基于BIM計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化研究

王 丹

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000）

1 引言

BIM技術(shù)是以建筑工程相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立的一種模擬仿真模型。BIM技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為建筑行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了重要的輔助作用，是建筑設(shè)計(jì)的又一次革命。它不但彌補(bǔ)了傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)過程中的不足，而且將整體建筑設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)程度提升到了一個(gè)新高度。目前，BIM技術(shù)普遍應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)中，其三維模擬作用為建筑設(shè)計(jì)的各方面參數(shù)提供了更科學(xué)的參考，促使建筑設(shè)計(jì)更科學(xué)、穩(wěn)定，極大地提升了設(shè)計(jì)效率以及建筑施工的整體質(zhì)量。BIM技術(shù)的優(yōu)勢在于自動(dòng)生成數(shù)據(jù)文檔、設(shè)計(jì)圖紙，并對建筑數(shù)據(jù)相關(guān)信息進(jìn)行智能分析與處理、自動(dòng)變更和調(diào)整數(shù)據(jù)，大大降低了人力成本。

2 BIM概述及其對建筑設(shè)計(jì)的影響

建筑信息化模型（BIM）作為信息模型，會(huì)根據(jù)工程項(xiàng)目的不同階段將整個(gè)工程的信息、資源等集中在該模型中，為施工方提供參考。BIM在三維數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)上對模型進(jìn)行構(gòu)建，充分展示建筑物的多種信息，確保設(shè)計(jì)方與施工方所接收到的信息一致，協(xié)同各專業(yè)參與方工作，降低了工程建造成本，為保質(zhì)保量完成工程打下基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工的一體化。

BIM技術(shù)借助數(shù)字化信息將建筑表達(dá)出來，通過電子模型保存全部的真實(shí)建筑信息，結(jié)合目標(biāo)的CAD功能，在建筑材料轉(zhuǎn)化中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，根據(jù)需要生成BIM應(yīng)用體系。BIM技術(shù)突破了簡單的二維幾何應(yīng)用格局限制，在空間上完成平面圖形構(gòu)成的基本格局的立體化，通過對點(diǎn)線之間的連接與組合，將建筑物整體轉(zhuǎn)換為更有立體感的建筑物整體。BIM技術(shù)在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中能形象地描述、存儲(chǔ)各種建筑工程信息，方便建筑各參與方后續(xù)使用。如圖 1所示，借助應(yīng)用系統(tǒng)中的其他相關(guān)程序即可實(shí)現(xiàn)建筑物對象化，應(yīng)用系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上對建筑對象編碼，通過編碼方式完成對建筑設(shè)計(jì)全面、數(shù)字化的描述和其對象的合法定義，最后完整地表達(dá)出數(shù)字化的建筑信息屬性。通過整個(gè)流程實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化，使建筑設(shè)計(jì)更科學(xué)合理，為工程設(shè)計(jì)的實(shí)施階段奠定高效益、高質(zhì)量的基礎(chǔ)。BIM技術(shù)可廣泛應(yīng)用于綠色建筑、住宅建筑、高層建筑等建筑工程，主要應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)，指導(dǎo)建筑施工、制定科學(xué)的建筑方案和施工戰(zhàn)略以及管理建筑施工過程等方面，BIM技術(shù)將計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)推向新的舞臺(tái)。

圖1 虛擬建筑模型信息共享

3 BIM技術(shù)輔助建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化的策略

BIM在計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題，在BIM技術(shù)支撐下，數(shù)字技術(shù)也逐漸成熟，帶動(dòng)了現(xiàn)代化建筑的精細(xì)化發(fā)展。

（1）優(yōu)化虛擬模型的構(gòu)造。BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，減輕了建筑師的工作壓力，借助BIM軟件構(gòu)造建筑虛擬模型，便可通過該模型查看各種建筑信息。在模型使用中，可通過多角度分析建筑工程的整體效果，確保建筑工程的空間感，使建筑設(shè)計(jì)更人性化，完成對建筑設(shè)計(jì)思路的理論驗(yàn)證和科學(xué)分析，且設(shè)計(jì)的變化可通過屏幕實(shí)時(shí)顯示。

（2）優(yōu)化圖紙生成過程。在傳統(tǒng)工作過程中，圖紙是獨(dú)立存在的，需要對各個(gè)圖紙進(jìn)行組裝才能呈現(xiàn)建筑的整體效果圖，加大了項(xiàng)目實(shí)際開展過程中圖紙修改的難度，造成人力等資源的浪費(fèi)。BIM技術(shù)的應(yīng)用則從根本上解決了圖紙層面上的難題，通過結(jié)合虛擬模型的相關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)圖紙的自動(dòng)生成。

（3）優(yōu)化數(shù)據(jù)分析過程。傳統(tǒng)狀態(tài)下，CAD中的圖像處于靜止?fàn)顟B(tài)，數(shù)據(jù)分析的難度非常大，很難完成數(shù)據(jù)的整體模擬。而BIM技術(shù)可以建立起整體虛擬建筑模型，在模擬軟件中輸入大量數(shù)據(jù)信息，根據(jù)建筑物的基礎(chǔ)構(gòu)造進(jìn)行建筑相關(guān)性能的分析，更高質(zhì)量完成建筑物空間效果的模擬。在BIM輔助數(shù)據(jù)分析的實(shí)踐中將降低成本、節(jié)省資源、提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度。

