BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用分析

李靜

深圳市華筑工程設(shè)計有限公司武漢分公司 湖北 武漢 430000

近年來，BIM技術(shù)在建筑工程中發(fā)揮著越來越重要的作用，并逐漸向其他領(lǐng)域進(jìn)行滲透。然而，由于部分人員對BIM技術(shù)的認(rèn)識還不夠深入，使得BIM技術(shù)在其他領(lǐng)域并沒有得到很好地應(yīng)用，嚴(yán)重阻礙了BIM技術(shù)的發(fā)展與傳播。通過對BIM技術(shù)在實(shí)踐中的運(yùn)用進(jìn)行分析，筆者認(rèn)為BIM技術(shù)在今后各個行業(yè)中，將會有擁有更加廣闊的市場，對國家的經(jīng)濟(jì)起到了極大地促進(jìn)作用。因此，相關(guān)人員必須對BIM技術(shù)進(jìn)行深入地了解。

1 BIM技術(shù)的概述與特征

1.1 BIM技術(shù)的概述

二十一世紀(jì)，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，現(xiàn)代化建筑也在穩(wěn)步發(fā)展，逐漸形成了大規(guī)模、高水平、高科技與高經(jīng)濟(jì)效益的建筑工程體系。與之有關(guān)的行業(yè)也得到了很大的發(fā)展，并且在整個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)了舉足輕重的地位。如果這個行業(yè)體系能夠不斷向著科學(xué)的方向發(fā)展，就可以有效減少建筑工程中人力、財力的消耗，加速施工速度，縮短施工時間，提高施工質(zhì)量。這個行業(yè)體系還能夠有效地強(qiáng)化建筑工程的安全防護(hù)工作，確保整個建筑施工的穩(wěn)步發(fā)展。因此在建筑工程方面，要提高科技水平，以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，尋求更高水平的行業(yè)發(fā)展。BIM技術(shù)的誕生，正悄然改變著整個建筑行業(yè)，一次行業(yè)革命即將展開。這說明了BIM技術(shù)的重要意義，因此其開發(fā)與實(shí)踐需要受到足夠的關(guān)注。BIM技術(shù)的技術(shù)是一把設(shè)計、生產(chǎn)、發(fā)展和預(yù)測未來的利刃，在BIM技術(shù)的支持下，我國建筑工程的前景是無限的[1]。

1.2 BIM技術(shù)的特征

BIM技術(shù)有如下三個特征：第一，數(shù)據(jù)采集與整合。BIM技術(shù)最主要的作用就是搜集建筑領(lǐng)域中的有效數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)加以整合。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)前BIM技術(shù)已經(jīng)成為了建筑行業(yè)中非常關(guān)鍵的一個組成部分，其專業(yè)性和技術(shù)性使建筑工程設(shè)計和工程施工體系變得更加完整、先進(jìn)。BIM技術(shù)的應(yīng)用，需要相關(guān)人員有更高的專業(yè)性，要能夠?qū)IM技術(shù)與數(shù)據(jù)信息相融合，將數(shù)據(jù)信息引入到實(shí)際工程中，從而推動建筑工程設(shè)計的發(fā)展[2]。第二，聯(lián)合設(shè)計。利用BIM技術(shù)能夠搭建起一個全新的平臺，為建筑工程的設(shè)計、施工和信息的更新、共享提供一個很好的互動平臺。該平臺可以對實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不斷變化的外部環(huán)境。在這一點(diǎn)上，BIM技術(shù)提供的技術(shù)支持，可以提高對各專業(yè)的應(yīng)用程度，增強(qiáng)其關(guān)聯(lián)度，從而準(zhǔn)確理解建筑工程設(shè)計與實(shí)際施工之間的關(guān)系。第三，工作傳遞。BIM技術(shù)可以增強(qiáng)各類信息之間的關(guān)聯(lián)度，在設(shè)計過程中，可以快速準(zhǔn)確地反映出問題，并對修改后的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動地更新，從而減少了設(shè)計師的工作量，減少了人力和物質(zhì)資源的消耗。

2 BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的重要作用

2.1 實(shí)現(xiàn)建筑工程設(shè)計的信息化

BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)建筑工程設(shè)計的信息化。我國已經(jīng)進(jìn)入了信息社會，許多行業(yè)都離不開信息技術(shù)的運(yùn)用。而對于建筑工程來說，BIM技術(shù)的運(yùn)用具有十分重大的意義。BIM技術(shù)可以搜集許多有效的信息，這些數(shù)據(jù)信息還能夠隨身攜帶，提高了其實(shí)用性。同時，有關(guān)部門可以在需要的時候?qū)@些信息進(jìn)行查詢和修改。相關(guān)人員可以在互聯(lián)網(wǎng)上查詢到許多信息，比如：建筑工程的造價、工程質(zhì)量、施工進(jìn)度等。由于這些信息都是公開的，所以可以根據(jù)這些信息對建筑工程進(jìn)行設(shè)計，提高了建筑工程的質(zhì)量，也可以降低工程造價。

