探究BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及推廣策略

王勇

【摘要】近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)得到進(jìn)一步凸顯，其引起了建筑行業(yè)更高程度的關(guān)注。鑒于此，文章對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行了闡述，并從多個(gè)角度入手，探討了如何有效應(yīng)用和推廣BIM技術(shù)，以期不斷提高BIM技術(shù)的應(yīng)用水平，推動(dòng)建筑行業(yè)取得更好發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);建筑設(shè)計(jì);建筑工程【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

近年來(lái)，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)的綜合性和復(fù)雜性都更為顯著，單一的CAD設(shè)計(jì)模式已然不能滿足建筑設(shè)計(jì)工作的實(shí)際需要，應(yīng)用BIM技術(shù)已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。通過積極應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)工作將更具科學(xué)性和合理性，所設(shè)計(jì)的建筑項(xiàng)目也將更加實(shí)用，從而充分滿足客戶對(duì)建筑項(xiàng)目的實(shí)際需求。由此，應(yīng)對(duì)BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用做深入研究。

1、BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)又稱之為建筑信息化模型技術(shù)，該技術(shù)的綜合性較強(qiáng)，涵蓋了建筑學(xué)、工程學(xué)和幾何學(xué)等多個(gè)學(xué)科，歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，今天的BIM技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，在新建建筑項(xiàng)目中的應(yīng)用也較為廣泛。當(dāng)然，其在實(shí)際應(yīng)用過程中，通常基于各種基礎(chǔ)三維模型的數(shù)據(jù)信息庫(kù)加以實(shí)現(xiàn)，這些數(shù)據(jù)信息庫(kù)是確保設(shè)計(jì)更可靠和更安全的關(guān)鍵[1]。

從目前的BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)工作中的優(yōu)勢(shì)也較為突出。具體來(lái)看，首先，BIM技術(shù)具有可視化特征，為設(shè)計(jì)人員直觀展示建筑模型及其可能的變動(dòng)情況，技術(shù)人員可依據(jù)展示圖，對(duì)細(xì)節(jié)和整體進(jìn)行調(diào)控;其次，BIM技術(shù)的可調(diào)整性較高，大多數(shù)參數(shù)均可予以調(diào)整，且調(diào)整過程也較為簡(jiǎn)單;再次，BIM技術(shù)還具有較好的可延伸性，在構(gòu)建建筑模型時(shí)，設(shè)計(jì)人員還可將地質(zhì)條件和氣象條件等因素作為補(bǔ)充，對(duì)建筑設(shè)計(jì)工作進(jìn)行性能分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步優(yōu)化[2]。

2、BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的主要應(yīng)用方向

2.1結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

對(duì)于當(dāng)前最為常見的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑而言，其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)的連接部位，確保其進(jìn)行合理連接。由此，在結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)中，需要采用BIM技術(shù)建立目標(biāo)建筑的幾何模型，并采用Revit軟件進(jìn)一步構(gòu)建結(jié)構(gòu)分析模型，確定各個(gè)連接位置，在確定所有連接位置準(zhǔn)確無(wú)誤后，計(jì)算機(jī)即可對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)連接。具體來(lái)看，為了確保模型的高質(zhì)量，還需要做好以下幾個(gè)方面的工作：（1）合理選擇樣板文件;（2）建立軸網(wǎng)和準(zhǔn)確定位標(biāo)高;（3）合理設(shè)置建筑結(jié)構(gòu)中的砼梁和砼柱;（4）在設(shè)計(jì)完成后，全面且認(rèn)真地檢查整個(gè)模型，如發(fā)現(xiàn)問題則要及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。通過以上步驟后，初步的模板圖則基本形成。

2.2對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析

使用BIM技術(shù)分析建筑結(jié)構(gòu)是提高設(shè)計(jì)的高效性和穩(wěn)定性的重要途徑，其主要是基于BIM技術(shù)相關(guān)軟件的計(jì)算能力和分析功能加以實(shí)現(xiàn)的。在建筑結(jié)構(gòu)分析中，較為重要的一項(xiàng)分析因素就是建筑結(jié)構(gòu)的安全性。目前，分析建筑結(jié)構(gòu)安全性的BIM技術(shù)軟件多為Revit和ETABS系列軟件，通過應(yīng)用這些軟件之后，設(shè)計(jì)人員即可對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，再對(duì)同類數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向鏈接和計(jì)算，即可判斷當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的安全性是否符合要求。對(duì)于Revit軟件而言，其能夠在分析結(jié)構(gòu)模型文件后自動(dòng)生成相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)需要在各個(gè)模型之中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)于一些無(wú)法直接轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)，其可進(jìn)行簡(jiǎn)單的自動(dòng)處理。對(duì)于一些無(wú)法進(jìn)行轉(zhuǎn)換的特殊構(gòu)件，則只需分析荷載信息即可，不需進(jìn)行計(jì)算。

