淺析BIM在建筑設計中的應用及發展趨勢

張偉成

（北京市住宅建筑設計研究院有限公司， 北京 100000）

如今， 房建工程的發展速度非常快， 隨著科學技術的發展， BIM 虛擬技術的應用也越來越廣泛，BIM虛擬技術可以通過對三維立體的使用， 將工程項目的樣子呈現出來， 能讓人看到未完成的內容，也可以使整個工程的管理更加科學、 合理， 能避免一些問題的產生， 同時虛擬技術的應用， 也能夠降低實際施工的成本， 使整個工程的質量和進度都能夠獲得提升。

1 BIM在建筑設計中的應用概述

BIM包含了三維立體建模的相關技術， 是對整個建筑項目所有信息綜合起來的相關數據進行的一個集成過程， BIM技術是將建筑工程當中實際的建筑體積其功能轉化成為數字， 以數字化的形式表達出來， 這樣才能夠構成一個更加完善的信息化的模型， 在這個模型當中， 建筑項目從設計到施工的各個階段相關的數據， 以及其各個過程和所要運用到的資源， 都能夠連接起來， 這樣就可以對整個工程對象進行更加完整的描述， 所以這項技術可以得到更為廣泛的使用。 BIM 工程數據的來源是單一的，但是其解決方案卻可以是分布式的， 即使是不同結構的工程數據， 它也可以將其保持一致， 而且還可以進行全局共享。 它還可以支持建筑工程在設計和施工過程中對于不斷變化的工程信息的搜集工作，還能夠進一步對其進行存儲和分析， 建筑信息的模型也可以看作是工程施工方案和設計理念當中的數字化的表達形式， 這項技術能夠建立起建筑項目的管理環境， 使其在工程施工過程中能夠有更高的完成效率并能夠相應的減少風險的存在。 BIM技術的特征具體表現為以下幾點[1]。

1.1 完備的模型信息

相關技術人員需要對建筑工程進行數字化的描述， 其中一定有非常重要的工程信息， 同時， 其中的工程項目的空間邏輯關系相關的信息也要非常的清晰。

1.2 關聯的模型信息

建筑工程的模型能夠清晰的對工程進行識別，將各個部分都進行緊密地結合， 構建起來的相關系統需要對其中的數據進行更加科學的統計， 在對這些數據進行分析了以后， 會產生相對應的圖片和文字的文件， 如果在建筑模型當中， 某一個部分產生了一些變化， 那么這時候， 其他的部分也是需要進行相應的更新的， 這樣才能夠使模型實現科學和合理。

1.3 一直的模型信息

建筑工程在各個階段當中與數據建模都是一致的， 所以數據相同的話， 也沒有必要去進行多次的采集， 建筑工程當中的信息建模是需要進行自動的更新的， 這些數據在不同的階段當中， 也可以進行適當的修改， 以免出現各種不必要的錯誤。

2 BIM原理

BIM技術是專門針對建筑進行設計的， 它屬于CAD技術當中的一種， 可以對建筑進行數字化的描述， BIM技術的使用可以在電子模型當中完成對建筑信息進行完整的儲存， 這是一種技術上的新變革。

BIM的應用系統當中， 建筑構建成為一種對象，使建筑構建成為數字， 通過對其進行編碼就可以代表真實的建筑， 其中， 一個對象需要一系列的參數才可以將其屬性準確的描述出來， 這個對象的代碼一定將這些參數都包含了進去， 這些參數事先就已經做好了定義的工作， 同時也要遵守其中的規則，這樣， 這些參數信息就將建筑的屬性可以明確的表示出來。 比如， 一面墻代表著具有墻的屬性的一個對象， 包括了它的長、 寬、 高， 還包括了它的材料和保溫等方面的性能， 同時也要將墻體的規格和造價包括進去， 這是BIM技術可以包含的內容， 與之相比， 一般的CAD繪圖軟件只能以二維的方式來表達墻體， 它將墻體表現出來的形式只是簡單的兩條平行線， 相關的其他屬性則不會被呈現出來。

3 BIM在建筑設計中的應用優點探析

如今， 在建筑設計當中， BIM技術的應用越來越廣泛， 是因為其優點很多。

首先， 它能夠實現信息數據化。 如今建筑工程中利用信息科學， 將工程中相關的數據收集到統一的數據庫中， 這樣， 即使是不同的建筑工程， 它們利用的信息源也是一樣的， 同時也能夠確保信息的采集是科學和完整的， 建筑工程相關單位需要就信息的內容來進行不斷的交流與共享方面的工作， 這項技術的應用能夠很好的解決傳統采用紙質檔案進行信息共享所產生的關于信息遺漏的問題。

