BIM技術解讀及其對建筑設計的影響

朱鵬宇

摘 要：隨著信息時代的到來，BIM技術逐漸應用于建筑設計中，解決了許多復雜的設計問題。與傳統(tǒng)建筑設計方法相比，BIM在簡化設計過程、提高效率和質量、節(jié)約成本等方面具有明顯的優(yōu)勢。本文在概述BIM理論的基礎上，分析了BIM對建筑設計的重要影響，并探討了BIM在建筑設計中推廣和應用的主要障礙，以期在我國建筑設計領域得到更廣闊的應用，為BIM的更深入發(fā)展提供參考。

關鍵詞：BIM技術;建筑設計;技術解讀

一、BIM在建筑設計中的應用

隨著BIM的不斷推廣，BIM越來越多地應用于建筑設計、施工、運營管理乃至整個建筑生命周期的各個階段。建筑設計是項目的初始階段。BIM通過建立數(shù)字模型和工作流程來可視化、協(xié)調(diào)、模擬和優(yōu)化設計過程。建筑信息建模（BIM）廣泛應用于大型復雜的單體建筑，住宅建筑和體育場館，劇院，藝術中心等傳統(tǒng)商業(yè)建筑的設計。

1.方案設計階段：在BIM數(shù)字信息集成平臺的基礎上，對氣候環(huán)境、場地條件等進行全面分析，快速、高效地比較各種方案，確定最佳的場地規(guī)劃、總體布局和空間功能，并協(xié)助設計師做出準確的決策[1]。

2.初步設計階段：根據(jù)設計要求，進一步深化空間結構，建筑造型和結構形式，協(xié)調(diào)各專業(yè)方案的技術矛盾，建立立體模型[2]，為下一階段工作提供依據(jù)和指導文件。

3.專業(yè)管道集成階段：根據(jù)建筑物、結構和機電的碰撞檢測結果，改進BIM模型，協(xié)調(diào)系統(tǒng)之間的空間關系，解決與傳統(tǒng)設計模型難以解決的沖突。在綜合樓設計過程中，此過程更高效可靠。

4.施工圖設計階段：主要解決施工中的技術措施和工藝做法。該BIM模型可以直接繪制圖紙，為施工方案和施工提供一套完整的具有深度的實用施工圖紙。

5.設計表達階段：在BIM的干預下，通過渲染、動畫和建筑漫游來表達設計意圖。三維模型使人們能夠從多個角度觀察和體驗建筑，便于多方溝通、討論和決策。

二、BIM對建筑設計的影響

1、建筑信息模型對建筑設計的影響

1.1設計思路和方法

BIM對建筑設計行業(yè)的核心價值在于全新的設計思維和方法。傳統(tǒng)的CAD繪圖設計往往將建筑功能流線與空間形式之間的相互作用分離開來。建筑立面的三維空間形態(tài)通過建筑的三維建模與三維建模相結合，直接反映建筑的三維空間形態(tài)。對于復雜的建筑形式和外觀，參數(shù)控制使建筑設計更加多樣化。從過去的“計算機輔助系統(tǒng)”來看，BIM為建筑設計提供了強有力的技術支持”。

“繪圖”真正實現(xiàn)了“計算機輔助設計”，將建筑設計的重點從最終結果轉移到數(shù)字設計和施工過程。此外，設計師還可以很容易地獲得各種信息，如建筑性能、空間利用和成本估算。這種新思維貫穿于建筑設計的整個過程。各學科間緊密聯(lián)系的同步設計方法，不僅簡化了設計過程，而且提高了工作效率。它與傳統(tǒng)的基于單人的設計決策方法和線性工作順序完全不同。應用BIM技術改變了建筑面層形式的設計方法，使空間設計與內(nèi)外兼容簡單易行，加強了設計細節(jié)，提高了施工質量。項目贏得了業(yè)主的肯定和支持。設計團隊基本上放棄了傳統(tǒng)的二維設計軟件，BIM成為團隊技術應用的核心工具。

1.2設計工具

在BIM設計模式下，建筑信息模型在工具尺寸方面遠遠超過建筑圖紙。新的專業(yè)三維設計工具取代了CAD等二維設計工具，改變了傳統(tǒng)的繪圖方法。目前，BIM軟件主要由國內(nèi)軟件開發(fā)。從BIM模型的角度來看，BIM系列軟件可分為BIM建模軟件和使用軟件的BIM模型兩大類。前者主要包括核心建模軟件，原理圖設計軟件和具有BIM接口的幾何建模軟件;后者分為施工管理軟件，輔助分析軟件和仿真設計軟件。核心建模軟件主要應用于建筑，結構和機電設計三個階段。BIM系列軟件具有功能強大、使用方便、速度快、表達效果好、交互性強等特點。多個開放數(shù)據(jù)格式，如gbXML和LandXML，實現(xiàn)不同軟件之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息共享。隨著綠色可持續(xù)性概念的普及，基于BIM的建筑性能分析工具逐漸成熟，可以輔助建筑設計優(yōu)化和性能改進。例如，基于Revit的性能預測軟件可以對照明和能耗進行實時或基于云的分析。

