BIM技术在工业厂房设计中的应用探索

王天笑

(贵阳铝镁设计研究院有限公司,贵州 贵阳 550081)

1 BIM技术基本概述及BIM技术在工业厂房设计中的应用现状

1.1 BIM技术基本内容概述

BIM是“Building Information Modeling”的英文缩写，指的是“建筑信息模型”。在上个世纪七十年代，美国专家就提出了在建筑工程的建造过程中通过计算机等多种技术的结合，营造出虚拟的和可视化的环境。从而让有关工作人员能够获得更加准确的数据，以达到提升建造效率和建造质量的目标。这就是BIM技术的雏形表达。当前国内及国外技术人员公认的BIM技术定义，指的是在建筑工程及设施全生命周期内，对它的物理特性和功能特征进行数字化表达，从而让专门从事设计工作和施工工作等部门工作人员，能够获得更加准确和有效的参照数据。近年来BIM技术在我国众多行业都取得了较为显著的应用成果，无论是在提高建筑工程施工质量方面，还是在增强工程造价管理准确度方面等都起到了重要的促进作用。未来随着BIM技术的不断成熟，国内越来越多的建筑项目都开始尝试运用该技术来提高施工质量和施工效率。例如“110kV沈荡变电站项目”、“鄂州市鄂城区鄂州花湖机场”和“新津区天府牧山数字新城”等。未来BIM技术将会在众多领域和行业获得极为有效的应用效果，将会对促进经济和社会的快速发展做出更大的贡献。

1.2 BIM技术在工业厂房设计中的应用现状

从实践经验来看，工业厂房设计与其他建筑物的设计有一定的不同之处。例如工业厂房所在区域的气候条件和采光条件都会对厂房后期实际应用产生一定的影响。BIM技术的应用使得厂房内部施工更加精确，施工进度更加快捷，节约了资源的使用情况，大幅度的提高了高大型工程建筑施工信息集成化水平。BIM技术提高了工程建筑的安全性，促进了各个项目之间的相互协作，为工业厂房实施建设的质量提供了保障。BIM技术在信息技术的基础上进行应用，提高了结构设计的科学性，这个技术在工业厂房设计当中非常重要。施工人员要从施工项目的实际情况出发，提高结构设计的可视化程度。因此，本文将从气候条件和采光条件两方面，阐述BIM技术在工业厂房设计中的实际应用现状。

1.3 BIM技术在工业厂房气候分析中的实际应用

通常情况，工业厂房内部都是用作生产或仓储，其中难以避免会出现各种各样的气味。BIM技术有效提高了设计数据的集体化程度，减少数据汇总过程中的失误现象，提高了工业结构的稳定性和可靠性。促进了图纸设计的自动化程度，有助于看在目前结构设计当中存在不足时进行针对性的设计方案调整，有关工作人员在设计厂房建造方案时，会根据当地实际气候条件，尤其是风向、风力来决定工业厂房的位置以及朝向。合适的区域位置以及恰当的朝向能够使厂房内部气味得到有效的散发，从而对厂房内部工作人员的工作影响降低到最低。BIM技术能够了解设计人员的施工意图，降低结构专业与建筑专业和公共设备专业的冲突，促进实施过程资源优化，减少资源浪费。

依照传统设计观念和设计手段，设计人员会根据自身实际设计经验来确定厂房的具体位置以及具体朝向。但是倘若设计人员只依靠个人实践经验难免会出现失误，最终让厂房正式投入使用后与方案设计之间存在较大的出入，例如导致厂房内部气流的流动方向和流动速率都无法与预先设计相同。但是在应用了BIM技术后，打破了传统设计观念和设计手段，进行了大胆的创新和尝试，设计人员就可通过BIM技术中的计算机分析软件，更为科学且准确的判断出在一定位置和一定朝向上厂房内部的气流流动情况，这是工业技术的一项重大革新。以卷烟厂的厂房设计为例，设计人员在使用BIM技术开展卷烟厂厂房设计工作时，首先会对厂区所在位置的气候条件进行调查，判断该区域的温度、湿度、风向等气候条件。根据BIM技术系统分析结果，决定厂房的具体位置以及朝向，持续对设计方案进行优化和完善。当技术人员使用BIM技术开展厂房设计时，能够模拟出设计每一版设计方案的实际运行效果，从而让设计人员在前期设计过程中积累比较丰富的经验，不断进行修改，最终形成最为完整和全面的定稿方案。

