建筑方案設計中運用BIM的研究

高輕寒

摘要：以往建筑工程建設容易出現施工質量問題，而致使施工質量問題產生的原因之一便是建筑方案設計不合理。將BIM技術應用于建筑方案設計之中，能夠對傳統建筑設計予以優化，通過參數化設計及信息互用性技術的應用，構建建筑模型，模擬不同情況，客觀分析建筑物是否存在缺陷，優化設計建筑物，提高建筑方案的可行性。基于此，本文將結合案例，著重分析和研究建筑方案設計中BIM技術的應用。

關鍵詞：建筑方案;方案設計;BIM技術

一、BIM技術在建筑方案設計的特點

BIM技術為現代化的建筑信息模型，通過仿真模擬建筑物，集成建筑工程項目相關數據，以便相關工作人員能夠客觀分析建筑工程項目建設是否存在缺陷或者不足，從而優化調整工程水方案，為規范化、合理化、有效化地展開工程建設與管理創造條件。

總結性分析以往BIM技術在建筑工程建設應用實際情況，了解到建筑設計之中該項技術應用具有以下特點：

（1）可視性。基于傳統建筑工程設計，將BIM技術應用于建筑方案設計之中，則是構建三維空間思維，將平面設計轉化為立體設計，呈現相對真實的建筑實物，如此設計人員能夠更加直觀地分析各個部分設計實際情況，判斷設計工作是否存在缺陷或者不足，進而有針對性地調整建筑方案，提高建筑方案的應用價值，為后續更加科學化地建設和管理建筑工程奠定基礎。

（2）協調性。建筑方案設計所涉及的方面較多，相應的設計工作涵蓋的專業知識較多，需要設計人員能夠與技術人員、施工人員、項目負責人及相關專家進行深入地溝通交流，解決不同專業的問題，以便提高建筑方案設計的可行性。為了能夠做到這一點，BIM技術的應用就顯得尤為必要。該項技術具有協調性特點，可以顯示建筑物各個方面的信息，并且促進不同專業信息的協調，以便設計人員能夠根據工程項目實際情況、施工現場實際情況及設計要求等高度協調不同專業信息，優化設計建筑方案。

（3）模擬性。對于設計人員來講，BIM技術應用的重要優勢之一是模擬性。建筑方案設計過程中需要結合周邊環境、交通狀況、人們居住需求等方面的實際情況，合理地規劃建筑工程，明確建筑工程相關參數，以便提高設計方案的可行性。但事實上，建筑工程方案設計過程中常常出現某方面指標設置不準確的情況，導致建筑方案需要反復推敲，優化調整。而BIM技術的應用，則可以直接呈現立體化的建筑物，在此基礎上模擬不同條件下建筑物使用情況，比如模型行人流動情況下分析建筑空間設計是否合理;模擬火災發生情況下建筑消防系統使用是否有效等等。如此可以清晰明了地知曉建筑工程設計不足之處，依據模擬結果來優化設計，提高建筑方案的應用價值。

（4）優化性。建筑方案設計并不是非常容易，因建筑工程建設需要滿足的外部條件和內部條件較多，這就意味著建筑結構、建筑功能等方面的設計可能存在問題，難以滿足外部條件和內部條件，需要設計不斷發現問題、優化解決問題。將BIM技術應用于建筑方案設計之中，則可以實現建筑物各個方面信息共享，一方面能夠提供各專業信息，促使設計人員有效利用信息來優化設計，盡量避免不同專業對接存在問題的情況;另一方面能夠對設計人員所設計的三維立體建筑物予以自檢，顯示存在的設計問題，以便設計人員能夠第一時間作出修改，根據修改結果來調整建筑物模型，如此即可保證建筑方案的可行性，還能夠節約建筑修改時間，減輕設計人員的工作量。

