BIM在建筑設計中的應用分析

姜程　湯小舟

摘 要：自改革開放以來，我國經濟和社會不斷發展，城市化的進程越來越快。在城市化的過程中，離不開城市基礎設施的建設。因此，現階段建筑行業隨之成為我國經濟發展的支柱性產業。計算機技術的成熟發展加快了建筑設計發展的腳步。文章首先分析現階段BIM技術在建筑設計中應用的意義，而后探討BIM在建筑設計中應用存在的缺陷，并基于BIM技術應用于建筑設計的特點探討了BIM在建筑設計中的具體應用，最后針對如何促進BIM在建筑設計中得到更好的應用提出了意見。

關鍵詞：BIM;建筑施工;建筑設計

基金項目：本文系廣東省教育廳教育教學改革建設項目“模型的模塊化導入對空間表達的重要性教學研究”（粵教高涵〔2018〕180號）、北京理工大學珠海學院產教融合項目“北理紅谷空間創意設計產教融合”（2020003CJRH）研究成果。

隨著我國建筑工程施工范圍和規模不斷擴大，建筑施工所用到的材料不斷增多、建筑施工工期日益增長，隨之而來的資源不足、環境污染等一系列問題也日漸凸顯[1]。建筑行業從業者及各位學者為了在發展的同時保護我國自然生態環境，在建筑行業中引入了BIM技術。這一技術能夠在建筑施工整個環節對建筑設計、工程材料預算、建筑工期、后期維護等多個方面進行控制，從而更加科學地在建筑施工前期的設計環節對建筑施工過程進行總體規劃，為人們創設更加綠色環保的居住環境，同時也節約了建筑施工成本，減少了資源浪費，促進了人與自然的和諧共生。

一、在建筑設計中應用BIM技術的重要意義

（一）BIM技術應用的重要性

在建筑工程施工的整個環節，建筑工程設計的科學與否對建筑工程的總體質量起到至關重要的作用。鑒于建筑設計的重要性，要想確保設計質量首先就要進行建筑工程實地考察，對設計項目中的相關元素進行科學有效的管理[2]。這就需要相關設計人員在工程設計環節引進先進的設計管理流程和先進的設計技術，從而更好地保障建筑設計整體質量。在運用BIM技術后，BIM中的數字模型可以幫助設計師在設計環節將相關設計元素數字化，使設計更加智能和精確，大大提升設計工作的質量和效率。

（二）BIM技術應用的合適性

BIM技術在建筑工程設計環節的應用可以充分貼合建筑現代化的需求，它作為建筑設計與后期施工之間的橋梁，可以給建筑設計提供合理、嚴謹的數據分析與前沿的設計理念。BIM 技術通過建立數字化的智能信息管理平臺，對設計環境中涉及的自然環境因素、建筑用途、建筑材料等一系列內容進行智能策劃，使其與設計圖紙、施工圖紙及后續施工環節構成和諧統一的整體，在提升前期設計質量的同時，也使后期建筑施工管理工作更具優勢。

二、BIM在建筑設計中應用存在的缺陷

首先，目前基于BIM技術的建筑協同制度、合作制度在建筑設計中主要存在的問題是各方人員都只在自己的位置上思考問題，更注重自身的經濟利益和自身企業效益，忽略了設計方案對施工圖紙、施工工程實際的關鍵作用，極大地削弱了其他管理人員和設計者的協調心理，也因此降低了設計管理的科學性。設計協作制度的不完善也嚴重阻礙了BIM技術在整個行業中的融合速度，對建筑工程的施工進度、質量、后期運營造成了不利影響。

其次，在前期的建筑施工設計中，要收集大量數據和資料。當前，所需的建筑施工內容越來越多，建筑中不同地點、不同建筑物當中業主的需求也越來越多樣化，這就對建筑設計、數據收集與分析、施工過程等操作提出了更高的要求，對全過程數據信息的合理性和迅速性提出了更大的需求。龐大又冗雜的數據收集工作給行業內部一些規模較小的建筑企業造成了巨大的困擾。

三、BIM技術應用于建筑設計的特點

（一）建筑物可視性

在傳統的建筑設計過程中，需要設計人員基于想象使用較簡單的平面線條客觀建設和再現相關的建筑，將建筑信息客觀地放置在平面設計圖中。而現階段，隨著人們生活質量追求的提高，建筑的外觀和功能越來越復雜，建筑設計者僅僅依靠想象力，容易產生設計上的偏差，很難確定有關建筑實際結構材料的信息[3]。為了盡量避免由于建筑重疊、結構復雜等問題而產生的設計失誤及因此產生的施工難度增加等相關問題，可以通過BIM 數字設計系統來全方位展示所要設計的建筑的三維立體圖形，使設計更加直觀。這樣的展示可以實現設計和施工的可視性，實現建筑設計和實施的正確性，起到積極推動建筑施工預算向更精準的方向發展的作用，逐步實現成本控制的可能性。

（二）設計過程模擬性

BIM技術不僅可以立體模擬實際建筑物，也可以對施工過程中那些難以實現或不知道實踐效果的操作狀態進行模擬，提供建筑項目所需的客觀的預測結果，使設計有充分的根據。BIM技術可以使用系統的模擬實驗，以客觀合理的相關數據信息為基礎，對建筑進行方案模擬或生成初步設計方案。