1.4 BIM技术在工业厂房采光分析中的实际应用

能耗高是工业厂房的一大突出特征，因为工业厂房建筑面积大，对于光源的需求较多。BIM技术强化了建筑项目设计部门建筑主体之间的沟通与衔接，使厂房施工中的程序更加合理，工程建设的进度更高。如果只依靠自然采光，难以有效满足整个工业厂房的实际采光需求。所以设计人员在设计方案时就要考虑到厂房后期投入使用后的实际采光要求，不但要最大限度利用自然光，而且也要密切结合人工照明。假如设计人员能够增加自然光在整个厂房所需采光需求中的比例，那么将会大幅度降低工业厂房的能耗。技术人员可使用BIM技术对工业厂房的采光环节进行详细分析，以卷烟厂厂房的采光为例。一般来说，卷烟厂厂房面积都较大，四周光线较为充足而中间光线较为暗淡。所以在卷烟厂厂房中间位置，通过增设人工光源来保持厂房内部光线的均匀性。为了能够准确确定出厂房内部人工光源安放的位置以及数量，设计人员可利用BIM技术还原或模拟整个厂房内部不同采光方案的实际效果。再通过结合其他技术而获得采光比和有效采光比等数据，根据不同设计方案的实际模拟数据得出最为有效且可靠的设计方案。

2 BIM技术在工业厂房设计中的实际应用举措

2.1 BIM技术在工业厂房场地分析中的应用

在设计工业厂房中，场地的选择尤为重要。如果能够设计出最佳方案，将会大幅度提高土地的使用效率。BIM技术大大提高了工业设计的工作效率，为工业设计带来了整体价值和变革性作用，提升了企业的信心，为业务展示了平台，为企业的核心竞争力奠定了坚实的基础。而且设计人员在确定工业厂房场地位置时不但要满足后期投入使用后生产的实际需求，也要满足物流环节需要。既要便于厂区工作人员顺利开展工作，又能够节约成本在有限的资金范围内设计出最安全的厂房。因此设计人员在开展工业厂房场地设计工作时，需要对现场环境有着充分的了解，科学确定平面布置，在场地竖向设计过程中进行动态土方计算。与此同时，设计人员在确定设计方案时也要将厂区的安全性考虑进去，例如通过边坡处理来增强厂房的安全性。BIM技术的应用便于对施工图纸进行核对与修改处理，满足对施工用地的紧凑安排与布置，BIM技术在工业厂房场地设计中的应用举措，主要集中在以下几个方面。

首先，设计人员可借助航测技术对拟选定的厂房选址位置及周边环境进行勘测，利用专业软件形成三维空间地形模型。设计人员可分别推动高程分析、坡度分析等工作，得出拟选定位置的高程差和坡度等地形数据情况。设计人员根据相应数据合理开展平面布置，例如厂区内部工作人员的办公场所可被设计到较高的地方，同时在设计过程中可综合考量企业需要，对整个地形地块进行重新修整。其次，由于工业厂房进出车辆多为大型车辆，所以设计人员在对厂房位置进行确定时，要能够选择出地面较为平坦且方便大型车辆进出的位置。尤其是要考虑到雨雪天气对整个厂房所带来的影响，要考虑到厂房在雨雪天气时雨水倒灌的情形。设计人员可借助C3D软件模拟拟选定位置厂区的汇水面积，从而及时修订厂区位置以及采取相应防水防倒灌举措。最后，在BIM技术工业厂房场地分析中，能够根据不同的放坡规则对场地进行放坡处理。并且可通过放坡参数，方便实现坡度调整。设计人员利用场地剖面生成算法，可以比较容易的获得任意一个位置的剖面图形，而所获得的数据也可以用作厂区内部厂房的布置依据。设计人员在使用BIM技术开展工业厂房场地分析时，能够对厂区位置地形进行3D立体还原，从而让设计人员能够更加清晰和明确厂区位置的地形情况高度和坡度情况等，便于后期边坡处理或道路设计等工作环节的处理工作。