2.3施工圖設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)的CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)不同，基于BIM技術(shù)所設(shè)計(jì)的施工圖屬于三維模型，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員呈現(xiàn)出更直觀的視覺效果，這也方便了設(shè)計(jì)人員對(duì)施工圖的準(zhǔn)確評(píng)估。在這種情況下，即便是設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)問題，也可以很方便地進(jìn)行更改，有效降低了這方面的成本開支[3]。同時(shí)，BIM技術(shù)的應(yīng)用也為設(shè)計(jì)人員提供了更多的重要數(shù)據(jù)信息，幫助設(shè)計(jì)人員明確設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)和關(guān)鍵指標(biāo)，這不僅能夠降低難度，而且還提高了設(shè)計(jì)過程中的安全性。以配筋參數(shù)確定環(huán)節(jié)為例，通過應(yīng)用BIM技術(shù)相關(guān)軟件，設(shè)計(jì)人員只需輸入鋼筋的型號(hào)和指標(biāo)參數(shù)等信息，軟件即可輸出砼構(gòu)件配筋的相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，幫助設(shè)計(jì)人員選擇合適的鋼筋材料。除此之外，BIM技術(shù)還能使相關(guān)的用戶共享圖紙中的數(shù)據(jù)信息，要實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)功能，只需創(chuàng)設(shè)共享參數(shù)即可。

2.4成本預(yù)算和材料采購(gòu)

BIM技術(shù)能夠精準(zhǔn)計(jì)算建筑項(xiàng)目建設(shè)中所需的材料、機(jī)械設(shè)備、施工人員等規(guī)模，幫助管理人員制定最為科學(xué)合理的采購(gòu)計(jì)劃。同時(shí)，BIM技術(shù)還可進(jìn)一步將采購(gòu)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化，明確各個(gè)環(huán)節(jié)所需要的資源，通過這種方式，建筑企業(yè)的工作人員可以根據(jù)市場(chǎng)變化情況采取分批采購(gòu)的方式，并對(duì)一些不盡合理的采購(gòu)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，避免材料和機(jī)械設(shè)備的庫(kù)存積壓，進(jìn)一步降低成本損耗。

2.5建筑的“綠色設(shè)計(jì)”

低碳理念下的建筑設(shè)計(jì)工作中，如何進(jìn)行“綠色設(shè)計(jì)”，歷來(lái)都是建筑設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)問題，這些問題也需要有效應(yīng)用BIM技術(shù)予以解決。具體來(lái)看，建筑設(shè)計(jì)中的綠色設(shè)計(jì)主要指的是建筑的通風(fēng)、采光和保溫等方面，綠色設(shè)計(jì)要求這些設(shè)計(jì)需要盡量借助自然環(huán)境的要素，減少人工控制，以降低電能消耗。以建筑屋頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)人員即可通過BIM技術(shù)相關(guān)軟件，輸入預(yù)定的室內(nèi)環(huán)境溫度參數(shù)，系統(tǒng)將計(jì)算出屋頂隔熱材料應(yīng)達(dá)到的性能參數(shù)，由此，設(shè)計(jì)人員即可選出保溫和蓄熱系數(shù)符合要求的隔熱材料，這些材料可在冬季保證室內(nèi)熱量不會(huì)大量散失，亦可在夏季隔絕外部環(huán)境的高溫，營(yíng)造出冬暖夏涼的效果，從而有效降低了空調(diào)設(shè)備的電能消耗，真正踐行了“綠色設(shè)計(jì)”的理念[4]。

3、BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的推廣策略

3.1推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑企業(yè)中的應(yīng)用

地方政府部門應(yīng)當(dāng)在BIM技術(shù)推廣中發(fā)揮自身的領(lǐng)頭作用，引導(dǎo)建筑行業(yè)內(nèi)各企業(yè)積極引進(jìn)和應(yīng)用BIM技術(shù)。在這一過程中，需要注意的是，部分中小企業(yè)因資金和技術(shù)上的不足，對(duì)于BIM技術(shù)的應(yīng)用水平相對(duì)較低，因此推廣工作的重點(diǎn)也要放在中小企業(yè)上。地方政府部門可根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)的政策，對(duì)積極引進(jìn)和應(yīng)用BIM技術(shù)的中小企業(yè)給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)，引導(dǎo)各個(gè)建筑企業(yè)積極應(yīng)用BIM技術(shù)，降低企業(yè)因應(yīng)用BIM技術(shù)可能帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，促進(jìn)BIM技術(shù)在建筑行業(yè)內(nèi)得以真正的推廣應(yīng)用。

