BIM 技術中的建筑設計

張瑞英 孫勝男 劉新超

(聊城大學建筑工程學院，山東 聊城252059)

1 BIM 技術

BIM技術指建筑信息模型(Building Information Modeling),是以建筑工程項目的各項信息數據為基礎, 通過仿真模擬建筑物的真實信息,通過三維建筑模型的創建,實現工程監理、物業設備管理、數字化加工、工程化管理等功能,可以促進工程項目團隊的信息交流,降低工程建設成本并提高建筑質量。在高速發展的信息化時代,各個行業都應用到了計算機,而BIM技術是一種新型的技術。在建筑設計中應用BIM,各種數據得到了精確的計算,大大提高了工作效率, 為建筑設計水平的提升奠定了堅實的基礎。

2 現狀

BIM的概念最早在美國提出,后傳到歐洲,最終在東方國家得到發展[1]。BIM技術在我國起步較晚,但是有極大的發展空間和趨勢,BIM技術在我國建筑行業被成為“第二次技術革命”[2]。2011 年5 月,城鄉住房建設部提出五年內普及BIM技術的目標,實現我國建筑工程的現代化、信息化、科學化管理和應用。近幾年內,國家和各級地方政府相繼提出相關政策,為BIM技術的發展創造了良好的環境。BIM技術涉及的專業和領域十分廣泛,例如水利、橋梁、建筑等。其中,建筑設計、施工、監管、運行和維護的各個階段將各種信息整理到一個模型信息庫中, 有效地實現了建筑工程技術人員的相互協作。

3 BIM 技術在建筑設計中的優勢

3.1 直觀形象

在傳統建筑設計工程中,設計人員根據業主的需求運用線條等各種手繪技巧進行建筑設計, 并根據業主的反饋進行反復修改。而BIM技術通過計算機技術將平面圖轉化為三維立體信息化模型,將建筑形象直觀生動形象地展示出來。同時,BIM技術同時還將建筑結構、管道線路等與建筑設計相結合,利用BIM的可視化將建筑設計及結構巧妙地呈現出來。

3.2 一體化

BIM技術在建筑設計中的應用能夠有效地減少并避免施工過程中的各項問題,實現建筑設計和結構設計、施工過程的信息化、一體化。建筑設計技術人員通過建立準確的三維模型,有效地減少因為各專業間缺乏有效的信息交流和共享所造成的設計返工與誤工,并大大提高了協同合作的效果與設計質量,有效地降低了項目預算和損失。

3.3 項目優化

BIM技術無法直接完成項目的優化, 但是可以為項目的優化提供強有力的支持和保障。時間、項目的施工狀況、建筑的復雜度等因素都會影響到項目的優化,BIM 可以綜合分析這些因素的影響,為項目的優化提供全面具體可實施性強的方案辦法。

4 BIM 技術在建筑設計中的應用

4.1 建筑效果可視

傳統的建筑設計展現在圖紙上, 無法直觀地展現出建筑的設計形象,各個數據無法全部精確地表達出來,而BIM技術可以通過建模、渲染、動畫制作直觀準確地展現建筑設計的立體形象[3]。在運用BIM技術進行快速建模時,重新建模后其整體建筑效果和動畫也會隨之改變,我們對其需要修改的部分進行分析,利用建筑模型通過反復推敲增加其合理性, 大大提高了建筑設計的效率。相比較于傳統的設計和繪圖軟件,BIM技術大大節約了建筑設計的時間和成本,提高了建筑設計的精準度和效率。

4.2 增強圖紙可施工性

BIM技術的應用可以有效地解決各專業模型的構建沖突和三維管線設計優化。BIM技術主要由Revit、犀牛等軟件構建三維模型, 模型將各構建的尺寸和位置關系、材質精確地表達呈現,并用相關軟件對已建成的建筑、結構、管線進行檢測,生成碰撞檢查報告,使建筑的施工得到保障,加強了各個部門人員的團結性、交流性和聯系,增強了建筑圖紙的可施工性。

