BIM 技術在建筑工程設計中的運用優(yōu)勢

席新元

（中鐵十九局集團電務工程有限公司，北京 100076）

0 引言

隨著建筑行業(yè)的高速發(fā)展，提高了建筑市場競爭的激烈程度，并對建筑工程設計提出更高的要求。為了提高建筑企業(yè)的核心競爭力，要不斷優(yōu)化建筑工程設計，提高建筑工程設計的合理性。BIM 技術是一種先進的工程設計數據化工具，通過建筑數據化與信息化模型整合，傳遞項目全生命周期中的建筑信息，形成可視化建筑模型，幫助設計人員發(fā)現建筑工程設計中的缺陷和不足之處，加以糾正，提高建筑工程設計的科學性和準確性。在建筑工程設計中，要正確認識到BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術的運用優(yōu)勢，及時將BIM 技術引入到建筑工程設計中，優(yōu)化建筑工程設計方案，提高設計質量，進而保證建筑工程綜合質量的提升。

1 BIM 技術在建筑工程設計中的運用優(yōu)勢

1.1 可視化

針對建筑工程設計，BIM 技術在實際應用中具有可視化特征，施工圖紙中主要通過線條繪制的方式表達各個構件的信息，而實際工程構造形式就需要建筑建設人員進行想象。引入BIM 技術后，為建筑工程設計提供可視化思路，利用線條式構建三維立體實物圖形，呈現直觀的立體模型，傳統(tǒng)設計方法中也可以提供設計方案效果圖，但其中缺少構件大小、具體位置等信息，各個構件中無反饋性與互動性。應用BIM 技術后，提供可視化效果，可以呈現出各個構件中的互動性與反饋性關系，并實現整個設計過程的可視化，這種可視化結果可以通過效果圖或是報表等方式呈現，使得建筑工程設計中的溝通、交流和決策均基于可視化環(huán)境進行開展，提高設計效率。

1.2 協調性

協調是建筑工程設計中的重要工作之一。在建筑工程建設中，無論是設計單位、施工單位或是業(yè)主都需要相互協調、配合，推動建筑工程項目的開展。一旦工程建設項目實施中遇到了困難或者是問題，都要組織相關人員或單位進行討論和協調，分析問題發(fā)生的原因，及時提出解決方案，做出變更或是制定補救措施等決定。在建筑工程設計中，常出現由于設計人員間溝通不良或而造成的專業(yè)碰撞問題，例如，暖通專業(yè)管道安排布設中，由于施工圖紙沒有對各個專業(yè)進行綜合繪制，而是本專業(yè)繪制本專業(yè)的施工圖紙，使得工程設計中，特別是在管線布置中，常發(fā)現結構或構件對管線敷設造成阻礙，這種碰撞問題一旦出現后只能事后解決，無法在事前發(fā)現。在應用BIM 技術后，由于BIM 具備協調性服務，可以有效避免這一問題的發(fā)生。在BIM 技術應用中，通過構建建筑信息模型，在建筑工程設計階段就發(fā)現了各個專業(yè)碰撞問題，并采取協調處理的方法，形成協調數據，解決各個專業(yè)間的碰撞問題，保證各個專業(yè)的協調性，提高建筑工程設計的科學性和合理性。

1.3 模擬性

模擬性并不單指建筑物模型的模擬設計，還包括對真實操作過程的模擬設計。在建筑工程設計中應用BIM 技術，可以對設計關鍵部位或者是隱蔽工程進行模擬實驗，包括節(jié)能模擬、日照模擬、緊急疏散模擬以及熱能傳導模擬、形成4D 模擬方案，按照施工組織設計，對整個施工過程進行模擬，及時發(fā)現施工過程中的薄弱環(huán)節(jié)，呈現施工工藝產生的效果，進而完善建筑工程施工方案，對真實施工進行指導。與此同時，基于實體模型上，加強建筑工程的造價控制，可以達到5D 模擬的效果，不僅對施工方案、設計方案進行有效控制，還可以控制建筑工程的造價成本。并在后期運營中，模擬日常緊急情況的應急處理方案，特別是在地震過程中或者是發(fā)生火災過程中，可以模擬逃生方案，為各個方案的制定提供決策依據。

1.4 優(yōu)化性

從本質上看，建筑工程設計過程就是一個不斷優(yōu)化的過程，而BIM 技術在實際應用中，具有優(yōu)化性優(yōu)勢。通過BIM 技術的應用，可以做到更好的優(yōu)化，但這種優(yōu)化必須會受到信息、時間以及復雜程度的約束。信息不準確，優(yōu)化處理結果就不合理，在BIM 模型建立中必須要輸入準確的建筑物存在信息，具體為幾何信息、規(guī)則信息以及物理信息等，還包括建筑物建成以后的實際存在信息。復雜程度較高時，設計人員自身能力無法掌握全部的信息，要利用科技、科學技術與設備的輔助，而這種復雜程度一旦超過設計人員自身的能力極限，通過BIM 技術和相關的優(yōu)化工具，就可以對復雜項目進行優(yōu)化處理，這就塑造了BIM 技術應用的優(yōu)化性運用優(yōu)勢。

1.5 可出圖性

在建筑工程設計中，運用BIM 技術可以構建BIM 建筑信息模型，對建筑設計圖紙和構件加工圖紙進行繪制，還可以對建筑物進行協調、模擬和優(yōu)化，并形成各個專業(yè)圖紙和深化圖紙，提高工程表達的詳細性和具體性，呈現效果更加直觀，有效提高建筑工程設計的合理性和針對性。