（三）協調性與優化性

協調性在建筑行業極為重要，在傳統的施工過程中，往往無法實現對建筑施工整個環節的統籌安排。使用BIM技術后，無論施工企業、建設企業或設計企業都可以通過BIM模式發現圖紙中的問題，及時與各有關人員進行協調，積極尋找最有效的解決方案，采取合理的補充措施，盡可能提前預見危險，減少損失。

此外，一般情況下所有的建筑項目從設計流程到后期施工，每個階段都在不斷優化。BIM技術在建筑過程中起著非常重要的優化作用，BIM建模可以更加有效地完成項目方案、施工圖紙優化等，使建設設計中各元素相互配合，避免圖紙出現錯誤，使設計更加精巧。

四、BIM在建筑設計中的具體應用分析

（一）建筑設計環節的成本管理

為了在施工階段保證工程順利按期完成，就必須在設計初期做好相應的合理預算，對建筑施工期間的成本進行科學合理的控制。這在實際設計中具有一定難度，部分不確定因素很容易影響到建筑成本預算的準確性。因此，為了更好地保證工程成本控制的效果，施工企業可以合理運用BIM技術，對各項施工項目進行數字化成本分析，生成相應的成本分析計劃，還可以同時實現大塊競標。之后工作人員在框架圖紙界面中選擇相關構成要素，進一步確定工程量來控制工程成本，提高建設設備和工程量結算的準確性，也確保物資的采購和資本利用的合理性。此外，BIM5D技術的應用可以彌補原始三維設計模型的局限性，更加直觀地把握建筑項目的實際發展和項目具體情況[4]。最后，通過模型計算項目成本，能充分預見后期施工中存在的問題，提升成本控制的靈活性。

（二）建筑方案設計中的應用

方案設計是保證建筑施工順利進行的前提和基礎條件，對建筑項目的質量和工程進度發揮非常重要和關鍵的指導作用。在初期的設計階段進行建筑項目相關的建模工作，最初的方案形成后，許多建筑模型設計的部分就可以逐步實現了。后續的過程就是觀察建筑的平面、立面、斷面等元素，并根據不同自然環境、業主需求等對具體參數進行調整與整體優化。在這一過程中，設計師要利用BIM的三維模擬技術，將建筑圖紙以立體化的方式呈現，實現設計圖紙與建筑實體之間的協調統一。在圖紙審核人員面前更直觀地體現建筑設計的設計構思，使項目管理人員與建筑設計者之間的溝通更加方便，從而通過有效的溝通，逐步實現設計的落地。對模型要進行動態更新、三維空間建模，就要充分發揮BIM技術的作用，加強與設計團隊的溝通，增強建筑設計的可行性，將圖片設計積極推進到輔助設計階段。通過BIM技術應用，也可以為建筑企業提供更多可比較的方案，使決策者更好地掌握這些方案的可操作性、風險控制等因素，而這也對最終設計方案的確定起著重要作用。

五、如何促進BIM在建筑設計中的應用

（一）邀請利益相關者參與BIM技術應用

整個建筑設計環節，設計的層次與人員較多，包括建筑企業、建筑物業主、建筑規劃設計部門、設計審查部門及專業的BIM 模擬部門[5]。因此，要想使BIM技術在建筑設計中最大化地發揮作用，就需要在建筑設計開始時，讓所有利益相關者都參與其中，進一步了解和掌握BIM 技術，進而擴大BIM技術應用的范圍，凸顯其優勢。

（二）善于與其他單位優勢互補

在建筑設計過程中應用BIM技術時，可以利用其他單位的現有資源，在相互合作的過程中共同提升。BIM屬于新技術，所以在項目執行初期面臨著很多問題。我國很多公司都在投資BIM技術并進行應用研發，這其中就包括建筑學會的一系列研究人員和各個大學的研究人員。因此，BIM技術市場宣傳要充分利用其他企業現有的資源，充分利用其他研發機構公司現有的技術，共同提高國內BIM的研發和應用水平。

總而言之，加強BIM技術在建筑設計中的應用，其最終目的是讓居民體驗更加良好的居住環境。BIM技術本身更精準、更高效的數據分析和合理優化方式在建筑設計中也能幫助建筑企業減少施工經費。因此，要在住宅建筑設計過程中對設計的各個環節進行嚴格管理，從各方面不斷發現設計中的問題，也要運用各種方法促進BIM在建筑設計中的應用，通過BIM技術增加住宅建筑設計的可行性，促進建筑設計到落地實施過程的流暢性，使BIM 技術應用成為促進中國建筑企業發展的有效措施。

參考文獻：

[1]龐月美.結合某工程分析BIM技術在綠色建筑中的設計應用[J].價值工程，2020（11）：258-259.

[2]郭琳.分析BIM技術在建筑設計及施工過程中的應用價值[J].中國建筑金屬結構，2020（10）：62-63.

[3]黃軒安.EPC模式下BIM技術在裝配式建筑中的設計應用分析[J].工程建設與設計，2020（12）：241-242.

[4]楊幫和.BIM技術在綠色公共建筑設計中的應用分析[J].百科論壇，2020（8）：1968-1969.

[5]吳繼福，白葉飛.BIM技術在建筑工程設計中的應用及優勢分析[J].中國科技投資，2020（12）：183-184.

作者簡介：

姜程，博士，北京理工大學珠海學院設計與藝術學院講師。研究方向：景觀設計與理論研究、商業空間設計。

湯小舟，碩士，北京理工大學珠海學院設計與藝術學院講師。研究方向：景觀設計與理論研究、商業空間設計。