其次， BIM技術的仿真性非常強， 它能夠將建筑工程中的建筑物都通過數字的使用將其模擬出來，甚至可以將建筑物的三維幾何形狀、 材料價格和具體施工的進度都體現出來， 這樣就可以給相關的設計師和建筑師等提供可視化的三維立體模型； 傳統的建筑施工多是以平面的圖紙作為參考和依據， 圖紙屬于2D的范圍， 其在空間、 位置等方面表現上， 存在很大不足， 也不能實現更為準確的描述， 在BIM技術應用到房間工程當中時， 建筑結構空間和位置都能得到更為具體的體現， 依靠該項技術， 可建立起任何一項工程的4D模型， 同時這項技術的使用， 使建筑工程取得的效果也非常明顯， 這樣的模型能讓施工人員更明顯的理解建筑設計理念和意圖， 也可以預測可能存在的問題， 讓施工隊伍和設計團隊之間的交流更加密切[2]。

再次， 也能夠實現建筑項目在設計、 實施等各個環節之間的相互協作與交流。 如今， 在我國BIM技術的使用， 已經遍布整個工程管理行業， 又在3D模型的基礎上發展出4D模型， 將時間的元素也加入了進去， 這一模型將施工和相關信息連接了起來，能對施工狀況做出全面的了解， 方便各個環節的執行， 利用這一模型， 對施工做出詳細的分析， 將相關信息都總結出來， 使施工管理更加精細， 管理起來更加的方便， 省了很多不必要的麻煩， BIM虛擬技術為建筑施工提供了可視化的可能， 給整個房建工程奠定了堅實的技術基礎。

最后， BIM技術的協調性能也非常好， 它能夠很好的將以往那些不能夠兼容的現象進行良好解決，使得相關的方案更加合理， 同時也能夠將那些有問題的方案進行有效的解決。 建筑設計當中， 經常會考慮到對地震這種災難的抵抗性如何， BIM技術的使用就可以很好的對逃生的方案進行模擬， 通過模擬， 我們可知道現存方案中的不足， 并予以改正。BIM技術可以將工程中的所有信息都容納進去。 這項技術能夠引導建筑行業向著更加高科技的方向發展， 將施工中的各個階段都進行一定程度的優化，這項技術如果應用得足夠全面， 那么它能夠為建筑行業帶來的影響是不可衡量的， 它能夠為建筑行業經濟效益的提升做出巨大貢獻， 也能有效的降低其投入成本， 保證整個建筑工程的安全性。

4 BIM技術在建筑設計中的作用

4.1 改善圖紙設計

BIM技術以建筑信息作為建立模型的基礎， 用數字將其表達出來， 這樣， 設計師便能夠更加直觀的進行參考， 設計師在對圖紙進行設計時， 也可以運用數字化的方式對其中的內容進行修改， 再參考其他相關的信息， 將設計圖紙進行進一步的優化工作， 在這一過程中， 設計師和施工單位之間的相互溝通也是比較重要的， 施工單位能夠將設計師所想要表達的東西傳遞出來， 相反， 設計師也可以深入的了解施工單位的相關訴求， 將自己的設計進行適當的修改， 這樣也不會出現因設計問題導致的施工難度太大的情況， 一旦這樣的現象出現， 施工的整個進度就會受到嚴重的影響。 BIM 信息庫的建立，為建筑行業的發展帶來了很多有利的影響， 設計師們也能夠從中選擇更為有益的信息， 使建筑的設計工作能夠做得更好。

4.2 信息化功能的追求

隨著建筑方面的有關信息不斷的增加， BIM技術也變得更加完善， 其為建筑工程行業的發展帶來的便利也更加的明顯， BIM技術的使用使相關信息傳遞起來更加的方便， 施工方也可以通過此及時的獲得有用的信息， 施工的同時也可以將施工的設計方案進行進一步的優化， 進而使得施工工作能夠更加準確和便捷， 這樣施工時間也可以大大的縮短，施工工作的效率也能夠在很大程度上得到提升。

4.3 三維化功能

如今， 三維建模已經得到了更好的發展， 在建筑工程中的應用也變得極為普遍， 它能夠給設計師和施工者帶來更加直觀的視覺上的體驗， 尤其是在設計師進行設計的過程中， 更離不開對三維建模的依賴， 通過三維建模的使用， 在設計方面， 一些很難發現的問題都可以明確的體現出來， 這樣就可以將設計師的設計水平進行提升。

5 BIM 在建筑設計中的實際應用研究

5.1 復雜形體設計及建造應用

BIM技術在復雜形體方面的設計和建造的應用中發揮著非常重要的作用， BIM技術的使用， 可以對復雜的形體建筑以數據的方式進行驗證， 并將其整合起來， 這樣便能夠實現對形體建筑進行多維的設計， 這樣才方便將建筑以立體的形式展現在人們的面前， 建筑信息能夠建立起相應的模型， 這樣的技術使得如今的建筑師們可以更好的將自己的創意增加進去， 并且可以事先看到其效果， 進而繼續進行優化工作， 使建筑的設計工作變得更加的完美。

