研究BIM技术及其在建筑设计中的应用

李刚

【摘要】针对目前BIM技术在建筑设计中应用过程存在的问题，文章从实践角度出发，分析了建筑设计中BIM技术的应用现状与特点，并提出了应用控制的方法策略。结果表明，建筑物各专业设计者需将BIM技术平台的功能服务充分利用起来，以降低建筑各结构部分构件设计交流成本，进而提升整个建筑项目的设计质量与效率。

【关键词】建筑设计;BIM技术;构建模型;协同设计

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

随着建筑行业的高层化发展已经成为趋势，工程建设对设计工作质量與效率的需求越来越大。然而，建筑各专业之间的关联性增加了建筑设计质量控制的难度。BIM技术，作为能够改善这一现状，降低设计工作开展难度的技术，应引起工程建设者的重视，并切实运用到实际工程项目的建设当中。但由于工程建设者并未充分掌握BIM技术的应用特点，使得该技术运用的效果价值无法发挥出来。故，相关人员需将BIM技术的建筑设计应用作为重点科研对象，以提升建筑物建设工作开展的科学合理性，进而推动行业稳步向前发展。

1、建筑设计中BIM技术的应用现状

研究表明，在建筑工程的全生命周期中设计阶段对整个项目的造价影响在75-85%之间。如不对设计质量、效率以及各专业间的碰撞问题进行合理解决控制，就会在实施建设阶段出现高额成本、质量下降、治理隐患、工期延误以及后期运营维护难度大等问题。严重的还会造价产生不可估计的影响。BIM技术，其对建筑全生命周期的整体效率提升有着功能性作用，但在现阶段使用范围有限。一些大型项目在强制要求背景下，虽运用BIM技术，但多集中在项目展示。究其原因，与BIM技术需要耗费大量人力财力密切相关，业主方从经济角度出发很难提高应用BIM技术的积极性。为此，研究人员提出将BIM技术运用于设计阶段，在提升设计工作开展效率的同时，为后续全生命周期各个阶段的技术运用提供推广依据。本文通过分析建筑设计中BIM技术的应用特点，以为运用BIM技术开展协同设计工作提供一些理论支撑，进而使相关建设者能够充分认识到此技术运用所带来的优势与积极意义。同时，对实际设计使用过程情况进行阐述，其目的在于推动建筑行业的快速稳定发展，进而服务于现代化经济建设的全面发展进程。

2、关于建筑设计中BIM技术的应用特点

2.1 建筑模型可视性

可视性，顾名思义，就是将视觉画面呈现给观看者。在以往，AutoCAD、PKPMy以及天正建筑生成的立面图、平面图以及结构配筋图等建筑设计技术，无法为设计人员与业主方提供直观且视觉上的效果。工程建设者只能通过头脑想象力才能构造出模型。虽然上述建筑设计技术具备3D模拟功能，但多是以线条状图形进行展示，无法实现建筑物实际建设情况的观测功能。只能在建筑项目竣工后才能看到建筑物情况，不能根据需求在前期设计阶段进行有效调整控制。BIM技术的运用，能够通过三维建模、渲染实际效果以及动画形式表达等功能，来为建筑物提供前期效果展示，以使其能够生动形态地展现出目标状态。

2.2 协调不同工种一致性

建筑物工程被划分为多个方面，每个方面由不同项目专业人员单独完成设计，在后期，才进行整合。然而，项目涉及的专业跨度较大，不同专业的设计者自根据本专业情况出图纸。在工程量大且方案杂乱无序的情况下，不同部门的沟通成本较大，最终设计方案的确定甚至会出现无法协调一致的情况。BIM技术的运用，不同专业可根据同一个三维模型开展设计工作，不仅节省了各专业沟通整合时间，还提高了分工协作效率。避免因交流不及时、不全面而出现数据丢失等问题，从整体角度提升了建筑物建设使用的质量效果。

2.3 优化整体性

建筑项目从方案提出、设计、施工、竣工，再到后期运营，均需要对信息进行改进与完善。BIM技术的运用，规避以往建筑程序数据缺失、施工阶段交流不及时、工期长以及效率不高等问题，通过信息库储存建筑结构状态与详细数据。如此，无论是建筑物具有多样性、复杂性的外在形态，还是结构内部构件、施工使用材料，均可详细体现。设计人员通过运用工具就可对当前三维模型进行完善，无需反复改稿处理。

2.4 增强各模型间关联性

当建筑物与结构模型处在BIM技术环境下，是以不同维度状态存在的，其之间既是一个整体，又相互关联。设计者可通过构建模型来获取相关对象。如设计人员在原模型数据库基础上更改部分内容时，其他关联的部门与最终的构建模型也会发生动态改变。而且，共用数据库的各专业设计人员，均可得到动态信息变化。此功能的实现，能够在大幅减少设计者工作量同时，为更新方案的分析改善提供良好平台环境。