3.2推進(jìn)BIM技術(shù)的協(xié)同化設(shè)計(jì)

當(dāng)前的建筑項(xiàng)目通常需要實(shí)現(xiàn)更多的功能，這也使得建筑項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多元化的態(tài)勢(shì)，給建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)帶來(lái)了更高的難度。為實(shí)現(xiàn)新建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，需要應(yīng)用BIM技術(shù)在協(xié)同設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)，模擬出建筑主體，再將建筑主體模型輸入到技術(shù)平臺(tái)上，對(duì)該模型執(zhí)行相應(yīng)操作，確保數(shù)據(jù)信息的協(xié)調(diào)性。由此，建筑設(shè)計(jì)中的各個(gè)模塊就實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步提高建筑的設(shè)計(jì)合理性，將設(shè)計(jì)出現(xiàn)失誤的幾率降到最低。同時(shí)這也有助于協(xié)調(diào)建筑企業(yè)各個(gè)施工部門的工作，確保在管線施工和水電施工等方面與建筑整體設(shè)計(jì)相適應(yīng)[5]。

3.3推進(jìn)建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)的可視化

在以往的建筑工程設(shè)計(jì)中，多采用CAD進(jìn)行設(shè)計(jì)，但這種設(shè)計(jì)多為二維模型，對(duì)于建筑模型內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形態(tài)描述不夠直觀。而BIM技術(shù)與之存在較大的區(qū)別，通過應(yīng)用BIM技術(shù)，其能夠創(chuàng)建出直觀的三維立體模型圖，幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑模型予以整體把握，同時(shí)BIM技術(shù)還能根據(jù)現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的演示，為施工方案的設(shè)計(jì)提供更為重要的參考。由此，在今后的建筑工程設(shè)計(jì)中，要提高BIM技術(shù)應(yīng)用的比例，基于BIM技術(shù)進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，使之能夠凸顯出建筑中各個(gè)結(jié)構(gòu)部件的特性，避免后期項(xiàng)目施工項(xiàng)目中出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)的情況。

3.4推進(jìn)BIM技術(shù)在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在當(dāng)今的建筑工程設(shè)計(jì)中，涉及到的細(xì)節(jié)方面的設(shè)計(jì)較多，包括鋼結(jié)構(gòu)建模設(shè)計(jì)、框架結(jié)構(gòu)與設(shè)備管線的穿接、整體框架結(jié)構(gòu)與電梯等設(shè)備的匹配等。由于這些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)難度較高，因此需要應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑細(xì)節(jié)上的設(shè)計(jì)，利用BIM技術(shù)在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)，對(duì)上述設(shè)計(jì)工作加強(qiáng)細(xì)節(jié)上的處理，這對(duì)于提高建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量而言，無(wú)疑有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，為確保BIM技術(shù)能夠有效應(yīng)用，建筑企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視提升設(shè)計(jì)人員應(yīng)用BIM技術(shù)的能力水平，可邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)的相關(guān)專家學(xué)者對(duì)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，向設(shè)計(jì)人員講解BIM技術(shù)的最新發(fā)展變化，以及這些最新的BIM技術(shù)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)和成功案例等內(nèi)容，讓設(shè)計(jì)人員加深對(duì)BIM技術(shù)的了解和實(shí)踐操作，做到“與時(shí)俱進(jìn)”。由此，BIM技術(shù)將覆蓋到建筑設(shè)計(jì)的更多環(huán)節(jié)當(dāng)中，從而全方位提高建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)水平。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，積極推廣和應(yīng)用BIM技術(shù)，是提高建筑設(shè)計(jì)水平，帶動(dòng)建筑行業(yè)整體發(fā)展進(jìn)步的有力舉措。因此，有關(guān)部門和建筑企業(yè)都應(yīng)當(dāng)積極采取切實(shí)可行的措施進(jìn)行BIM技術(shù)的推廣，確保BIM技術(shù)的覆蓋面進(jìn)一步擴(kuò)大，并根據(jù)不同建筑項(xiàng)目的實(shí)際需要，靈活運(yùn)用各種BIM技術(shù)及其相關(guān)軟件，確保BIM技術(shù)的應(yīng)用真正落到實(shí)處，促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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