二、建筑方案設計中BIM技術的應用

（一）建筑方案設計中BIM技術的應用

1、概念設計階段

對以往建筑工程項目落實實際情況予以分析，建筑工程施工過程中時常出現這樣或那樣的問題，而問題產生的原因之一便是建筑方案存在缺陷。這就意味著建筑方案設計科學與否直接關系到后續工程施工能否高質量地展開。需要建設單位能夠高度重視=這一情況，要求設計人員能夠樹立正確的設計理念，了解工程項目實際情況、設計要求及施工現場考察等，優化設計建筑工程，提高建筑方案的可行性。為了能夠真正做到這一點，設計人員應將BIM技術應用于建筑方案設計之中。首先在概念設計階段，需要設計人員能夠盡可能全面地收集建筑工程項目相關資料，并對資料予以整理;需要深入到施工現場，做好基本的勘察工作，比如了解周邊環境、施工現場土質條件、地下管線構成情況、周邊交通條件等等。之后利用BIM 技術來整合以上信息，按照設計要求來處理建筑物相關數據，之后三維構圖，獲得最優的概念方案。

2、初步設計階段

初步設計階段的重點是建筑物功能布局及詳細設計。概念方案的提出，僅僅是建筑方案設計的第一步，在此基礎上還需要具體設計建筑結構、建筑功能、建筑外部景觀等等。為此，需要設計人員運用BIM技術的3D模擬功能，逐一模擬不同條件下建筑物的使用情況，進而具體設計建筑物總體結構和空間組織;從滿足居住者居住需求的角度出發來具體設計建筑功能，包括空調系統、消防系統、電梯系統、給排水系統等等。之后模擬分析不同場景下建筑功能用是否合理，及時發現存在的問題，優化調整以上各個系統的布局，提高建筑功能的應用效果。

3、深化設計階段

建筑工程設計是非常復雜、繁瑣的，需要設計人員考慮的內容較多，大到建筑結構設計，小到基礎配件應用設計。所以，在完成初步設計之后，需要展開建筑方案的深化設計，具體進行每個部分的細節設計，為后續建筑工程施工順利地、科學地、合理地展開創造條件。為此，設計人員需要從建筑工程施工的角度來考慮，結合BIM模型來具體繪制施工圖。又因為施工圖紙繪制是比較復雜的，需要充分考慮施工技術的應用、施工標準要求、施工工藝選用、交叉施工等等，所以施工圖紙繪制容易出現差錯。為了避免此種情況發生，設計人員可以利用BIM技術來輔助施工繪圖，也就是利用Revit軟件的詳圖試圖功能，將建筑方案與施工繪圖進行雙向關聯，以便設計人員能夠掌握建筑工程各方面數據，按照施工要求及建筑工程基本情況，展開建筑施工圖紙各個部分的設計，協調不同專業、不同施工工藝等，為后續有計劃、有步驟地進行建筑工程施工奠定基礎。

4、模型分析階段

完成建筑方案設計，并不意味著該方案可以直接應用于建筑工程建設之中。因為建筑方案可能存在與實際情況不相符的問題，而設計缺陷又會導致后續工程施工不合理，誘發施工質量問題。所以，建筑方案審核是一項非常重要的工作。在組織相關專家、工程負責人、技術人員及施工人員等進行綜合評估和審核建筑方案之前，設計人員可以利用BIM技術來模擬分析建筑方案，進一步優化建筑方案。BIM技術的應用，能夠基于建筑方案來創建虛擬建筑模型，對建筑相關信息予以整理，開展智能化的分析，判斷建筑結構設計是否合理、建筑基本參數設置是否合理、建筑使用是否科學，從而提出最優的設計方案，相應的設計人員能夠及時發現建筑方案存在的問題，有針對性的修改，獲得與工程信息相一致的建筑方案，為后續可以有效應用建筑方案展開工程設計創造條件。

（二）案例分析

1、建筑工程概述

位于某市的美術館建設項目被視為城市標志性建筑物，要求建筑物具有較強的藝術感、具有較強的功能性及實用性。建筑工程項目的用地面積約8000m2，總建筑面積約2000m3，建筑高度25m，地上6層，地下1層。