4 BIM技術(shù)輔助建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化的運(yùn)用

BIM技術(shù)的優(yōu)勢和特點(diǎn)在計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)中比較突出，奠定其被廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)，且在完善或更新設(shè)計(jì)理念的整個(gè)過程中更注重建筑設(shè)計(jì)綜合功能的實(shí)現(xiàn)。因此，在BIM計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)過程中，只要做好科學(xué)規(guī)范，就能更好地實(shí)現(xiàn)其功能。本文主要介紹BIM技術(shù)在分析建筑場地、規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)、論證建筑方案、建筑的三維可視化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

（1）為了更好地分析建筑場地的情況，作出準(zhǔn)確判斷，在BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注重與其他系統(tǒng)的融合，如GIS地理信息系統(tǒng)能起到很好的協(xié)調(diào)作用，建筑場地的規(guī)?；l(fā)展需要實(shí)現(xiàn)建筑物空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)建模。要做好施工前期工作，合理規(guī)劃建筑項(xiàng)目，充分運(yùn)用建筑場地，根據(jù)地理?xiàng)l件評估場地優(yōu)勢，結(jié)合周圍建筑布局的基本條件綜合分析建筑場地，科學(xué)規(guī)劃建筑項(xiàng)目的場地。

（2）增強(qiáng)建筑方案規(guī)劃的科學(xué)性。BIM技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用中，可有效節(jié)省工作時(shí)間，提高設(shè)計(jì)人員的工作效率，主要體現(xiàn)在借助三維空間分析復(fù)雜空間這一創(chuàng)新上，如BIM技術(shù)在建筑形體設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，功能不同的建筑物需要不同的流線組織、不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能布局。為了詳細(xì)了解各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，可配合使用 AC16與Ecotect。首先，建立不同意向方案的形體概念模型。其次，對不同方案中的日照輻射、風(fēng)等影響因素建立比較基礎(chǔ)。最后，分析不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)，輔助建筑師作出正確判斷，高質(zhì)量完成建筑形體的設(shè)計(jì)。

（3）在建筑設(shè)計(jì)空間有效性的評估過程中應(yīng)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對建筑方案的科學(xué)論證。在BIM工作平臺(tái)的綜合性應(yīng)用中，使用者可根據(jù)使用過程中發(fā)現(xiàn)的問題提出反饋信息，全面展示建筑項(xiàng)目的相關(guān)問題，大大降低決策的時(shí)間成本。此外，建筑設(shè)計(jì)人員在虛擬建筑模型的設(shè)計(jì)中，可通過在分析軟件中導(dǎo)入相關(guān)的性能去分析建筑性能，綜合提升服務(wù)質(zhì)量。

（4）完成建筑工程三維可視化設(shè)計(jì)的應(yīng)用。三維可視化設(shè)計(jì)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是BIM技術(shù)最大的特征和優(yōu)勢。設(shè)計(jì)過程可視化優(yōu)化了建筑設(shè)計(jì)的流程，使設(shè)計(jì)人員通過三維模型更全面地統(tǒng)籌建筑設(shè)計(jì)過程中各方面的參數(shù)，降低設(shè)計(jì)難度，兼顧設(shè)計(jì)的美觀性與高效率。利用建筑信息的直觀顯示，業(yè)主可參與設(shè)計(jì)過程，建筑用戶則可通過建筑師對實(shí)際情況的分析，結(jié)合三維模型中建筑內(nèi)容的直觀展現(xiàn)，隨時(shí)了解自己實(shí)際的投資和收獲情況，打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中業(yè)主與建筑師之間的技術(shù)性障礙，使建筑設(shè)計(jì)更快更好地落地實(shí)施。建筑設(shè)計(jì)人員與三維可視化設(shè)計(jì)工具的有效結(jié)合，逼真地模擬現(xiàn)實(shí)情況，促使更好地完成設(shè)計(jì)工作。

在BIM計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，一定要做好現(xiàn)場場地的分析，合理設(shè)計(jì)建筑方案，借助三維可視化建筑模型體現(xiàn)建筑方案的科學(xué)性，注重建筑設(shè)計(jì)和施工的規(guī)范化，并積極參與建筑的實(shí)際運(yùn)營中，全面提高建筑行業(yè)綜合效益。

5 結(jié)語

綜上，BIM計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)雖能節(jié)約建筑設(shè)計(jì)時(shí)間，提高建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量，在整個(gè)建筑行業(yè)的應(yīng)用中創(chuàng)造社會(huì)效益，但在實(shí)際應(yīng)用中，仍然存在很多不足。在未來的研究中，應(yīng)重視BIM技術(shù)與其他軟件的有機(jī)結(jié)合，以及與建筑設(shè)計(jì)師優(yōu)質(zhì)高效的互動(dòng)，進(jìn)一步提升BIM計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)的能力，推動(dòng)現(xiàn)代化建筑設(shè)計(jì)的全面發(fā)展。