2.2 方便三維模型的修改

BIM技術(shù)可以方便三維模型的修改。BIM技術(shù)具有可視性、模擬性和協(xié)調(diào)性等諸多優(yōu)勢。對BIM技術(shù)的優(yōu)勢特征進(jìn)行全面地分析，可以看出，隨著BIM技術(shù)的問世，傳統(tǒng)的繪圖方式正在向著數(shù)據(jù)庫進(jìn)行發(fā)展，并將二維設(shè)計轉(zhuǎn)變成了三維動態(tài)可視化設(shè)計，擁有極好的分布式模型[3]。BIM技術(shù)為三維模型的運(yùn)用帶來了極大的便利，其信息傳輸能力強(qiáng)，可以在三維模型的修正過程中，對三維模型的不同面進(jìn)行直觀地分析。通過對數(shù)據(jù)的修改和分析，可以使每一個數(shù)據(jù)都是正確和一致的。

2.3 滿足建筑工程的設(shè)計要求

BIM技術(shù)可以滿足建筑工程的設(shè)計要求。在現(xiàn)代社會，人們對于建筑的要求已經(jīng)不局限于“金碧輝煌”，而是更傾向于綠色環(huán)保、造型優(yōu)美、結(jié)構(gòu)和諧。將BIM技術(shù)應(yīng)用于此類建筑工程的設(shè)計中，可以更好地滿足大眾化、標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化的建筑設(shè)計需求。BIM技術(shù)可以輕松地對某些特定的建筑物進(jìn)行三維形式的呈現(xiàn)。例如，在對某座住宅樓的設(shè)計中，設(shè)計師可以使用BIM技術(shù)，在該建筑物的平面圖的基礎(chǔ)上建立三維模型，同時，利用相應(yīng)的軟件將該建筑物的信息進(jìn)行整理，這樣就可以讓建筑企業(yè)更加直觀地對該建筑物的基本信息進(jìn)行了解。

2.4 實(shí)現(xiàn)功能一體化

BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)功能一體化。目前，在建筑領(lǐng)域中，普遍采用的是BIM技術(shù)分析工具和BIM技術(shù)創(chuàng)作類工具組合而成的分布式模型。BIM技術(shù)設(shè)計建筑工程的三維模型時，包含了材料的質(zhì)量、數(shù)量、樣式、尺寸、體積等內(nèi)容，以及對建材的使用標(biāo)準(zhǔn)的檢測。在對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面地分析之后，就可以將傳統(tǒng)設(shè)計圖紙的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，并將其傳送到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中去。BIM技術(shù)將一個建筑工程的全部功能和物理特征呈現(xiàn)在中央存儲庫中[4]。BIM技術(shù)提供了一種全新的三維動態(tài)可視化途徑，它將傳統(tǒng)的線條設(shè)計圖轉(zhuǎn)化為三維立體實(shí)體圖，這在增強(qiáng)各專業(yè)間的協(xié)作和交流方面有著巨大的作用[5]。

3 BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中存在的問題

BIM技術(shù)為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出巨大的貢獻(xiàn)。然而，目前BIM技術(shù)在推廣過程中還面臨著諸多問題，這些問題制約了BIM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

3.1 軟硬件水平不高

BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中存在軟硬件水平不高的問題。一個好的設(shè)計，除了要求設(shè)計者要有一定的技術(shù)水平和思想理念外，還要求有一定的軟硬件設(shè)備。一些大型的建筑工程的設(shè)計，對軟硬件的要求是非常高的。然而，軟硬件水平不高是目前許多建筑單位都無法有效解決的問題。從某種意義上說，軟硬件水平對建筑工程的設(shè)計質(zhì)量、分析水平以及施工效率都有很大的影響。而目前，我國建筑過程設(shè)計的整體硬件水平比較低，這給BIM技術(shù)的應(yīng)用和推廣造成了很大的障礙。