2.2 BIM技术在工业厂房体量分析中的应用

BIM技术在工业厂房体量分析中的应用，主要由以下四个环节组成：

第一，设计人员需要能够出具工艺布艺草案，之后根据草案数据确定出工业厂房的大小尺寸。

第二，专业设计人员建立厂房体量模型，此时设计人员可充分利用BIM软件中的建模程序功能，以点、线、面等基本元素来建立几何体。根据方案中各分区厂房中的实际应用需要，进行相应大小和形状的模型，比如“回字形”、“L型”等，最终把众多形体组合成方案体量模型。

第三，专业技术人员和灵活借助BIM技术建立起工业厂房的体量模型，之后将体量模型数据情况作为后期实际方案完善的重要参考。BIM技术在体量模型中的应用优势，主要体现在它能够大幅度缩短方案设计从初步阶段到最终施工图阶段的时间。因为BIM技术不仅能够具备快速开展体量模型的功能，而且还能够直观地呈现出不同材质下体量模型中的实际效果，让设计人员能够快速确定出各种大小尺寸或形状的厂房外观。

第四，设计人员在开展工业厂房设计工作的过程中会根据个人设计经验以及企业实际需求来推出多版方案，通过对比每一版方案的体量数据得出最佳的方案。BIM技术的特点之一是能够提供三维可视化数据，在体量分析中的应用优势体现在可以更为全面且详细的展示所设计方案中具体建筑物的外观造型和内在细节，并努力呈现出更加直观的效果。

2.3 BIM技术在工业厂房环境分析中的应用

由于当前国内很多企业对于厂房环境的要求越来越高，尤其是负责企业生产工作的厂房，对于内部环境的要求更高。所以充分利用BIM技术对厂房内部环境进行详细分析和判断，有利于保证生产质量和提高企业市场竞争力。BIM技术的应用使设计和施工变得规范合理，推进了设计工作的顺利开展，在工业厂房设计中，技术人员可利用BIM技术的体量模型数据为参照，灵活运用BIM技术的风环境模拟软件，从而获得厂房内部以及外部的风环境模拟数据。例如可准确的得到厂房内部和外部风速情况或者厂房建筑表面的风力压力数据情况。技术人员利用BIM技术让每一版设计方案分别进行风环境模拟测量，最终得出对厂房内部生产环境影响最小且安全系数最高的厂房形状方案。在BIM技术的辅助下，技术人员能够比较准确的获得产生涡流位置最少的设计方案。从而有效保证厂房内部风速控制在合理的区间范围内，并让厂房建筑表面的内部和外部的风压差控制在合理区间。除此之外，技术人员可利用BIM技术及其他测量软件，准确得出厂房内部温度与湿度的模拟云图。通过模拟云图的数据情况，实时调整厂房的位置以及厂房内部各工业设备的摆放位置。有效保证厂房内部中最为关键和核心的领域，能够少受或不受外界环境影响，将风速、空气质量、温度等数据控制在最佳范围内。另外技术人员可灵活运用BIM技术，对每一版方案下的实际温度和湿度影响进行准确的判断。例如对不同位置的回风、不同送风口的形式、不同送风口的位置。通过BIM技术软件进行模拟，最终选择出效果最好，对实际生产影响最低的方案。

3 结 语

综上所述，近年来随着BIM技术的不断成熟，它在众多行业和领域都获得了极为显著的应用效果，可以引领各个行业的业务模式深化变革，开辟新型产业，例如BIM技术在造价管理、建筑工程设计等众多领域都取得了良好的应用效果。本文对BIM技术在工业厂房设计中的实际应用展开了详细的论述，通过准确分析工业厂房设计过程中所必需的基本原则以及影响工业厂房后期实际应用最为主要的因素。积极探究和分析BIM技术在工业厂房设计中的主要着力点和应用点，从工业厂房的场地分析到其体量和环境分析，均能够在BIM技术的辅助下实现更高质量的应用。科学运用BIM技术对提高工业厂房设计工作效率，提升工业厂房后期实际投入使用过程中的效果具有重要意义。