BIM背景下的建筑工程設(shè)計(jì)優(yōu)化與應(yīng)用探討

張杰

（重慶經(jīng)開區(qū)開發(fā)建設(shè)有限公司，重慶 400000）

0 引言

十八大提出“新型城鎮(zhèn)化”方針，同時(shí)《2020年國務(wù)院政府工作報(bào)告》中也強(qiáng)調(diào)了新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的重要性。在當(dāng)下城鎮(zhèn)化建設(shè)逐步加快的背景下，國家對于建筑工程設(shè)計(jì)也更加重視，先進(jìn)的建筑技術(shù)以及優(yōu)秀的設(shè)計(jì)理念可以讓建筑更加實(shí)用、更加人性化，整體提高我國建筑行業(yè)的綜合實(shí)力。在現(xiàn)代建筑工程方面，引入先進(jìn)的BIM技術(shù)，將技術(shù)與傳統(tǒng)建筑優(yōu)勢相互融合，提高現(xiàn)代建筑工程設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)建筑方面創(chuàng)新發(fā)展。

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)，即建筑信息模型，就是將項(xiàng)目詳細(xì)的數(shù)據(jù)電子信息化轉(zhuǎn)變?yōu)槿S可視化模型，輸入的每一個(gè)詳細(xì)數(shù)據(jù)都經(jīng)過計(jì)算機(jī)分析、調(diào)整優(yōu)化后，通過三維建筑模型展示出來，完整地將零散數(shù)據(jù)系統(tǒng)化、可視化。利用此項(xiàng)技術(shù)，可以為項(xiàng)目下一步?jīng)Q策提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)信息，可以整合共享整個(gè)項(xiàng)目的所有數(shù)據(jù)資源，可以提前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判并及時(shí)調(diào)整項(xiàng)目周期，可以預(yù)算成本來選擇不同的實(shí)施方案，極大地提高了工作效率，降低損失風(fēng)險(xiǎn)，詳細(xì)模型如圖1所示。

圖1 BIM模型

2 建筑工程設(shè)計(jì)方面的問題與不足

2.1 傳統(tǒng)建筑工程理念及工具落后

參考現(xiàn)今的建筑項(xiàng)目，建筑理念以及工具仍保留幾十年的舊傳統(tǒng)，已經(jīng)與現(xiàn)在社會(huì)要求的高速、高效益、高質(zhì)量的建筑項(xiàng)目要求格格不入，同時(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)設(shè)備的普及也為新型方法創(chuàng)造了可能性，所以需要先進(jìn)的建筑設(shè)計(jì)理念及工具。總結(jié)來看，目前主要存在兩個(gè)普通問題，一是傳統(tǒng)企業(yè)創(chuàng)新動(dòng)力不足。在建筑設(shè)計(jì)初期習(xí)慣性按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接展開下一步工作內(nèi)容，并沒有在初期就進(jìn)行積極的思考，沒有思考優(yōu)化方案的意識；二是老舊的設(shè)計(jì)理念與當(dāng)下現(xiàn)實(shí)的需求無法匹配，當(dāng)下環(huán)境對建筑有了更加實(shí)用化、功能多樣化、人性便利化、環(huán)保化等多方面需求，同時(shí)相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)科可以提供高效支持，相關(guān)工作人員也極大需要高效工具來使工作簡化，但仍然存在初期沒有將先進(jìn)技術(shù)與設(shè)計(jì)運(yùn)用融合的情況，導(dǎo)致技術(shù)方面的浪費(fèi)。因此，在目前的建筑行業(yè)中，設(shè)計(jì)理念及工具落后暴露出極大的弊端。

