BIM 技术在建筑工程设计中的运用优势

席新元

（中铁十九局集团电务工程有限公司，北京 100076）

0 引言

随着建筑行业的高速发展，提高了建筑市场竞争的激烈程度，并对建筑工程设计提出更高的要求。为了提高建筑企业的核心竞争力，要不断优化建筑工程设计，提高建筑工程设计的合理性。BIM 技术是一种先进的工程设计数据化工具，通过建筑数据化与信息化模型整合，传递项目全生命周期中的建筑信息，形成可视化建筑模型，帮助设计人员发现建筑工程设计中的缺陷和不足之处，加以纠正，提高建筑工程设计的科学性和准确性。在建筑工程设计中，要正确认识到BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术的运用优势，及时将BIM 技术引入到建筑工程设计中，优化建筑工程设计方案，提高设计质量，进而保证建筑工程综合质量的提升。

1 BIM 技术在建筑工程设计中的运用优势

1.1 可视化

针对建筑工程设计，BIM 技术在实际应用中具有可视化特征，施工图纸中主要通过线条绘制的方式表达各个构件的信息，而实际工程构造形式就需要建筑建设人员进行想象。引入BIM 技术后，为建筑工程设计提供可视化思路，利用线条式构建三维立体实物图形，呈现直观的立体模型，传统设计方法中也可以提供设计方案效果图，但其中缺少构件大小、具体位置等信息，各个构件中无反馈性与互动性。应用BIM 技术后，提供可视化效果，可以呈现出各个构件中的互动性与反馈性关系，并实现整个设计过程的可视化，这种可视化结果可以通过效果图或是报表等方式呈现，使得建筑工程设计中的沟通、交流和决策均基于可视化环境进行开展，提高设计效率。

1.2 协调性

协调是建筑工程设计中的重要工作之一。在建筑工程建设中，无论是设计单位、施工单位或是业主都需要相互协调、配合，推动建筑工程项目的开展。一旦工程建设项目实施中遇到了困难或者是问题，都要组织相关人员或单位进行讨论和协调，分析问题发生的原因，及时提出解决方案，做出变更或是制定补救措施等决定。在建筑工程设计中，常出现由于设计人员间沟通不良或而造成的专业碰撞问题，例如，暖通专业管道安排布设中，由于施工图纸没有对各个专业进行综合绘制，而是本专业绘制本专业的施工图纸，使得工程设计中，特别是在管线布置中，常发现结构或构件对管线敷设造成阻碍，这种碰撞问题一旦出现后只能事后解决，无法在事前发现。在应用BIM 技术后，由于BIM 具备协调性服务，可以有效避免这一问题的发生。在BIM 技术应用中，通过构建建筑信息模型，在建筑工程设计阶段就发现了各个专业碰撞问题，并采取协调处理的方法，形成协调数据，解决各个专业间的碰撞问题，保证各个专业的协调性，提高建筑工程设计的科学性和合理性。

1.3 模拟性

模拟性并不单指建筑物模型的模拟设计，还包括对真实操作过程的模拟设计。在建筑工程设计中应用BIM 技术，可以对设计关键部位或者是隐蔽工程进行模拟实验，包括节能模拟、日照模拟、紧急疏散模拟以及热能传导模拟、形成4D 模拟方案，按照施工组织设计，对整个施工过程进行模拟，及时发现施工过程中的薄弱环节，呈现施工工艺产生的效果，进而完善建筑工程施工方案，对真实施工进行指导。与此同时，基于实体模型上，加强建筑工程的造价控制，可以达到5D 模拟的效果，不仅对施工方案、设计方案进行有效控制，还可以控制建筑工程的造价成本。并在后期运营中，模拟日常紧急情况的应急处理方案，特别是在地震过程中或者是发生火灾过程中，可以模拟逃生方案，为各个方案的制定提供决策依据。

1.4 优化性

从本质上看，建筑工程设计过程就是一个不断优化的过程，而BIM 技术在实际应用中，具有优化性优势。通过BIM 技术的应用，可以做到更好的优化，但这种优化必须会受到信息、时间以及复杂程度的约束。信息不准确，优化处理结果就不合理，在BIM 模型建立中必须要输入准确的建筑物存在信息，具体为几何信息、规则信息以及物理信息等，还包括建筑物建成以后的实际存在信息。复杂程度较高时，设计人员自身能力无法掌握全部的信息，要利用科技、科学技术与设备的辅助，而这种复杂程度一旦超过设计人员自身的能力极限，通过BIM 技术和相关的优化工具，就可以对复杂项目进行优化处理，这就塑造了BIM 技术应用的优化性运用优势。

1.5 可出图性

在建筑工程设计中，运用BIM 技术可以构建BIM 建筑信息模型，对建筑设计图纸和构件加工图纸进行绘制，还可以对建筑物进行协调、模拟和优化，并形成各个专业图纸和深化图纸，提高工程表达的详细性和具体性，呈现效果更加直观，有效提高建筑工程设计的合理性和针对性。