3.2 人才素質(zhì)比較低

BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中存在人才素質(zhì)比較低的問題。由于建筑過程設(shè)計行業(yè)的分工比較細(xì)，因此專家們在研究的過程中，大多是以理論為主，而不是以實(shí)際操作為主。在踏入工作崗位之后，許多技術(shù)人員由于缺少實(shí)際的工作經(jīng)歷和其他相關(guān)知識的儲備，因此很難立刻投入到工作之中去。在設(shè)計過程中，要想對出現(xiàn)的問題進(jìn)行有效解決，除了要求相應(yīng)的技術(shù)外，還必須要對其他相關(guān)的知識有所了解。盡管BIM技術(shù)的引入使得項目間的聯(lián)系變得更加緊密，項目間的交流也變得更加方便，但要完全掌握各個項目的專業(yè)知識以及工作特征，卻是一個非常漫長的過程，這也就對技術(shù)人員提出了更高的要求。

3.3 “以量取勝”現(xiàn)象嚴(yán)重

BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中存在企業(yè)“以量取勝”的問題。BIM技術(shù)給建筑行業(yè)帶來了全新的設(shè)計理念和途徑，給建筑行業(yè)注入了新鮮的血液，促使建筑行業(yè)中的設(shè)計方、施工方和供應(yīng)商爭相學(xué)習(xí)，并將BIM技術(shù)視為一種競爭的法寶。而在我國，建筑工程越來越多，使得建筑企業(yè)越來越重視“數(shù)量”，而忽視了“質(zhì)量”。建筑行業(yè)中的大部分企業(yè)都以建筑工程的“數(shù)量”為衡量企業(yè)成功與否的標(biāo)準(zhǔn)，這嚴(yán)重阻礙了建筑工程的發(fā)展與進(jìn)步。與此同時，由于BIM技術(shù)的推廣中存在著“以量取勝”的現(xiàn)象，導(dǎo)致很多建筑企業(yè)的BIM技術(shù)水平無法得到有效地提高，也沒能完全掌握BIM技術(shù)的關(guān)鍵，使得BIM技術(shù)不能得到全面、有效地應(yīng)用，更不能使其優(yōu)勢得以發(fā)揮。

3.4 缺少明確的法律法規(guī)

BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中存在缺少明確的法律法規(guī)的問題。目前，我國大部分進(jìn)行建筑工程設(shè)計的企業(yè)對內(nèi)部的工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)并沒有給予足夠的關(guān)注，這也是目前我國的工程設(shè)計在管理方面所面臨的一個嚴(yán)峻問題。不僅是建筑企業(yè)，在國家層面上，也還沒有明確的法律法規(guī)來對企業(yè)的行為進(jìn)行規(guī)范。因此，要想推動BIM技術(shù)的發(fā)展，不僅要讓企業(yè)明確有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，還必須要由國家政府制定相應(yīng)的法律法規(guī)，為BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相應(yīng)的目標(biāo)，更好地推動BIM技術(shù)的傳播。

4 BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 全面展示建筑工程

BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中可以全面展示建筑工程。在BIM技術(shù)還沒有出現(xiàn)的時候，建筑行業(yè)主要是以傳統(tǒng)的平面CAD設(shè)計為基礎(chǔ)，來向客戶提供各種資料的。包括：建筑的詳圖、立面圖、平面圖、剖面圖與設(shè)計說明，以及材料使用表等。這些資料都是以平面設(shè)計圖紙的形式，來實(shí)現(xiàn)信息的傳遞的，將建筑的設(shè)計結(jié)果展現(xiàn)給客戶。但是，這樣的平面圖紙有很多不足之處。首先，它的工作量非常龐大，特別是在當(dāng)前的城市建筑越來越復(fù)雜的情況下，它對建筑圖紙的要求也越來越多。然而，在使用平面CAD進(jìn)行設(shè)計的過程中，會不可避免地產(chǎn)生一系列的問題。比如，在各種復(fù)雜的剖面圖、立面圖、平面圖及詳圖之中，往往會傳遞一些關(guān)鍵的信息，如果這些信息發(fā)生了錯誤，就會導(dǎo)致在建筑施工的過程中，出現(xiàn)嚴(yán)重的施工事故。比如，機(jī)電管線發(fā)生沖突，甚至是出現(xiàn)了錯位現(xiàn)象，從而對整個建筑工程的施工質(zhì)量和施工效率產(chǎn)生了很大的影響。而BIM技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一情況。在建筑工程設(shè)計的過程中，利用BIM技術(shù)，通過三維模型來全面展示建筑工程，可以讓相關(guān)人員對其有更為直觀地了解。在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計中，CAD技術(shù)得到了更廣泛地應(yīng)用。通常情況下，技術(shù)人員都會利用CAD技術(shù)來繪制圖紙。然而，雖然CAD技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，但它在傳遞和表達(dá)信息方面卻相對單一，很多技術(shù)也還不夠完善，造成了某些部分的信息不能被完全展示出來。利用BIM技術(shù)建立三維立體模型，可以劃分建筑功能區(qū)，計算建筑面積，考察建筑尺寸，并對其進(jìn)行分析，最終設(shè)計出最合適的建筑。