2.2 傳統(tǒng)建筑工程分析階段存在不足

在傳統(tǒng)的建筑項(xiàng)目中，在獲取首批詳細(xì)數(shù)據(jù)后也進(jìn)行建筑模型分析，但采用的模型較單一，導(dǎo)致前期更容易出現(xiàn)分析問題。傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)分析很局限，往往只能大致構(gòu)畫出一個(gè)簡單形態(tài)，這樣導(dǎo)致分析結(jié)果比較片面，無法深入研究，在實(shí)際工程中，最直接就是導(dǎo)致建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量問題，也會(huì)加大成本、拖延周期以及降低工作效率問題。另外一個(gè)直接的問題就是太過于依賴建筑設(shè)計(jì)師個(gè)人主觀想法，在設(shè)計(jì)前期整體工作都是依靠設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)水平完成，整體缺乏直觀的數(shù)據(jù)支撐，無法為預(yù)判的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依靠，這將為建筑質(zhì)量埋下很大的隱患。

2.3 傳統(tǒng)建筑工程設(shè)計(jì)結(jié)果不易評估

按照正常流程來說，完成設(shè)計(jì)方案后需要將結(jié)果進(jìn)行展示，相關(guān)人員進(jìn)行評估然后來決定是否開始實(shí)際施工。一般來說，建筑設(shè)計(jì)師會(huì)展示后期制作渲染的效果圖，但只能展現(xiàn)出二維圖，與3D動(dòng)態(tài)圖相比，存在很大劣勢，主要表現(xiàn)在以下幾方面:①直觀性差，二維效果圖重在展示建筑局部細(xì)節(jié)，內(nèi)部架構(gòu)展示不明朗，給工作人員增加工作難度；②展示效果差，二維效果圖與實(shí)際建筑存在很大差距，無法展示出建筑內(nèi)部以及外部整體觀感效果，會(huì)存在心理預(yù)期與實(shí)際建筑嚴(yán)重不匹配的情況。

3 BIM技術(shù)于建筑工程設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢

3.1 使用BIM技術(shù)節(jié)約建筑成本

目前社會(huì)的資源成本問題越來越突出，建筑所需的相關(guān)資源也更加緊張，同時(shí)建筑工程有極大的污染問題也需要嚴(yán)格注意。在當(dāng)下使用BIM技術(shù)，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，將搜集的詳細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，在初期就可以解決數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理、優(yōu)化方案選擇、施工成本控制等問題。在實(shí)際開展施工過程中，也可以根據(jù)不同階段來收集數(shù)據(jù)展示動(dòng)態(tài)的計(jì)劃步驟。這些都在根本上保證了控制成本的問題，同時(shí)也體現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)新理念。

3.2 使用BIM技術(shù)提高建筑水平

使用BIM技術(shù)保證控制成本、環(huán)保低耗的同時(shí)，也達(dá)到了合理規(guī)劃項(xiàng)目周期、控制進(jìn)度等問題，整體上有助于提高建筑水平。在BIM技術(shù)的輔助下，工作人員可以進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，獲取更加準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)模型，可以有效避免計(jì)算失誤的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)問題，降低工作人員的壓力，項(xiàng)目進(jìn)度也在合理調(diào)節(jié)預(yù)期中進(jìn)行調(diào)整，最終的建筑質(zhì)量也有保障。

3.3 使用BIM技術(shù)提高建筑工程質(zhì)量

BIM技術(shù)最直觀的展示就是模擬模型效果，可以提前進(jìn)行操作模擬實(shí)際情況，來幫助工作人員有效測試方案的有效性、安全性，在實(shí)際操作前就規(guī)避模擬出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中通過分析各方面詳細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體的系統(tǒng)優(yōu)化，比如建筑的幾何結(jié)構(gòu)、圖形設(shè)計(jì)等，在施工過程保持對各方面的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)變化來及時(shí)調(diào)整生命周期進(jìn)度。BIM生命周期如圖2所示。