2 BIM 技术在建筑工程设计中的运用途径

2.1 优化结构设计改进方案

在建筑结构性能分析中，针对结构设计改进环节，可以运用BIM 技术对需要改进的特定结构件进行选定，实现建筑平面结构的隐式设计，构建需要改进部分的建筑数据模型，进而保证其稳定性，无需对其他部分进行更改，提高建筑工程设计效率。设计人员可以运用BIM 软件，对建筑结构性能进行分析和计算，使得建筑结构性能满足设计要求和质量标准，提高建筑结构分析的准确性和效率。特别是在地下室结构分析中，通过BIM 技术对地下室管线铺设线路进行规划设计，防止管道碰撞问题，节约大量的管材，一旦发现结构设计中存在缺陷或者不足的地方，可以运用BIM 技术进行紧急修复，不断优化建筑结构，提高建筑工程设计的有效性和科学性，达到最佳的优化效果。

2.2 加强三维图纸设计

在图纸设计中，通过BIM 技术可以实现三维图纸设计，通过对建筑物三维影响分析，设计人员可以在短时间内实现建筑物设计的评估，一旦发现设计方案存在的问题，可以及时更改，不会由于设计方案的更改而影响劳动力成本与材料成本的核算，保证建筑工程设计的有效性。在图纸设计中运用BIM 技术，可以解决传统建筑设计中的缺陷和不足，这是由于该信息技术可以提供准确的数字信息，在图纸设计中可以确定施工工艺和施工工序是否合理，为后续的建筑工程施工开展提供关键指标和准确信息，降低施工难度，对施工中可能发生的错误进行预见性判断，制定预防措施，进而有效提高建筑工程的综合质量。

2.3 加强钢结构设计

就当前建筑行业发展而言，大型结构多以钢结构为主，这就增加了建筑工程设计难度，提高了建模建筑信息模型构建的复杂性。在建筑工程设计中，不仅要明确个体钢制零件间的连接方式，还要明确梁和梁之间的连接方式，为了提高连接部件设计合理性，设计人员必须要对连接元件的特性与参数进行深入分析，明确射线与列元素，并掌握连接部件执行后的信息函数。在这样的情况下，设计人员可以运用BIM 技术，对钢构件参数进行有效调整，通过BIM 系统自动更新钢质零件间或是梁和梁间的间距，进而得出最合理的设计方案，提高钢结构设计的综合水平，保证钢结构的合理性和稳定性。例如，在上海白玉兰广场工程建设项目中，在设计阶段就运用了BIM 技术，除了大大提高了施工效率之外，BIM 技术的应用还节省了大量的钢材，使得装备得到重复利用，特别是在建设前期利用BIM 技术进行建筑信息模型的构建，在设计模拟中对钢平台进行模块化和标准化处理，解决传统设计方案中，由于平台支撑钢柱布设在墙体内而造成的钢材浪费问题，实现施工成本的控制。

2.4 细节设计和处理

在建筑工程设计中，设计人员必须要注重细节问题，因为细节决定成败，任何设计细节上的问题都可能影响到建筑工程的质量和安全性。在传统建筑工程设计中，主要倾向于对建筑工程整体控制，而在细节中经常会出现各种纰漏和缺陷，这也是导致建筑工程质量低的原因。对此，在BIM 技术应用中，除了可以对建筑工程进行整体控制，设计中还可以对每个设计环节及细节进行有效优化。由于BIM 系统可以获取大量详细的建筑数据模型，使得走廊或是楼梯尺寸等参数符合设计要求。

从另一方面上看，BIM 技术在实际应用中具有极强的协调性功能，可以为设计人员提供动态化信息数据，包括施工中可能发生的问题，利用BIM 技术预先进行施工中薄弱环节的控制和问题的避免，加强与施工人员的沟通，促进各个部门间的协作与配合，提高建筑工程设计的综合水平。

3 BIM 技术应用在建筑工程设计的保障措施

在建筑工程设计中，为了发挥BIM 技术的运用优势，要求设计人员要加强对BIM 技术的认识和了解，在设计中积极引入BIM 技术，不断提高自我认识和自身建设，拓展BIM 技术专业知识，保证在设计过程中对BIM 技术可以达到灵活运用的目的。就当前而言，BIM 技术和设计管理融合还存在一些阻碍，一是认知程度不够，二是人力资源配置不合理。由于大型建筑工程项目和复杂性建筑工程项目数量逐渐增多，使得建筑工程设计中面临的挑战更大，这就要求设计人员要积极主动地探索更为有效的设计技术与设计方法，合理使用BIM 技术，进而提高建筑工程设计效率。另一方面，设计人员要不断加强自身技术水平，强化计算机操作能力与BIM 技术实践能力，积极参与专业培训活动和模拟训练活动，了解BIM 技术的应用原理，促进BIM 技术和工程设计的融合，发挥BIM 技术的优势和价值。

4 结束语

在建筑工程设计中，为了保证设计方案的可行性，设计人员要运用BIM 技术，构建建筑信息模型，发挥出BIM 技术的运用优势，优化结构设计改进方案，加强三维图纸设计和钢结构设计，做好细节设计与处理，进而提高建筑工程设计的有效性和科学性。