4.2 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計

在傳統(tǒng)的建筑過程設(shè)計中，需要對圖紙和數(shù)據(jù)進(jìn)行審查和分析，并對其進(jìn)行不斷地校驗，以保證圖紙的準(zhǔn)確性，這樣就會造成工作單一和重復(fù)，使得工作效率低下。并且，圖紙的錯誤率很高，在施工的過程中，會出現(xiàn)很多的問題，并且需要反復(fù)地返工，這就會造成很大的資源浪費(fèi)。而BIM技術(shù)很好地解決了這一問題，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，存在著一些相互關(guān)聯(lián)的因素，這些因素與建筑模型的設(shè)計信息都保存在同一個數(shù)據(jù)庫中。因此，在需要的時候，可以將兩者組合在一起，進(jìn)行高效地整理，設(shè)計師就可以將其構(gòu)建成一個完整的結(jié)構(gòu)體。由于建筑工程的設(shè)計存在差異性，因此，要對BIM技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行不定期地升級，以滿足不斷變化的設(shè)計需求。通過計算機(jī)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫的結(jié)合，可以更好地實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計的自動化。例如，在一個建筑工程的設(shè)計中，要考慮到鋼筋混凝土梁的截面尺寸與截面高度。如果施工要求沒有發(fā)生變化，則不需要進(jìn)行修改，但是如果這些數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，就需要進(jìn)行修改。這時只需要將變動后的數(shù)據(jù)重新上傳，就可以實(shí)現(xiàn)三維模型的更新。

4.3 構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)的模型

BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中可以用來構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)的模型。隨著時代的發(fā)展，如果仍然堅持采用傳統(tǒng)的平面CAD設(shè)計方法來進(jìn)行建筑過程設(shè)計，那么就會導(dǎo)致一系列的設(shè)計理念不符合實(shí)際和施工協(xié)調(diào)的問題，從而難以保證建筑過程設(shè)計的有效性。除此之外，如果使用傳統(tǒng)的平面CAD設(shè)計方法，在進(jìn)行大規(guī)模的工程設(shè)計時，就會使得工程中的每個部分都有很多的設(shè)計圖。但是就整個工程而言，每一個部分的設(shè)計圖都是一個相對獨(dú)立的內(nèi)容，因此難以將這些內(nèi)容結(jié)合起來，從而造成了數(shù)據(jù)的散亂。最后，為了將這些數(shù)據(jù)集中起來，更好地了解整個建筑設(shè)計，還必須由專門的技術(shù)人員來進(jìn)行解釋。這就產(chǎn)生了這樣一種情況，即：建筑設(shè)計和各部門間不協(xié)調(diào)，使得建筑企業(yè)無法很好地了解設(shè)計意圖，從而影響到整個工程的順利施工，產(chǎn)生一系列的工程問題。而BIM技術(shù)的使用，則可以有效地解決每個部分在設(shè)計過程中相互獨(dú)立的問題，并將各部分的設(shè)計整合到一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，從而大大推動了建筑行業(yè)的發(fā)展。在建筑工程設(shè)計中，建立鋼結(jié)構(gòu)工程的模型是一個十分關(guān)鍵而又困難的過程。在鋼結(jié)構(gòu)工程的建模過程中，構(gòu)件之間的連接是最重要的環(huán)節(jié)，特別是對于梁柱的連接，更是重中之重。BIM技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用，除了可以將鋼結(jié)構(gòu)的模型有效建立起來，還能夠根據(jù)實(shí)際情況對其進(jìn)行調(diào)整。在鋼結(jié)構(gòu)模型建立完成后，將構(gòu)件的參數(shù)輸入到相關(guān)系統(tǒng)中，并進(jìn)行計算，最后可以得到各個構(gòu)件的數(shù)據(jù)，最終更好地完成建模工作。

5 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)必然會成為建筑行業(yè)的一個重要組成部分。BIM技術(shù)的作用十分顯著，可以有效提高資源的利用率，并通過信息的高效傳輸，推動我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展。然而，BIM技術(shù)并非完全沒有劣勢，因此并非每一個建筑設(shè)計都需要采用BIM技術(shù)，有些建筑仍然可以采用傳統(tǒng)的建筑設(shè)計方式。BIM技術(shù)的發(fā)展方向必須與建筑行業(yè)的發(fā)展方向一致，并且兩者的發(fā)展要相互促進(jìn)。因此，要想讓BIM技術(shù)繼續(xù)得到發(fā)展，就必須要鼓勵建筑行業(yè)積極參與，并且還要得到政府的大力支持。