BIM技术在建筑设计中的应用及推广

2022-01-19殷晓博

铁道建筑技术 2021年12期

殷晓博

(中铁房地产集团城市运营管理有限公司北京 100012)

1 引言

随着我国社会经济的快速发展，现代化建设项目数量迅速增加，复杂程度日益提高，建设规模日益扩大。在建筑业务设计中，有必要建立有效的技术标准，以确保建筑部门有效地使用建筑信息系统和BIM技术。BIM技术的应用可以为决策者提供准确的依据，使各个环节的建设能够紧密协调、精细管理。利用BIM技术建立的信息模型可以方便施工参与方获取数据信息，保持密切沟通和交流。只有正确认识和理解该技术，才能保证应用的合理性，充分发挥该技术的优势和价值，使建筑工程质量达到相关要求，全面保证建筑工程的使用安全。

2 BIM技术内涵和优势

2.1 内涵

BIM技术在建筑行业的合理应用，可以进一步提高我国建筑行业的设计效率，优化整体设计。在BIM技术深入应用的背景下，我国建筑业正逐步走向现代化[1]。BIM技术可以全面整合建筑设计信息，建立标准化模型，对建筑工程的发展起到指导作用。

2.2 BIM技术优势分析

借助科学规范的管理方法，BIM技术可以有效地整合项目建设过程中所有分散的信息，形成一个强大的整体，确保信息的完整性和统一性。从整体方面进行全方位监测，可以直观地展示项目施工情况，避免重复施工，提高施工资源的利用效率。因此，不同的施工主体可以保持密切沟通，保持意见的完整性。同时，可以根据使模型更具目标性的必要性来设置模型类型[2]。通过提高工程质量，有效规避建设风险，提高建设投资有效地控制。

2.2.1 促使建筑设计从二维转换为三维

在BIM技术的实际应用中，可以通过数据库将建筑设计从二维转化为三维。传统的CAD设计模式在二维平台上交换各种信息数据(见图1)，在实际设计过程中，错误理解的概率和重复信息注释的概率相对较高[3]。基于BIM技术拥有和传统3D设计方法一致的可视化设计窗口，并能够利用数据库进行对信息数据的三维可视化操作，从而极大地提高了信息数据的交互效果和精确度，为建筑设计的顺利发展打下坚实的基础。

图1 CAD在二维平台设计图例

2.2.2 实现资源共享

在传统建筑设计工作模型的实践运用过程中，由于建筑设计数据的传递主要是借助于高度离散的二维图纸进行的，而基于各个领域的信息数据间没有关联性和交互作用，因此各种信息数据的方差和独立性都相对较强。但是，在BIM技术的实践运用过程中，统一数字标准下的建筑模式可以大大提高建筑模式中各种信息与数据的共享[4]，从而达到建筑信息设计与资源共享的目标。它还能够利用三维模式和互联网间的相互作用来解决实际问题，并提高了利用互联网资料的可共享性，其工作模式如图2所示。

图2 BIM应用于建筑设计阶段工作模型

3 BIM在建筑设计中的应用

3.1 可视化设计

通过建立BIM模型，可以充分发挥可视化软件的优势和作用，制作与建筑设计相符合的动画，以直观的方式为人们展示建筑设计效果，使人们对建筑设计的预期得到有效实现，让业主提前感受建筑物。另外，通过BIM技术还可以对建筑物进行多角度、全方位的观察，最终使业务的需求得到最大化的满足，提高业主的满意度。

3.2 协同设计

Revit是BIM建模必须应用的软件，在整合模型时需要合理利用链接文件，并依托网络化的方式协同设计[5]。在设计建筑物时，分别由不同人员负责各自的设计任务，然后在同一个模型中整合，在建筑工程规模不断扩大的背景下，建筑功能更加多元化，建筑设计工作开始朝着跨学科合作方向发展。随着科学技术水平的不断提升，创新性的BIM技术能够为设计人员提供良好的平台，从根本上促进建筑设计效率的提高，保证建筑工程质量达到相关要求，有效提升建筑企业在市场上的竞争力。

4 BIM技术在建筑设计中的应用方法

4.1 展示建筑三维信息与空间信息

在建筑设计中应用BIM技术后可将二维设计图纸转变成三维模型，主要是利用计算机技术进行模型展示，让设计人员与建设者能够直观化地观察设计方案的最终效果[6]。在此过程中，相关人员可以与设计人员直接交流与沟通，实现正确指导设计人员的设计过程，通过有效的改进形成科学化、合理化、可行性的设计方案。在应用BIM技术时，展示建筑三维信息与空间信息是此技术的主要功能，如果设计人员想要对设计进行更改，可直接输入某方面的参数即可。计算机接收到设计人员的修改指令后，能够进行大数据处理，显著提升了设计效率，进一步控制了成本的投入，实现收益最大化。

