BIM技術在建筑設計中的優勢及應用分析

張 麒

（山西省建筑設計研究院有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

BIM 是一種具有物理屬性和功能特征的數字化模型，能夠準確將建筑項目的相關信息資源加以整合，通過向BIM 模型中添加、提取、修改和更新模型信息，讓不同建設階段的參與者更好地把控各環節的重點內容，強化對建筑項目細節的管理，形成對項目建設起指導作用的標準化模型。本文在分析BIM 技術用于建筑設計的優勢后，通過實際案例展示BIM 技術在建筑設計領域的應用效果。

1 BIM技術在建筑設計中的應用優勢

1.1 實現建筑設計的可視化

傳統CAD設計模式是在二維平臺上交換各種信息數據（如圖1 所示），建筑相關數據主要通過高度離散的二維圖紙進行，建筑、結構、給排水、暖通、電氣各專業設計階段相對獨立且無關聯。在實際設計過程中，易受設計師主觀感知的影響，如果理解不到位就容易出現對不同信息的重復釋義，增加建筑設計的錯誤率，造成各專業設計工作的重疊或交叉。

圖1 CAD二維設計圖例

基于BIM 技術設計的結構模型，是建立在統一數字標準下進行的，能夠與建筑設計、結構設計等專業各種信息形成共享和互動，通過三維的立體空間解決實際問題，提高了互聯網資料的可共享性。BIM 技術在傳統3D 設計的基礎上，不僅增加了可視化窗口，能夠充分利用數據信息進行三維設計，而且極大地提高了各專業數據交互過程的精準性，提高建筑各階段設計的有效性，為建筑施工提供更縝密的設計參考。

1.2 提高項目整體管理效率

BIM 技術的運用，對項目設計與施工的協調、成果質量的控制、優化施工的計劃、重大方案的模擬論證、可視化模型對現場施工的指導，項目信息化管理水平的提高，都表現出強大的優勢。在施工全過程中對深化設計、施工工藝、工程進度、施工組織及協調配合方面運用BIM 技術進行模擬管理，解決信息共享問題，形成工程項目的全生命周期數字化管理的信息模型，提高管理工作效率。

2 BIM技術在建筑設計各階段中的優勢體現

2.1 效果圖設計階段

建筑工程設計中，采用BIM 技術實現了建筑設計模型從二維到三維的轉變，通過數據模型展示，直觀地了解到設計方案的最終呈現效果。具體從樓層、軸網創建、墻、柱、門、窗、樓梯等主體構件創建、附屬構件創建、模型扣減功能、模型相關檢查功能等內容，全面體現建筑設計的整體需求。較傳統二維設計，其設計方案更科學、合理、可行。

2.2 施工圖紙設計階段

傳統的建筑施工圖設計，通常包括建筑專業負責人、設計師、結構專業負責人、設備專業設計師等在內的各專業人員，這些人員通過與業主及施工專員等一線人員了解建筑結構整體方向及設計需求，進一步明確設計方向，通過組織討論會等形式探討設計方案和設計圖紙。這種設計圖紙的方式一旦出現施工圖設計變更問題，則需重復上述流程，增加了施工圖設計的復雜性，降低施工圖設計效率，造成了資源的浪費。

BIM 技術的應用有效解決了施工圖設計流程復雜化問題，只需要設計時依據建筑實際需求創建對應的管理系統，采用信息化手段，實現各模塊的有效鏈接。一旦出現修改設計方案的需求時，設計師可在對應的管理系統界面輸入修改信息，計算機會對所接收的信息自行計算和修復，快速調整出完善的設計方案，提高設計效率，確保設計方案的準確性和可行性，能夠實現短時間內完成設計的變更和調整，較傳統施工圖設計方式有較大優勢。

2.3 復雜建筑形體設計階段

未引入BIM 技術之前，對于結構復雜的建筑設計較為困難，僅通過二維設計方案難以準確體現建筑的整體結構形態，但引入BIM 技術后，設計師只需要將相關的數據信息輸入到對應單元格，計算機系統會自行計算出相關數據，完成三維模型的設計，將可視化、立體化的建筑模型呈現出來，如圖2所示。BIM 技術能夠將分散的建筑數據進行收集、分類、整合，建立出立體化模型，設計師可從立體化模型中觀察、了解到建筑所有信息，只需要通過對個別參數的修改實現整個模型的完善，更高效、便捷。

圖2 BIM清晰展現較為復雜的建筑形體設計

2.4 不同專業間協同設計階段

建筑設計中BIM 技術的應用需要設計師、施工人員、運維人員等多環節的專業人員共同參與，充分將不同視角的專業意見表達出來，促進設計效果更科學、合理、可操作。在使用傳統技術進行建筑設計時，設計師需要關注建筑結構設計、給排水設計、管道設計等，涉及到多方面的專業知識，僅靠設計師單方面的力量難以將各方面的專業知識做到疏而不漏，往往會在設計方案完成后與各部門代表組織一次溝通會，會上就設計方案進行討論，各部門代表通過對圖紙的審核，檢查圖紙中各個設計部位有無疏漏，大大增加了設計工時。BIM 技術的應用實現了建筑設計的信息化，通過采用BIM技術建立出三維模型后，各專業人員可以共同觀察三維模型，一旦發現專業上的問題，設計師可立即在計算機系統中調整對應參數，完善設計方案，極大程度上提高了設計效率，進而提升整個建筑工程的建設效率。

