為項(xiàng)目的概念體量提供靈活且嚴(yán)格的形體控制算法，便利的修改、調(diào)整功能使其成解決異形建筑設(shè)計(jì)和施工問(wèn)題的有效手段。通過(guò)算法來(lái)嘗試不同的參數(shù)組合以便獲得最佳解決方案，并在視覺誤差允許的情況下，盡可能地用單曲面代替雙曲面板。通過(guò)分析板塊搭建是否合理，對(duì)不光滑平順的部分進(jìn)行擬合以滿足加工安裝需求，并調(diào)整整個(gè)設(shè)計(jì)階段所存在的問(wèn)題，利用計(jì)算機(jī)算法來(lái)處理煩瑣耗時(shí)的機(jī)械邏輯運(yùn)算，降低造價(jià)。同時(shí)，參數(shù)化BIM建立的模型具有設(shè)計(jì)效果可視化、模型效果可檢驗(yàn)、模型數(shù)據(jù)可指導(dǎo)施工的優(yōu)點(diǎn)，可展現(xiàn)2D設(shè)計(jì)圖紙無(wú)法提供的認(rèn)知角度和視覺效果。

3.2 設(shè)計(jì)綜合管線

伴隨著我國(guó)建筑工程的不斷發(fā)展壯大，建筑工程也有單一化向多元化方向進(jìn)行發(fā)展，所以也就造成了管線設(shè)計(jì)難度有所提升，基于此，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員比要不斷提高自身的設(shè)計(jì)技術(shù)水平才能夠更好地確保其質(zhì)量，避免出現(xiàn)管線相互碰撞的現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)以往的綜合管線設(shè)計(jì)來(lái)看存在諸多弊端，極其難以發(fā)現(xiàn)管線出現(xiàn)交叉的情況，但是通過(guò)利用BIM技術(shù)卻能夠很好地將此問(wèn)題得以解決，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)管線出現(xiàn)相互交叉的情況。

3.3 優(yōu)化消防設(shè)計(jì)

近年來(lái)，高層建筑數(shù)量越來(lái)越多，部分地區(qū)甚至出現(xiàn)超高層建筑。如果沿用以往的設(shè)計(jì)模式。方案很難達(dá)到建筑消防要求。利用BIM技術(shù)優(yōu)化建筑的消防性能，能有效提高消防設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。在對(duì)消防設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，BIM技術(shù)可模擬煙氣擴(kuò)散時(shí)間、建材耐燒極限、人員疏散時(shí)間及疏散距離等，從而設(shè)計(jì)出先進(jìn)、科學(xué)的消防設(shè)計(jì)方案，切實(shí)保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)強(qiáng)調(diào)各建筑構(gòu)件的屬性信息管理及信息數(shù)據(jù)自動(dòng)傳遞，而參數(shù)化技術(shù)更側(cè)重控制幾何形體和邏輯算法關(guān)系，兩者的結(jié)合已經(jīng)成為建筑行業(yè)發(fā)展的必然選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝娜.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)階段基于參數(shù)化模型的研究與應(yīng)用[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2019，（01）：16-19.

[2] 張君.基于參數(shù)化技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)方法[J].建材與裝飾，2018，（11）：67.