2、建筑工程分析

從城市建設的角度來講，該建筑工程項目為公共文化場館，佇立在高樓之間，需要與高樓相融合，需要與周邊環境相協調，同時具有一定的藝術感、文化感。為此，建筑工程項目設計需要解決的難題是大跨度的建筑空間的呈現、多樣化的建筑功能的呈現;藝術感和文化感要求建筑結構不能中規中矩，比如設計旋轉樓梯、曲線的建筑外形等等;建筑物占地面積不大，周圍環境比較復雜，人員流動頻繁，使得建筑施工場地有限，且要注意避免破壞地下管線、避免影響周邊正常交通運行等，所以建筑工程施工難度較大。

3、基于BIM技術的建筑設計

基于以上對BIM技術在建筑方案設計中應用分析，該文化館方案設計的具體流程如下，即：

（1）前期策劃

考慮到建筑方案設計難度較大，設計要求較多的情況，需要BIM技術的支持。為了保證建筑方案設計順利展開，首先是成立BIM設計小組，確定項目負責人，并由項目負責人制定崗位工作責任制，將工作責任落實到每個設計人員的頭上，以便他們認真履職。在此基礎上組織小組成員共同制定BIM設計目標，即搭建BIM平臺，負責建筑物相關信息的傳遞與處理;基于BIM技術展開建筑物設計，綜合性分析設計方案，優化建筑物設計。組織小組成員共同構建BIM應用軟件，比如算量軟件、建模軟件、綠色建筑分析軟件、可視軟件等等。

（2）技術評審

本次建筑工程設計涉及到的專業較多，包括建筑專業、機電專業、電力專業等等，為了保證建筑方案設計滿足各個專業要求，提高整個建筑方案的應用價值，需要明確不同的專業技術評審，以便在后續設計過程中進行針對性技術評審，及時發現專業問題，并予以處理，避免設計方案遺留問題。具體來講，建筑方案技術評審包括總平面設計相關規范要求、建筑單體設計規范、建筑結構設計相關規范;建筑施工圖設計技術評審，包括建筑專業評審、結構專業評審、機電專業評審。比如建筑專業評審，主要是對建筑材料、消防系統、墻體構造等方面設計予以評審;結構專業評審則是對基礎選型、地下室結構、結構布置平面圖、結構抗震性等方面設計予以評審;機電專業評審則是對機電統一技術、管線綜合設計、室外管線設計、平面立管、通風空調房排線設計等方面予以評審。

（3）方案設計

利用BIM技術來整合處理建筑工程相關信息，模擬真實的環境來客觀地分析不同條件下建筑設計，優化設計方案。具體包括模擬不同日照條件對建筑物的影響，優化設計，也就是利用BIM模型進行日照分析，收集并整理當地氣候相關信息數據，大致設置不同季節日照，分析建筑物朝向，設計最佳朝向的建筑物;模擬不同風向環境對建筑物的影響，優化設計，也就是利用BIM模型進行風環境分析，比如不同風向、不同風力對建筑物的影響，進而設計建筑物的結構、建筑中庭位置等;模擬不同場地聲音對建筑物的影響，優化設計，也就是對建筑物所在地周圍環境進行全面分析，了解噪音產生來源及噪音傳播情況，進而客觀分析建筑物可能遭受的噪音影響，以此為依據來優化設計建筑物，降低建筑室內遭受噪音影響程度。

結束語：

城市現代化發展的背景下建筑工程建設不僅要滿足人們的使用需求，還要具有美化城市、改善環境等作用，所以建筑工程建設必須要創造較高的經濟效益、社會效益及生態效益。為此，建筑工程設計難度較大。此種情況下應注重加強BIM技術的應用，該項技術具有多種功能，能夠根據建筑工程項目實際情況、施工現場實際情況及設計要求等，整合建筑工程相關信息，擬建建筑模型，基于日照、風向、周圍環境等不同條件來優化設計建筑物，提高建筑方案的可行性，同時減輕設計人員工作量，提高工作質量和工作效率。所以，將BIM技術應用于建筑方案設計之中是非常有意義的。

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