5.2 綜合管線設計與管網綜合排查

在新的時代背景下， 建筑的功能也越來越多，除了居住以外， 還有觀賞的功能， 如今， 建筑的數量也變得越來越多， 它的形體也越來越龐大， 其中所包含的機電和管網等也是非常的復雜， 在建筑的設計階段， 做好綜合管線的設計工作， 才能夠保證建筑的整體質量， 將這一設計工作做好， 建筑中也不會出現管線復雜交錯等問題， 使得施工過程十分艱難。 傳統的建筑設計方式中， 涉及到管網的設計只能夠用人工目測的方式來檢測， 這種方式有著很大的缺點， 很容易使管線的排列交錯在一起， 而如今有了BIM技術的使用， 可以對管網進行檢測， 以更加直觀的方式將以三維模型的方式呈現出來， 再將其分布到建筑模型當中， BIM技術的檢測功能可以通過自動化的方式將管網的設計中存在的問題準確的檢測出來， 并進行標注， 這一過程體現了BIM技術檢測功能的優勢， 并能夠進一步保證管網設計的質量問題， 設計深化可以對建筑工程進行二次設計， 二次設計對于建筑工程來說， 有時候是很必要的， BIM技術也可以為深化設計提供技術支撐， 尤其是建筑工程中有很多比較復雜的工程， 如鋼結構、細化管線工作、 管線的健全等， 有了BIM技術， 深化設計的過程更加簡便， 也將這項工作所需的成本大幅度的降低， 還能夠保證其質量和效率， 可見BIM技術為此做出了非常大的貢獻[3]。

5.3 消防性能優化設計

如今的建筑， 變得越來越高， 越來越大， 面對這樣的形勢， 傳統的設計方式已經逐漸的被淘汰，尤其是在有關建筑的消防方面， 而BIM技術中消防性能可以經過優化設計， 達到科學合理的要求， 在對消防性能進行優化設計時， 包含了很多的內容，有毒氣體的擴散時間、 建筑材料的耐燒性以及通過模擬得到的人員疏散所需要的時間等， 這樣才能夠為實際中的疏散工作提供更好的方案， 不僅要保證人們的人身安全， 還要保證建筑的安全。

6 BIM發展趨勢與展望

在未來的日子里， 我國的建筑行業還會得到長遠的發展， 建筑的數量仍然會越來越多， 所以我國的建筑市場仍然是比較活躍的， 現代化和高科技會越來越多的注入到建筑的發展當中， BIM技術的繪圖方式改變了以往繪圖的習慣， 還可以將設計和施工的過程等進行進一步的協調， 更能夠促進該行業的進一步發展， 所以， 傳統的繪圖方式將會被逐漸地替代， BIM技術的使用， 將引起建筑行業中的一場革命， 建筑行業也將進入到BIM的新時代中[4]。

如今建筑工程中引用信息化的相關理念已經越來越頻繁了， 人們也不會感到陌生了， 這時， 也涌現出了大量的具有新穎設計理念和獨特造型的建筑，這些建筑的出現， 也標志著建筑行業有關技術的深刻變革， 建筑工程的信息化包括了兩個部分， 一個是建筑工程的協同化， 另一個則是BIM建筑建模，建筑工程的協同化需要各個部門對信息進行共享，通過網絡相關技術， 可以進行跨越單位和部門的交流， 相關資料庫的建立， 可以為設計工作提供更為統一和科學的標準， 并實現對建筑工程項目的科學化的管理。 建筑工程設計有其特殊性， 想要實現科學化的管理， 相關技術人員需要對建筑工程的設計理念實現變革， 將2D模型轉化為3D， 甚至是向著4D去發展， 由簡單的幾何繪圖發展成為建筑構件的改變， 不同的單位可以從各自不同的角度來進行建筑的設計和施工。 BIM技術需要進行協同合作， 這也是其發展的一個重要理念， 它能夠實現更加協同化和高效化的設計， 并將設計中所含有的技術含量進行大幅度的提升[5]。

7 結語

BIM虛擬技術發揮著自己獨有的優勢， 這項優勢是其他任何技術所不能替代的， 使工程的質量更加精細化， 將施工的成本大大的降低， 整體上的效益得到擴大， 另一方面， BIM虛擬技術還能對施工過程進行一定的指導， 策劃出更加適當的施工方案，運用其可視化的特征， 使各項工作得以協調， 降低失誤出現的幾率， 無論是在工程的進度， 還是在質量和安全上， 都能給予保障， 為建筑行業的發展提供技術上的基礎。