1.3協(xié)作設計

建筑設計是多學科和多學科的交叉和融合，協(xié)同設計起著重要的作用。在傳統(tǒng)的CAD時代，由于缺乏統(tǒng)一的技術操作平臺，協(xié)作設計僅限于二維繪圖標準和文檔管理，無法解決由于溝通不暢或設計過程延誤而造成的協(xié)調(diào)問題[3]。BIM的應用使協(xié)同設計更加先進和一體化，使施工人員能夠實現(xiàn)行業(yè)，區(qū)域和同行之間的緊密合作，同步參與和合理整合，具體體現(xiàn)在以下三個方面：（1）多成員協(xié)同項目業(yè)主，設計方，施工方，運營商等各方參與文件交互，溝通等協(xié)同工作。設計師積極配合其他主要參與者不斷優(yōu)化設計方案;（2）多專業(yè)協(xié)作：建筑、結構、設備等所有專業(yè)。均以BIM協(xié)同管理平臺為基礎，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交互，避免不同專業(yè)之間的脫節(jié)，使協(xié)作更加有效;（3）各階段的協(xié)調(diào)：根據(jù)項目的實際情況，設計人員在BIM模型的基礎上實時組織修改原方案，改變智能聯(lián)動。省去了原理圖設計，初步設計和施工圖設計之間的繁重工作量，便于信息的快速傳遞和更新。BIM協(xié)同設計突出了建筑設計在整個建筑生命周期中的主導作用。

1.4質量控制

我國傳統(tǒng)建筑設計一般獨立于三維空間模型和二維圖紙，在多次翻譯過程中存在大量的信息損失，而且時間緊，專業(yè)配合度低，建筑設計往往呈現(xiàn)出廣泛的模式[7]。基于BIM平臺的集成設計方法可以直接表達三維構件的真實建筑。一方面，設計師可以控制和優(yōu)化設計過程，提高設計效率，這對提高建筑工程質量具有重要意義。另一方面，設計結果是一個信息模型。通過模型直接生成圖紙，減少了設計圖紙之間的遺漏問題，大大提高了圖紙的深度和質量。此外，從BIM模型擴展的仿真管道的集成設計，可以真正為建筑設計提供專業(yè)的模型交互碰撞檢測平臺，模擬現(xiàn)場施工，實現(xiàn)綜合自動化控制，生成沖突定位報告。BIM不僅為建筑設計的質量控制提供了支持，也為后續(xù)施工和運營的質量控制奠定了良好的基礎。

三、結論

BIM運用全新的設計理念和方法，協(xié)調(diào)各學科的建筑設計，提高建筑設計的質量和效率，對建筑設計產(chǎn)生積極影響。未來社會是數(shù)字化、信息化和大數(shù)據(jù)時代。在可持續(xù)發(fā)展的背景下，在建筑物生命周期的各個階段實現(xiàn)有效的定量控制是非常必要的。因此，在我國實施BIM勢在必行。隨著我國社會的快速發(fā)展，越來越多的大型復雜建筑工程，BIM將有更多的應用機會。在“十三五”期間，住房和城鄉(xiāng)建設部以全面提高建筑業(yè)信息化水平為目標，開展多學科數(shù)據(jù)共享協(xié)作，推進基于BIM的建筑工程設計。希望建筑業(yè)抓住機遇，加強我國建筑業(yè)BIM技術，實施標準和軟件的開發(fā)，盡快實現(xiàn)技術成果的標準化和產(chǎn)業(yè)化，實施相應的激勵政策，增加BIM在建筑設計階段和整個生命周期中國的應用價值，在我國具有更廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻：

[1]張軒，惠亮亮.BIM技術在工程管理上的應用——以精裝修工程為例[J].科技風，2020（32）：106-107.

[2]郭樹彬.基于BIM+三維激光掃描技術的大跨度轉體斜拉橋鋼球鉸精細化安裝管理研究[J].工程管理學報，2020，34（05）：143-147.

[3]徐寶軍，李新海，羅海鑫，范德和，曾令誠，袁拓來，邱天怡，肖星.基于建筑信息模型技術的變電站機器人智能巡檢系統(tǒng)研究與應用[J].供用電，2020，37（11）：8-14.