2 BIM 技術在建筑工程設計中的運用途徑

2.1 優(yōu)化結構設計改進方案

在建筑結構性能分析中，針對結構設計改進環(huán)節(jié)，可以運用BIM 技術對需要改進的特定結構件進行選定，實現建筑平面結構的隱式設計，構建需要改進部分的建筑數據模型，進而保證其穩(wěn)定性，無需對其他部分進行更改，提高建筑工程設計效率。設計人員可以運用BIM 軟件，對建筑結構性能進行分析和計算，使得建筑結構性能滿足設計要求和質量標準，提高建筑結構分析的準確性和效率。特別是在地下室結構分析中，通過BIM 技術對地下室管線鋪設線路進行規(guī)劃設計，防止管道碰撞問題，節(jié)約大量的管材，一旦發(fā)現結構設計中存在缺陷或者不足的地方，可以運用BIM 技術進行緊急修復，不斷優(yōu)化建筑結構，提高建筑工程設計的有效性和科學性，達到最佳的優(yōu)化效果。

2.2 加強三維圖紙設計

在圖紙設計中，通過BIM 技術可以實現三維圖紙設計，通過對建筑物三維影響分析，設計人員可以在短時間內實現建筑物設計的評估，一旦發(fā)現設計方案存在的問題，可以及時更改，不會由于設計方案的更改而影響勞動力成本與材料成本的核算，保證建筑工程設計的有效性。在圖紙設計中運用BIM 技術，可以解決傳統(tǒng)建筑設計中的缺陷和不足，這是由于該信息技術可以提供準確的數字信息，在圖紙設計中可以確定施工工藝和施工工序是否合理，為后續(xù)的建筑工程施工開展提供關鍵指標和準確信息，降低施工難度，對施工中可能發(fā)生的錯誤進行預見性判斷，制定預防措施，進而有效提高建筑工程的綜合質量。

2.3 加強鋼結構設計

就當前建筑行業(yè)發(fā)展而言，大型結構多以鋼結構為主，這就增加了建筑工程設計難度，提高了建模建筑信息模型構建的復雜性。在建筑工程設計中，不僅要明確個體鋼制零件間的連接方式，還要明確梁和梁之間的連接方式，為了提高連接部件設計合理性，設計人員必須要對連接元件的特性與參數進行深入分析，明確射線與列元素，并掌握連接部件執(zhí)行后的信息函數。在這樣的情況下，設計人員可以運用BIM 技術，對鋼構件參數進行有效調整，通過BIM 系統(tǒng)自動更新鋼質零件間或是梁和梁間的間距，進而得出最合理的設計方案，提高鋼結構設計的綜合水平，保證鋼結構的合理性和穩(wěn)定性。例如，在上海白玉蘭廣場工程建設項目中，在設計階段就運用了BIM 技術，除了大大提高了施工效率之外，BIM 技術的應用還節(jié)省了大量的鋼材，使得裝備得到重復利用，特別是在建設前期利用BIM 技術進行建筑信息模型的構建，在設計模擬中對鋼平臺進行模塊化和標準化處理，解決傳統(tǒng)設計方案中，由于平臺支撐鋼柱布設在墻體內而造成的鋼材浪費問題，實現施工成本的控制。

2.4 細節(jié)設計和處理

在建筑工程設計中，設計人員必須要注重細節(jié)問題，因為細節(jié)決定成敗，任何設計細節(jié)上的問題都可能影響到建筑工程的質量和安全性。在傳統(tǒng)建筑工程設計中，主要傾向于對建筑工程整體控制，而在細節(jié)中經常會出現各種紕漏和缺陷，這也是導致建筑工程質量低的原因。對此，在BIM 技術應用中，除了可以對建筑工程進行整體控制，設計中還可以對每個設計環(huán)節(jié)及細節(jié)進行有效優(yōu)化。由于BIM 系統(tǒng)可以獲取大量詳細的建筑數據模型，使得走廊或是樓梯尺寸等參數符合設計要求。

從另一方面上看，BIM 技術在實際應用中具有極強的協調性功能，可以為設計人員提供動態(tài)化信息數據，包括施工中可能發(fā)生的問題，利用BIM 技術預先進行施工中薄弱環(huán)節(jié)的控制和問題的避免，加強與施工人員的溝通，促進各個部門間的協作與配合，提高建筑工程設計的綜合水平。

3 BIM 技術應用在建筑工程設計的保障措施

在建筑工程設計中，為了發(fā)揮BIM 技術的運用優(yōu)勢，要求設計人員要加強對BIM 技術的認識和了解，在設計中積極引入BIM 技術，不斷提高自我認識和自身建設，拓展BIM 技術專業(yè)知識，保證在設計過程中對BIM 技術可以達到靈活運用的目的。就當前而言，BIM 技術和設計管理融合還存在一些阻礙，一是認知程度不夠，二是人力資源配置不合理。由于大型建筑工程項目和復雜性建筑工程項目數量逐漸增多，使得建筑工程設計中面臨的挑戰(zhàn)更大，這就要求設計人員要積極主動地探索更為有效的設計技術與設計方法，合理使用BIM 技術，進而提高建筑工程設計效率。另一方面，設計人員要不斷加強自身技術水平，強化計算機操作能力與BIM 技術實踐能力，積極參與專業(yè)培訓活動和模擬訓練活動，了解BIM 技術的應用原理，促進BIM 技術和工程設計的融合，發(fā)揮BIM 技術的優(yōu)勢和價值。

4 結束語

在建筑工程設計中，為了保證設計方案的可行性，設計人員要運用BIM 技術，構建建筑信息模型，發(fā)揮出BIM 技術的運用優(yōu)勢，優(yōu)化結構設計改進方案，加強三維圖紙設計和鋼結構設計，做好細節(jié)設計與處理，進而提高建筑工程設計的有效性和科學性。