BIM技術在建筑設計中的應用及推廣策略研究

摘 要：在建筑結構的設計中，BIM技術高效性、高質量特點更加明顯。與傳統(tǒng)的平面圖形式展示不同，設計人員以BIM技術為基礎，以數(shù)據(jù)形式清晰展現(xiàn)復雜的建筑形體數(shù)據(jù)，更加生動地展示建筑結構。筆者認為，建筑設計人員能夠利用這種方式充分表達設計意圖，有助于優(yōu)化設計效果。基于此，文章主要分析了BIM技術在建筑設計中的應用及推廣策略。

關鍵詞：BIM技術;建筑設計;應用;推廣策略

中圖分類號：TU201 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.035

深度融合BIM技術和建筑設計能夠隨時切換二維圖紙和三維模型、立體和平面。結合利用BIM技術的模擬性，優(yōu)化建筑結構設計質量，最終保證高效落實建筑設計目標。如果建筑規(guī)模較大、結構復雜，可以利用BIM技術任意切割某個設計平面，明確其中是否存在不足之處，降低設計盲區(qū)出現(xiàn)問題的概率。

1 BIM技術概念

BIM技術是指通過計算機的仿真功能，將建筑信息模型和施工圖紙相結合，實現(xiàn)對建筑的全面分析，可以提高工作效率。建筑工程中要考慮工程的結構和數(shù)據(jù)等相關內容，才能保證建筑的質量、安全及功能性。BIM技術是一種新型的信息技術，能夠幫助人們了解建筑結構、各構件位置關系等，提供更加準確的參考依據(jù)。

BIM技術是國內建筑領域中一種新興技術，3D建模技術的應用要以BIM技術為基礎，構建3D設計模型要將建筑系統(tǒng)中每一個組成部分聯(lián)合在一起，創(chuàng)建建筑設計模型[1]，不僅可以提高建筑工程質量，而且可以減少施工失誤、潛在風險。除此之外，在建筑設計中科學應用BIM技術，可以提高建筑設計的效率及質量，優(yōu)化與改革建筑設計。

2 BIM技術的特點

2.1 可視化特點

BIM技術的可視化特點是運用BIM技術，通過三維立體模型，呈現(xiàn)建筑工程的具體形態(tài)、整體形象、內部構造等，明確認識建筑物的各個內容要素。BIM技術的使用改變了傳統(tǒng)建筑設計只能以紙張和線條呈現(xiàn)設計方案的現(xiàn)狀，運用BIM技術呈現(xiàn)建筑工程的設計方案，既有利于展開更嚴謹?shù)脑O計，也有利于反映建筑結構，通過圖像和線條協(xié)調建筑內的多元素空間[2]。

2.2 協(xié)調性

無論是設計方面還是施工方面，建筑工程都是由多個專業(yè)、多個建筑單位共同實施的，工程施工由業(yè)主單位、建設單位和監(jiān)理單位等多個部門參與其中。不同專業(yè)具有不同專業(yè)的側重點，設計和施工往往由多單位共同參與，在施工中也有諸多交流協(xié)作和相互影響。應用BIM技術能夠對建筑工程起到統(tǒng)一協(xié)作的效果，各個不同的單位都能基于BIM技術干預工程，相關單位有了統(tǒng)一的溝通平臺，減少信息傳遞中的損失。

2.3 信息共享功能

結構設計工作完成后，BIM模型可以直接讀取結構設計中的各類信息，并整合此類信息，在三維模型結構設計環(huán)節(jié)，相關人員要保證分析模型與當下狀態(tài)保持一致。數(shù)據(jù)是建立信息模型的基礎，在數(shù)據(jù)讀取、信息讀取環(huán)節(jié)，可以通過改變數(shù)據(jù)文件方式，滿足結構需求。在設計環(huán)節(jié)實現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)共享，提高資源調配能力、資源應用能力，在信息集成環(huán)節(jié)BIM技術使用信息化技術與數(shù)字化技術實現(xiàn)資源共享。相較于傳統(tǒng)施工圖紙與施工文件，BIM技術的信息共享功能提高信息傳輸效率，推動結構設計工作順利開展。