4.2 提升施工图纸的可行性与可操作性

在以往建筑建设过程中需要设计人员、施工专业人员针对设计方案与图纸内容进行探讨时，需要考虑较多因素，比如施工材料、施工结构、施工设备等，还要将可能会发生的各种突发性因素全面化考虑，并要融入施工方案与图纸设计中。由于在设计时需要考虑过多的内容，而给予的设计期限较为有限，设计人员的设计时间不足，导致图纸设计的可行性未得到有效改进。如果在实际建设中存在“不可行”的施工过程，会影响工程后期的建设效果，并且还会因为各种错误问题的产生，对设计单位的名誉会产生不利影响。在设计工作中引入BIM技术可以有效地调整短期内存在的各种因素。设计师需要根据实际施工需要，根据实际地理环境将项目划分为不同的模块。BIM技术可以根据实际需求创建不同的管理系统，有效调整空间问题，有效连接各个模块，避免错误，利用计算机的大数据处理功能，确保设计方案的科学性和可行性。

4.3 清晰展现较为复杂的建筑形体

建筑设计未引入BIM技术之前，对于具有复杂形体的建筑设计工作，会因较为复杂而影响设计效果的科学性与可行性[7]。在引入BIM技术后，无论建筑的形体多么复杂，设计人员只需要通过输入信息数据，利用BIM技术的三维模型展示功能，能够清晰、直观地观察设计效果，见图3。BIM技术能够实现这一效果，主要原因是其能够整合并验证数据信息，可以根据掌握的数据信息创建出立体化模型，能够全方位地将建筑设计的最终效果展示在设计人员面前，设计人员只需要通过参数的修改，即可对存在的不足进行改善。

图3 BIM清晰展现较为复杂的建筑形体设计

4.4 各专业实施协同设计过程

在运用BIM技术实施建筑设计时，各环节专业人员都能够积极参与到整个建筑设计流程中，充分利用各环节专业人员的专业能力促进设计效果达到科学性、合理性、可操作性。建筑设计人员在传统设计时需要全面规划建筑建设中的各个方面，包括结构设计、给排水设计、电气设计、暖通设计等，会因涉及专业较多且设计人员专业能力不足，而导致设计效果会存在较多的问题，需要在设计方案完成后，各专业人员通过审核设计图纸的过程挖掘出设计中存在的问题。在此过程中会耗费较多的时间，对建筑建设工期产生较大影响。引入BIM技术后，可以让各专业人员共同观察三维模型，某专业人员发现问题后，设计人员只需要通过参数的调整即可完善设计方案，显著降低了以往设计方案审核时间，在提高设计效率的同时进一步提升了整体建设的效率。

5 在推广BIM技术时需要面临的问题

5.1 BIM技术投入成本过高

显而易见BIM技术不仅仅是使用软件，更是一种适用于项目全生命周期项目管理的理念。整个过程消耗大量人力资源，而巨额的政府投资和巨大的建筑生产成本是妨碍BIM技术应用的最主要原因。因此有些中小型建筑和地产企业也缺乏相应的资金建设BIM模型[8]。同时，如果他们投入大量资金把BIM模型运用到工程项目建成后的全过程，就很难在短期内发现BIM技术能为公司带来的巨大优势。而且出于公司在生产活动流程中寻求利润的本能，很多建筑公司都不希望通过使用BIM技术投入巨大成本。

5.2 BIM技术应用的法律法规及规范不完善

BIM技术是建筑业的新发展领域。目前，由于有关法规还不健全，在我国关于BIM技术的具体应用法规也大多处于探讨阶段。法律法规以及应用法规的不健全也严重影响了对BIM技术的宣传与运用，即使一些建筑公司成功利用了BIM技术并取得了一定的商业效益，但如果不投入更多的人力、物力和资金，组织研发并制定BIM技术的相关标准和技术规范，也将无法积极推进BIM技术的商业应用。

6 BIM技术推广策略

6.1 加强宣传力度

加强建设项目的宣传，对BIM技术的推广起到了很好的作用。为了将BIM技术广泛应用于建设项目，更多的建设项目可以了解和推广BIM技术的优势和特点。在设计过程中，必须充分适应市民的实际需要，利用BIM技术为改善人们的生活作出贡献，实现BIM技术的全面推广[9]。

6.2 推广BIM技术的相关产业

优化环境也是BIM技术推广的一个非常重要的部分，使BIM技术能够应用于建筑设计，这就要求BIM工程师通过政府机构的协助参与产业链的建设。因此，BIM技术需要相关技术链的发展，才能推动[11]。

在BIM技术推广中，积极更新硬件基础，引进最新设备，建设应用硬件技术的硬件基础，积极更新设计单元，防止硬件技术应用中的硬件错误。BIM技术能够在准确显示设计效果信息的基础上，有效改善现有缺陷，确保建筑施工的最终效果。

6.3 建筑项目可视化设计

在建筑设计中，配合三维模型，有效地强调建筑各种结构元素的性能设计，并进行视觉设计，以防止后期土建工程中出现各种准标准问题。在过去的配置中，二维模型通常由CAD程序建立，即使用不同的几何图形直观地显示模型的内部子结构。然而，这些平面关系不能保证完全准确地形成三维结构[10]。相比之下，BIM技术可以构建一个三维模型图(见图4)，帮助开发商清晰、全面地了解建设项目的总体特征，然后设计和布局第一个项目。在我国，将BIM技术应用于建设项目的可视化设计，实质上是根据现有结构模型对实际施工效果进行动态演示，便于设计，逐步优化方案设计[11]，确保工程建设科学合理。