BIM虚拟建筑技术在设计与施工领域的运用

【摘要】由于现代建筑工程设计和施工管理要求比较高，既要满足人们对环境的需求，又要满足建筑实用功能指标。因此通过借助BIM技术，可以打破传统建筑设计与施工的不可协调性，进而实现建筑设计的可视性和施工管理的可模拟性，从而保障建筑工程建设的顺利实施。

【关键词】BIM；设计；施工

1、BIM技术的主要特征

BIM技术的特征主要表现为：①协调性特征。建筑工程建设过程中由于各专业工程师之间的沟通不到位，而出现各专业之间的碰撞问题，在2D设计模式下，这是很难避免的。如果在设计过程中利用BIM模型的协调性，完全可以提前避免这些问题的发生。②可视化特征。BIM的可视化设计可以将三维的立体实物图形展示在人们的面前。它不仅可以用效果图来表现设计意图，更重要的是，它使得项目设计、建造、运营各个过程在一种可以随时修正的可视化的过程中，各方都形成了高度的互动。③模拟性特征。BIM不只是模拟可视的建筑模型，还能够模拟在真实世界不可见的一个过程或者一个属性等。设计阶段，可通过BIM对特定环节进行模拟实验，如建筑物的节能、日照、疏散。在招投标和施工阶段，BIM可通过模拟实际施工来确定合理的施工方案。

2、BIM技术应用的现状问题分析

BIM技术的现状问题主要表现为：①BIM应用中的参数种类繁多。BIM在建筑工程设计施工管理中的应用，其存在的问题主要就是BIM中的参数不仅种类繁多，而且数量极为庞大。正是这种参数繁多的现象使得BIM必须对这些参数进行分级分类管理，也在一定程度上增加了参数的修改难度。②BIM应用的工作模式复杂。BIM在建筑协同设计中，有着两种不同的工作模式，分别是链接模式和工作集模式。但这两种模式在使用中都存在着一定的问题，比如采用链接模式开展工作时，在管道综合期间，链接模式会使管道的调整工作变得极为复杂；而采用工作集进行工作时，会在一定程度上影响权限释放与获得工作的顺利进行。

3、建筑设计中BIM技术的应用

3.1概念设计

现阶段，土地资源日益紧张，高层建筑和复杂性建筑数量不断增加。对于此类建筑，在设计的过程中，借助具备量化功能的技术，来进行建筑位置与型体设计，能够保障设计的质量。利用BIM技术，进行建筑场地对比分析，结合项目的具体要求，来选择建设位置，设计建筑型体。应用流程如下：①使用数据模型，构建虚拟场地环境，借助设计软件，进行风环境测试。按照测试结果，开明确建筑通风情况，进行设计调整，能够实现风资源最大化利用。②构建场地模型，进行太阳辐射分析。通过分析，能够掌握建筑位置辐射量特征。③分析日照遮挡情况，获得相关数据，为建筑具体规划设计，提供可参考的数据信息。综合分析风环境、日照情况、太阳辐射等情况，分析场地环境的优劣，按照相关要求，设计建筑形体。

3.2方案设计

在进行方案设计时，按照建筑设计要求，构建建筑和设计环境关系，

并且提出空间构建设想，为后续工作的开展，提供指导方案。以某工程为例，建筑设计要求为绿色建筑和低碳建筑标准，即实现资源节约和环境保护。基于此，采取BIM技术，辅助设计，优化设计方案。其应用于方案设计中，具体体现如下：①本工程为办公大楼，要合理分配建筑空间，保持部门紧密相连。利用BIM模型功能，计算建筑平面分配数据，借助BIM技术，进行数据和模型的调整。②按照建筑绿色节能要求，在方案设计时，依托BIM技术，使用IES分析软件，进行体块方案能源消耗分析，明确优缺点，提出方案优化策略。按照计算结果，来设计各类风格的方案。③按照环保性能要求，进行方案对比分析，选择最佳的方案，结合其他方案的优点，优化最佳方案。

3.3初步设计

应用BIM技术，在3D环境下，开展建筑协同设计，能够提高设计效率以及质量。具体优势体现如下：①应用BIM技术，开展细节设计，比如楼梯间下部设计，通过反复解剖分析，使得空间设计更加的精细化，提高了空间利用率。②协同设计。利用BIM技术，能够实现专业协同设计。在3D环境下，前移管线综合设计，发挥BIM软件的碰撞分析功能，能够及时发现管线设计不合理问题，实现了前期质量的把控，减少了成本的浪费。③初步设计阶段BIM模型分析包括整体分析、计算自然通风数据、指导优化策略。使用此模型分屋顶太阳辐射量，确定太阳能集热器方案，集热器族排布方式。根据室内增加的墙上通风口，增加自然通风。

4、BIM技术在项目施工中的应用

4.1虚拟建造

虚拟建造技术的运用，能够促进建筑设计理念的实现，同时可以实现研究建筑物不同方面的数据的目的。在虚拟建造技术帮助下建成的建筑模型，必须要满足建筑物不同方面的特征，例如：物理原型的特征、空间特征等等，从而满足用户观测建筑模型的要求，同时也更好的掌握模型，这些需求实现的前提条件是，使用BIM技术。利用BIM技术，建立建筑虚拟模型，促进“先试后建”目的的达成。

4.2三維碰撞检查

目前，BIM技术被普遍的使用到三维碰撞检查中。在BIM技术可视化功能的帮助下，确保三维碰撞检查功能的充分发挥。在建筑项目正式开始建设之前，设计人员使用BIM技术，完成有关的综合性碰撞检查工作，例如：土建等等，从而防止发生软硬碰撞的情况，为建筑工程设计工作的质量提供保障，同时为净空和管线排布方案的可行性奠定基础。

4.3算量技术

在BIM技术的具体使用过程中，它的构件信息是可计算信息中的一种，所以在构件信息的帮助下，能够保证计算机认识不一样构件的自动化，同时在研究模型内部不同信息的基础上，例如：几何信息等等，将构件数量的计算工作落实到位。传统的设计图纸在建筑工程施工过程中使用，会不利于施工的进行，而BIM技术模型替换以往的设计图纸，可以直观的表达出建筑工程建设需要的材料、数量等等数据。如果设计方案出现修改，BIM技术模型的数据信息也会出现相应的变化。

结语：

工程建设过程的每一个阶段需要解决的问题不同，各阶段的已知和未知条件也不相同。随着工程项目建设的不断深入，前一阶段的结果将是后续阶段的己知条件。BIM在设计和施工阶段的价值可以体现在能够很好地解决两个阶段的数据信息无缝共享的问题，实现协同设计和虚拟建造，减少重复工作，降低成本并提高工程的建造品质。

参考文献：

[1]杨志敏，李惠玲，徐晓晴，刘宁宁.BIM技术在建筑工程设计与施工阶段中的应用价值[J].建筑与预算，2017（03）：5-9.

[2]武永峰，袁明慧.BIM技术在设计施工一体化建设中应用研究[J].价值工程，2014，33（32）：137-139.

[3]马智亮.我国建筑施工行业BIM技术应用的现状、问题及对策[J].中国勘察设计，2013（11）：39-42.

作者简介：

王君，山东东汇工程检测鉴定有限公司。