2.4 模擬性

BIM技術可以模擬建筑工程中的各種情況或參數(shù)，模擬一些現(xiàn)實中的突發(fā)事件。例如，在設計中要充分考慮建筑的抗震性或抗臺風性，然而設計完成以后究竟能否滿足要求，傳統(tǒng)設計方法并不能解決這樣的問題，也不可能真正利用地震、臺風實地檢測。BIM技術讓這種模擬成為可能，可以調整和優(yōu)化設計的相關參數(shù)，以提高設計的科學性。

3 BIM技術應用的國內研究現(xiàn)狀

BIM技術的最大優(yōu)勢在于協(xié)調各個部門的工作，在不同建設生命周期有不同的參與方，參與方之間的利益聯(lián)系非常緊密。通過應用BIM技術，可以優(yōu)化和完善關鍵技術，展開系統(tǒng)性協(xié)同作業(yè)，強化可視化設計的效果。

BIM技術的應用到我國的建筑領域中，但僅應用于表面層次，在發(fā)展中仍存在很多問題。BIM技術的概念在國內的普及還不夠廣泛，只是小范圍的應用，很多設計人員對于BIM技術的認識只是軟件建模，沒有深入的應用與理解。現(xiàn)階段，我國BIM技術的應用在建筑工程中還沒有做到統(tǒng)一，各環(huán)節(jié)之間沒有明確的模型交互信息，容易造成返工返修。雖然BIM技術的應用還沒有做到統(tǒng)一，但國家相關標準已逐漸出臺。BIM技術將逐步走向標準化、規(guī)范化。BIM技術的應用將提高建筑工程效率和質量，確保工程項目合理安排工期，實現(xiàn)建筑結構企業(yè)經(jīng)濟效益的最大化。

4 BIM技術在建筑設計中的應用

4.1 優(yōu)化設計理念

在建筑工程場地規(guī)劃設計方面，工作人員應遵循“一體、一軸、四帶”的設計原則。根據(jù)前兩個原則將建筑項目劃分為多個區(qū)域，然后進行布局，最后靈活呈現(xiàn)項目空間。

在建筑工程形象設計方面，工作人員必須科學選擇建筑主色調。例如，工作人員可以用白色作為主色調，突出建筑周圍的自然輪廓，在建筑下部用玻璃幕墻塑造立體空間，給人以美的視覺感受。

在建筑總體功能布局方面，建筑分為三個功能區(qū)，有利于提高空間利用率。需要注意的是，建筑應與周圍環(huán)境和景觀形成良好的呼應關系。

4.2 在前期設計中對BIM技術的應用

建筑設計人員在全面了解BIM特點的基礎上，要深入建筑施工現(xiàn)場實地調查，充分結合建筑場地的自然環(huán)境特點、經(jīng)濟發(fā)展特點等，設計出最佳方案。WeatherTool軟件是BIM技術中非常具有價值的一款軟件，借助該軟件可以準確收集與統(tǒng)計分析氣候信息，最終以可視影像方式呈現(xiàn)。在建筑模型中開展模擬分析工作，能夠直觀了解地理條件、氣候環(huán)境條件對建筑設計產(chǎn)生的影響，設計人員可以結合相關資料對建筑的方位和朝向進行更科學、更合理的設計[3]。

4.3 加強設計過程管理

傳統(tǒng)的建筑工程的設計技術通常集中在2D設計上，雖然可以共享和傳遞設計圖紙中的信息，但傳遞過程與設計環(huán)節(jié)無法銜接，導致建筑設計人員無法參與項目設計，給建筑工程項目的實施帶來諸多負面影響。BIM技術可以通過數(shù)字建模表達建筑三維，既保證了設計的科學性、合理性和有效性，又有助于提高協(xié)作效率。BIM技術體現(xiàn)了建筑人性化設計。此外，BIM技術在減少工程設計損失方面具有一定優(yōu)勢，有助于提高建筑工程設計的標準化程度。