4.3 綠色設計

現今, 建筑行業對于建筑全生命周期內的綠色低碳性能的要求明顯提高。在建筑設計過程中,BIM技術可以通過模擬建筑物在全生命周期內的能耗情況進行比較并改進設計方案, 根據既定的需要選擇最佳的建筑節能設計,優先選擇綠色低碳、生態環保的建筑設計方案,實現建筑在全生命周期的節能減排。

4.4 各專業之間的合作能力

建筑設計不僅僅是建筑外觀的設計,也涉及到水電、暖通、設備、結構的各個方面。以往的建筑設計往往是“流水線”,各專業技術人員按照程序完成某一項目[4]。BIM技術的應用構建了多專業協同合作的平臺, 縮短了各部門技術人員溝通交流和反饋的時間,大大提高了各部門技術人員團結工作的效率和質量。

5 BIM 技術在建筑設計的各個階段

5.1 建筑空間規劃

在建筑空間規劃時, 我們運用BIM技術對建筑用地的地形地塊進行坡度、坡向、等地形地貌分析,為復雜地形地塊區域內建筑物的分析提供了強有力的技術支持。BIM技術的可視化在建筑的空間規劃中起到了重要的作用, 相關技術人員通過三維立體信息化模型深化建筑設計,并對建筑進行道路流線、整體規劃、室內視線分析, 調節測試后確定出最佳的建筑空間規劃方案。

5.2 創建建筑模型

建筑模型是對建筑設計方案最直觀的體現, 是專業設計人員設計理念具象化的信息模型。在建筑設計過程中,建筑模型至關重要,建筑模型創建的合理程度直接決定建筑物的建設質量。三維模型設計軟件雖然可以將建筑物可視化, 但是其無法將眾多的信息都直觀地表達出來,缺乏可參考性和靈活性。建筑模型的創建是建筑設計的基礎, 在保證基礎穩固之后再將設計想法和設計理念融入其中, 并對建筑物的內外空間進行合理設計和全方位的分析,保證建筑模型創建地合理性和規范性。在建筑結構設計時必須要綜合考慮到傳統建筑設計的弊端, 建立參數化模型,將相關信息進行綜合管理和應用,使設計人員在建筑設計的基礎上進行改進,確保建筑設計的合理性,規范施工過程,提高建筑物設計的整體質量。

5.3 仿真技術應用

在建筑設計方案確定后,設計人員通過計算機仿真技術檢驗建筑物的各項指標是否滿足規范要求, 保證建筑物結構受力合理,在使用期限內保證其安全性,同時體現建筑設計綠色經濟可持續的特點。除此之外,建筑設計還應考慮到突發狀況的影響,例如短時間內受到巨大荷載作用或者地震等情況, 能夠降低相關作用對居民的影響。在設計中,利用BIM技術模擬演練建筑設計的方案,并結合仿真的結果改進建筑結構的受力情況[5],從各方面對結構狀態進行分析,提高建筑的抗震和抗撞擊能力。

6 缺陷

比起傳統設計, 建筑設計中應用BIM技術具有較多的優勢,但是在實際項目的運行過程中,BIM技術仍然存在很多弊端。

6.1 BIM 技術作為新型的建筑設計技術,在造型復雜、結構多變、多專業協作的工序復雜的工程中體現出明顯的優勢,但是在一些形體規則、結構設備布局簡單的項目中體現不出明顯的優勢。

6.2 BIM技術的應用需要相關的專業技術人員進行設計維護。在建筑設計過程中,每個階段都需要專業的技術人員操作,這標志著各部門所需要的人員必須具備較高的綜合素質能力,能夠熟練掌握BIM技術。

7 結論

BIM技術雖然在我國處于發展的初級階段,但有著廣闊的發展前景。其在建筑設計方面上的明顯優勢帶領著建筑行業向更加科學化、信息化、規范化、高效化的方向發展。國家應該大力支持鼓勵BIM技術的發展,順應帶進時代的潮流,為其在建筑設計行業的應用打下堅實的基礎。