3 BIM技術在建筑設計中的應用案例分析

以某國際商務中心項目為例，從該項目建筑模型建立、空間功能設計、裝飾功能設計、方案確定等環節對BIM技術的應用進行了詳細分析，具體如下。

3.1 工程概況

該項目位于某沿海地區，周邊生活配套及道路管網建設完善，交通便利，且該項目處于重點旅游景區，具有較好的發展前景。為響應當地海洋經濟主體的發展口號，緊密結合項目的位置，以海岸貝殼為主要元素，突出顯示海洋主題，打造具有鮮明主題特色的城市中心項目。

3.2 BIM技術的具體應用

3.2.1 模型建立

完整建筑模型的建立分為2 個環節，一是概念草圖的設計環節，二是體量模型的創建環節，就該項目的概念草圖設計環節和體量模型創建環節加以分析。

（1）在項目的概念設計階段，由于該項目對周圍自然環境的要求較高，設計時可以走進建筑周圍環境，從自然中尋找設計靈感，充分采用自然的設計手法進行建筑設計，藍色的玻璃如同大海，建筑結構中白色構建如同浪花，建筑結構整體看上去就像海中的礁石，千年不朽，主樓形態可以結合沙灘貝殼、砂礫等元素，構建一個簡單、純凈的建筑結構，并繪制草圖，實現建筑結構與周圍環境的充分融合。

（2）體量模型構建僅僅通過設計師手繪難以實現對整體建筑設計概念的表達，國際商務中心項目采用BIM 技術進行了體量模型的建立，更清晰地展示出建筑整體的設計效果。概念性的體量模型創建好后，還需要依據項目建設任務書中的基本要求對建筑面積、功能、布局的體量關系進行明確劃分，進一步構建可視化、細致化的三維立體模型，以清晰展示建筑整體設計效果。

3.2.2 空間功能設計

以國際商務中心項目第二階段的2 號樓為例，該樓采用了BIM 建模軟件的參數即時顯示功能和圖形處理功能，對項目中的功能空間分區進行了反復的對照檢測和修正調整，最終確定了建筑主體的功能空間分布：公寓區域為高層塔樓部分，在建筑的背海側設置2個交通核心，實現海面空間利用效果的最大化，達到海面空間利用最大化的效果，樓層平面中，將公寓房間分東西兩側布置，中間為走廊，每間公寓進深在9m 左右，空間感受良好；建筑的一二層空間作為公寓配套的公共活動空間，健身房和咖啡廳的動靜搭配，滿足公寓中不同喜好的人群；地下一二層為車庫和機電設備存放空間，沿街商業為配套金融和餐飲商業。

3.2.3 裝飾功能設計

以國際商務中心項目2 號樓為例，由于該項目本著“仿真渲染”的原則，為了更加真實地表現出項目的顏色及材料質感，更好地幫助設計師將最真實的思維設計效果展示出來，為呼應前文提到的“貝殼、礁石”等元素，通過添加豎向桿件（圖3 為豎向桿件渲染效果圖）的方式進一步增強建筑的垂直感，用于表示貝殼表面的紋理。借助BIM 立體化的渲染效果，將建筑施工使用的具體材料通過三維設計的方式呈現出來，讓相關人員通過完整的BIM 模型就能了解到建筑的整體外形效果。

圖3 豎向桿件渲染效果圖

此外，該項目中除其他部位的材質與顏色均采用BIM 技術進行渲染外，設計師還通過與業主等參與方進行意見溝通，以便更精準、更靈活地進行建筑設計。

3.3 方案確定

該項目概念模型建立后，可以借助BIM 技術對前期設置的多個接口分析軟件對概念模型的面積、體型系數、建筑密度、容積率等方面的參數分析，核對相關參數是否符合設計要求。此外，還應對項目周圍的交通流線、通風情況、日照狀況等方面的性能進行分析，并借助BIM 技術的信息化優勢進行修改完善，最終確定科學、合理、直觀的建筑設計方案。

4 結束語

綜上所述，BIM 技術的運用，對項目設計與施工的協調、成果質量的控制、優化施工的計劃、重大方案的模擬論證、可視化模型對現場施工的指導，項目信息化管理水平的提高，都表現出強大的優勢。實際案例中，將BIM 技術用于建筑設計模型的建立、空間功能的設計、裝飾功能的設計、方案的確定等環節，大大提高了設計工作的效率和質量控制的效果。總之，BIM 技術的應用一方面有利于節省人力和設計成本，另一方面有利于提升建筑設計效率，并提升建筑施工質量。本文所舉案例，進一步驗證了BIM 技術在建筑設計中的有效性。