4.4 實現(xiàn)碰撞檢測

檢測結構設計與建筑專業(yè)方案的匹配程度，要使用結構專業(yè)的碰撞檢測。碰撞檢測應遵守相關設計方案，注意與機電專業(yè)設備和管線布置相沖突。如果在Revit環(huán)境中進行碰撞檢測，則需要Navisworks軟件。工作時，技術人員要建立結構模型的機電模型，將數(shù)據(jù)導入軟件，在軟件中進行碰撞檢測，設置不同的判斷條件，給出檢測報告，得到檢測結果。

4.5 實現(xiàn)結構可視設計

BIM的三維技術可以匯總各種抽象的設計信息，生成更具體的三維圖像數(shù)據(jù)。這種三維圖像可以為建筑結構設計人員全方位展示設計成果，放大各種細節(jié)。例如，設計人員可以追溯建筑構件的尺寸、朝向、材質，綜合分析發(fā)現(xiàn)的問題[4]。BIM可視化技術的特點還可以讓設計師通過肉眼觀察建筑結構設計中可能存在的漏洞，利用BIM技術觀察建筑結構布局，有助于設計人員發(fā)揮實力。

可視化的特性可以保證結構設計方案更加符合實際情況，在發(fā)現(xiàn)不合理因素后快速調查問題原因，及時補救設計中不合理的部分。因此，BIM技術在建筑結構可視化中發(fā)揮著重要作用。利用BIM技術進行建筑結構設計，不僅可以提高設計效率，而且可以規(guī)避大量設計風險，提高設計質量。

4.6 實現(xiàn)建筑節(jié)能設計

建筑節(jié)能設計是結合建筑的結構特點，合理利用建筑周圍的自然資源。建筑節(jié)能設計主要包括室內照明設計、室內通風設計等。在建筑節(jié)能設計中，通過應用BIM技術，掌握信息數(shù)據(jù)庫，呈現(xiàn)可視化的動態(tài)設計圖紙，實現(xiàn)建筑與自然環(huán)境的有機結合，利用自然照明環(huán)境優(yōu)化建筑照明，達到建筑照明的節(jié)能效果。

此外，建筑還會受到建筑結構、環(huán)境、建筑朝向等因素的影響。如果在設計中應用BIM技術進行模擬，可以全面掌握和分析影響建筑室內通風設計的因素，通過BIM技術將周邊環(huán)境數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息庫，分析當?shù)氐娜照铡夂虻茸匀画h(huán)境條件，設定建筑參數(shù)值，結合數(shù)據(jù)分析調整建筑設計，提高建筑工程結構設計的質量和水平。

4.7 模型制作應用

BIM模型技術主要基于信息技術，其操作和參數(shù)設置需要相關軟件發(fā)揮重要作用。因此，工作人員可以使用計算機建立建筑模型，充分了解和掌握設計數(shù)據(jù)。在當前背景下，設計人員可以采用BIM技術在計算機上呈現(xiàn)三維建筑模型，并在虛擬環(huán)境中評估建筑的各種功能，如平衡、受力、地基承載力等。

隨著我國建筑結構日益復雜，BIM技術發(fā)揮著越來越重要的作用，尤其是在高層建筑和個性化建筑的設計中，可以放大建筑物的細節(jié)，并驗證施工計劃。此外，在三維建筑模型中，可以優(yōu)化建筑內外的管道和機電設備的安裝布局，加強細節(jié)操作，可以降低施工安裝中出現(xiàn)技術問題的可能性。

4.8 借助技術提升協(xié)同作業(yè)效率

建筑工程結構設計工作專業(yè)性、精準性較高，具有一定的設計難度，設計任務相對繁重。為實現(xiàn)良好的結構設計效果，工程設計人員要提高各個部門的協(xié)同作業(yè)效率，由于建筑工程涉及范圍較廣，涉及不同領域的結構板塊，引入BIM技術后，數(shù)據(jù)集成特征與信息集成特征更為突出，也可以在數(shù)據(jù)共享的助力下，調整設計工作，提高設計質量與設計效率。在BIM技術助力下，施工信息與設計數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)實時共享，在信息集成與數(shù)據(jù)共享的基礎上，使各個數(shù)據(jù)形成緊密關聯(lián)，結構數(shù)據(jù)優(yōu)化與結構數(shù)據(jù)調整更為清晰、便捷。