2.5 模型可出图性

当建筑物与构件的设计工作完毕后，就可获得三维模拟图。BIM技术的运用，能够为建筑设计施工阶段提供所需的立面图、平面图、剖面图以及管道图等。此技术功能，整合了建筑所有二维图纸于一体。如需要出具相关图纸，只需使用出图功能就可完成模型出图[1]。

3、BIM技术及其在建筑设计中的应用控制实践

某商业建筑，地上10层，地下3层，属于高层建筑。其中地下3层为机动车库、设备用房;地上1-7层为商场、设备用房;8-10层为餐饮、设备用房。设计采用BIM技术，初期在平台完成了项目信息注册与各项设置，此后，再进行各专业设计。以下内容，为具体设计应用过程：

（1）明确创建过程。第一步，注册项目，输入项目名称与工程概况。第二步，面向BIM技术的协同平台专业权限设置，完成各类设计人员信息与权限设置工作。第三步，创建建筑项目群，将相关方添加到项目群，以为后续沟通交流提供基础。这里的模块与微信类似，但也存在一定差异。如此，各单位、专业在沟通交流过程，就可以实时状态共享BIM模型，大幅提升沟通效率。

（2）构建模型。本工程采用Revit Archit

ecture软件来完成构件设计，如梁、楼梯、结构墙以及主体等。同时，在BIM模型基础上，与给排水专业进行协同设计，以为建筑结构、给排水以及建筑设计等专业提供协同工作条件。具体来说，就是从二维图纸出发，从空间上完成梁、柱以及墙等构件的布设。此过程，先要导入CAD二维平面图纸，而后，对图纸位置进行针对性调整。这里的调整是指，保证其与轴网的对应。在此基础上，开展柱、墙等构件的绘制工作。如图1所示，为立面与平面视图中柱子与墙体的情况显示。

当柱与墙的构件布置完成后，就可着手梁与板等构件的布设。在与给排水专业进行协同设计的过程中，这里的结构柱与建筑柱存在差异。后者目的在于装饰，前者则表示为承重重量与上部结构构件支撑。值得注意的是，由于梁、墙都是承重构件，因此，在设计过程中需从综合角度出发，考虑荷载分析与结构构件布设计算。项目墙体构建完成后，就可对建筑其他构建进行模型构建。如屋顶、楼梯、楼板以及窗门等。因Revit软件具备样板族文件，因此，软件操作人员只需通过调用于编辑即可着手构件模型的创建。

（3）设计检测分析。当各个专业模型构建完毕后，就可將各自模型上传至平台进行合模检测工作。当检测结果分析完毕，就可对设计进行优化调整。如图2所示，为结构及设备管道合模模型检测的构件碰撞示意图。

根据检测冲突报告内容，对图中模型对应的碰撞点进行分析与修改。冲突消除后，要再运行冲突检测功能，以避免模型修改操作对其他结构构件产生新的碰撞冲突问题影响。对于结构设计与给排水专业之间的冲突，也可运用此功能进行消除[2]。如图3所示，为结构与给排水专业的设计冲突情况。

除去必要的建筑各专业构件模型构建过程，还要对项目进行协同优化。首先，需要对设计冲突检测进行优化。第一次合模检测的碰撞共657个。协同设计人员可通过对冲击点的索引，快速找到冲突点位置，以提高修改工作开展效率。其中结构冲突点修改，应交由结构专业设计人员完成。同样，其他专业与结构专业设计冲突点，也要交由归属专业设计者完成修改处理。BIM技术在冲突检测中的作用体现在，能够大幅提升各专业对设计图纸修改的效率与质量。

此外，对于设计净空的优化工作，BIM技术的运用主要通过将虚拟人物防治在建筑物内部，经漫游来找出净高存在问题的楼层。而后，就可根据层高参数调整来优化，以提高净空优化工作效率。如表1所示，为项目优化数据情况。

对于管线设计优化工作，应从综合角度出发，即通过与各专业的沟通交流来协同设计优化。面向BIM技术的三维模型具有直观简单特点，能够经冲突检测来提高建筑物的整体设计质量。如图4所示，为管线综合优化前后对比效果。

具体协同设计优化过程，各专业设计者可在项目群中进行交流，并运用截取三维图形功能，来提高沟通效率。此外，文件存储功能与权限管理功能，还为各专业模型的传递提供了平台，有效降低了文件传递出错机率[3]。由此可见，BIM技术运用为建筑协同设计提供的功能服务，将实现设计沟通与项目管理等多种需求目标，切实提升了建筑设计效率的整体性。

结语：

综上所述，建筑设计应用BIM技术前，需对具体流程进行明确，以为后期构件模型、冲突检测以及协同设计优化等工作提供基础。事实证明，只有从协同角度出发，才能使各专业部门的设计工作质量与效率得到提升。

参考文献：

[1]黄龙.BIM技术在装配式建筑深化设计中的应用研究[J].江西建材，2020（12）：100-102.

[2]王开阳.BIM技术在住宅建筑设计中的应用[J].住宅与房地产，2020（36）：72-73.

[3]邹修建.关于BIM技术在建筑工程设计管理中的应用分析[J].中国信息化，2020（12）：82-83.