圖2 BIM生命周期

3.4 使用BIM技術(shù)使工作流程協(xié)同化

整個(gè)的建筑工程項(xiàng)目是一個(gè)復(fù)雜、多部門交涉協(xié)同的綜合項(xiàng)目。在實(shí)際工作中，BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)跨部門多人員協(xié)同工作，合理劃分各部門責(zé)任范圍和工作內(nèi)容。傳統(tǒng)項(xiàng)目工作過程中，各部門個(gè)人原因之間常涉及溝通難問題，這不僅導(dǎo)致工作效率的降低，也導(dǎo)致拖延的進(jìn)度產(chǎn)生更大的成本。所以相比較來看，BIM技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)項(xiàng)目過程中，在初期就合理梳理好各部分職責(zé)內(nèi)容，在實(shí)際調(diào)整中也會(huì)合理應(yīng)變，解決了工作人員的溝通難問題，減輕人員溝通壓力，也能預(yù)估出項(xiàng)目整體合理的人力投資成本，促進(jìn)大家團(tuán)結(jié)協(xié)同完成工作內(nèi)容。

4 BIM技術(shù)于建筑工程中的具體應(yīng)用

4.1 在綜合方面的具體應(yīng)用

實(shí)際的建筑工地各種情況都存在，根據(jù)不同的建筑地情況存在不同難度的困難。其中常見的一個(gè)難題就是建筑地的電線問題。每一施工地具體情況不一，建筑施工設(shè)計(jì)需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臋C(jī)電管線的分布情況來進(jìn)行具體的施工，目的就是保證建成的建筑物可以合理有效地利用當(dāng)下的線路。在模擬模型中直接展示各線路的規(guī)范方法，通過進(jìn)行多次檢測來測試合理性，避免在施工過程中出現(xiàn)線路問題。

4.2 在不同人員協(xié)同中的具體應(yīng)用

BIM技術(shù)的使用不僅使設(shè)計(jì)師在直觀的三維模型中獲取建筑的相關(guān)信息，同時(shí)也給制造商、施工人員等全面的建筑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息。這些成果都有利于各方協(xié)調(diào)溝通，每次修改反饋都會(huì)在三維模型中直觀展現(xiàn)出來，不斷優(yōu)化直到各方滿意然后確定方案，這樣保證在施工過程減少溝通成本。另一方面來說，項(xiàng)目涉及多方面專業(yè)人員，不同專業(yè)存在極大的溝通成本，但通過BIM技術(shù)的輔助，使不同專業(yè)涉及人員都可以避開次要問題，針對關(guān)鍵直觀問題進(jìn)行溝通，相對來說更加高效和順暢。

4.3 在各部件中的具體應(yīng)用

在具體的建筑工程施工過程中涉及多個(gè)部件。比如，工序相對復(fù)雜的鋼筋節(jié)點(diǎn)是其中一個(gè)環(huán)節(jié)，現(xiàn)代先進(jìn)的材料加工下鋼結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜，而具體施工過程中常見鋼梁與鋼柱交叉的錯(cuò)誤問題，但該問題可以通過BIM技術(shù)來綜合合理排布鋼筋，節(jié)約材料成本，也降低人力浪費(fèi)。其他，如利用BIM技術(shù)合理規(guī)劃超高層建筑的設(shè)計(jì)問題，提前深化分析數(shù)據(jù)，保證各部件安裝合理性，規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)，有利于實(shí)際工作的展開。

5 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)方面有重大作用，極大地提高了工作效率，提高了建筑水平。隨著我國城鎮(zhèn)化以及基礎(chǔ)設(shè)施大力建設(shè)的進(jìn)度，人們對建筑行業(yè)的要求越來越高，相關(guān)工作人員在引入BIM技術(shù)與專業(yè)結(jié)合后也獲得直觀的效益提升，這不僅是為相關(guān)工作人員省時(shí)省力，宏觀角度來說也是創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)也保障了人們對于建筑的高質(zhì)量、高效益要求問題，實(shí)現(xiàn)了建筑工程新型發(fā)展的目標(biāo)，也意味著未來更多值得探究的新方向。