5 BIM技術在建筑工程設計管理中的推廣策略

5.1 BIM技術在建筑結構設計參數(shù)中的具體應用

建筑項目生命周期中，建筑數(shù)據(jù)模型集成了龐大的集合、物理、屬性等數(shù)據(jù)信息，所有建筑工程相關信息都可以集合于建筑信息模型。為組裝組件系統(tǒng)，設計人員可以根據(jù)實際需求分析、修改相關參數(shù)，滿足設計需求，實現(xiàn)快速調整設計參數(shù)的效果，提高設計方案的可靠性、安全性和質量，加強設計領域知識和體系結構的開發(fā)利用。

5.2 明確建筑結構設計中BIM技術的功能要點

各專業(yè)的設計人員可以通過服務器或其他移動終端對權限內的設計文件進行編輯，以滿足建筑、結構、設備等不同專業(yè)的獨立化、集成化的施工需求。在建筑結構設計中，BIM技術將各設計子方案提供的設計信息組合成一個專業(yè)綜合數(shù)據(jù)模型，方便各專業(yè)設計人員了解不同領域的信息，為各專業(yè)設計人員更高效地溝通協(xié)調提供必要條件。設計人員還可以根據(jù)BIM技術產(chǎn)生的各種反饋信息，發(fā)現(xiàn)專業(yè)設計中的錯誤、疏漏和不足，減少設計中的不可預測性。

同時，BIM技術作為現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術的衍生產(chǎn)品，逐漸具備了同時接收多終端信息、實時收集和處理不同種類信息的能力，在計算工程量等BIM數(shù)據(jù)模型時，最大限度地優(yōu)化資源配置，縮短專業(yè)人員數(shù)據(jù)統(tǒng)計的時間，提高建筑結構設計的效率。設計人員通過BIM技術將相關數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫，為工作提供便利。同時，其他工作人員可以訪問數(shù)據(jù)庫查詢數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享。設計人員可以通過參考數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)信息和設計成果，從建筑設計中獲得靈感，不斷優(yōu)化設計方案，使建筑設計方案更加科學、合理、全面，提高建筑設計水平。

在互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，大數(shù)據(jù)和云計算技術的出現(xiàn)也為BIM技術的信息管理和功能完善提供了更大的空間。在建筑設計中應用BIM技術，設計數(shù)據(jù)信息共享功能的實現(xiàn)，促進了建筑結構設計水平和設計效率的提高。此外，通過軟件之間的數(shù)據(jù)傳輸，可以實現(xiàn)多個設計項目的聯(lián)動，保證大型建筑及其配套設施的建筑結構設計。

6 BIM技術的發(fā)展趨勢

6.1 創(chuàng)新應用模式

未來，BIM應用模式將不斷創(chuàng)新，通過融合云計算技術和三維激光掃描技術實現(xiàn)創(chuàng)新和完善是其主要發(fā)展方向之一。三維激光掃描技術可以將激光產(chǎn)生的點集中在建筑平面表面，然后將數(shù)據(jù)輸入建筑模塊，精確定位和檢測建筑實體。

BIM應用的另一個發(fā)展方向是與更精確的數(shù)字測量技術相結合，應用于建筑歷史和文化遺產(chǎn)保護領域，將建筑歷史文獻與測繪數(shù)據(jù)模型相結合，準確還原建筑歷史的人文基因特征，促進文化保護。

6.2 加快行業(yè)技術變革

隨著BIM技術和科學技術的不斷進步，行業(yè)標準和BIM相關規(guī)范會逐步完善，BIM模型技術的應用將逐步深入，施工單位可以將BIM技術應用于建筑構件的預制，提高建筑行業(yè)的標準化和裝配化，在提高效率的同時降低施工成本。

7 結語

BIM技術是一種具有顯著優(yōu)勢的應用于建筑工程設計中的信息化應用技術，是信息技術應用于建筑領域中的代表性技術之一，對于優(yōu)化建筑設計、提高設計效率具有非常重要的作用。作為建筑設計人員，必須高度重視BIM技術的應用，保證建筑設計方案的科學性、經(jīng)濟性和可行性。

參考文獻

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作者簡介：易俊（1989—），男，湖南株洲人，本科，中級職稱，研究方向：BIM設計。