浅析BIM在建筑设计中的应用及发展趋势

张伟成

（北京市住宅建筑设计研究院有限公司， 北京 100000）

如今， 房建工程的发展速度非常快， 随着科学技术的发展， BIM 虚拟技术的应用也越来越广泛，BIM虚拟技术可以通过对三维立体的使用， 将工程项目的样子呈现出来， 能让人看到未完成的内容，也可以使整个工程的管理更加科学、 合理， 能避免一些问题的产生， 同时虚拟技术的应用， 也能够降低实际施工的成本， 使整个工程的质量和进度都能够获得提升。

1 BIM在建筑设计中的应用概述

BIM包含了三维立体建模的相关技术， 是对整个建筑项目所有信息综合起来的相关数据进行的一个集成过程， BIM技术是将建筑工程当中实际的建筑体积其功能转化成为数字， 以数字化的形式表达出来， 这样才能够构成一个更加完善的信息化的模型， 在这个模型当中， 建筑项目从设计到施工的各个阶段相关的数据， 以及其各个过程和所要运用到的资源， 都能够连接起来， 这样就可以对整个工程对象进行更加完整的描述， 所以这项技术可以得到更为广泛的使用。 BIM 工程数据的来源是单一的，但是其解决方案却可以是分布式的， 即使是不同结构的工程数据， 它也可以将其保持一致， 而且还可以进行全局共享。 它还可以支持建筑工程在设计和施工过程中对于不断变化的工程信息的搜集工作，还能够进一步对其进行存储和分析， 建筑信息的模型也可以看作是工程施工方案和设计理念当中的数字化的表达形式， 这项技术能够建立起建筑项目的管理环境， 使其在工程施工过程中能够有更高的完成效率并能够相应的减少风险的存在。 BIM技术的特征具体表现为以下几点[1]。

1.1 完备的模型信息

相关技术人员需要对建筑工程进行数字化的描述， 其中一定有非常重要的工程信息， 同时， 其中的工程项目的空间逻辑关系相关的信息也要非常的清晰。

1.2 关联的模型信息

建筑工程的模型能够清晰的对工程进行识别，将各个部分都进行紧密地结合， 构建起来的相关系统需要对其中的数据进行更加科学的统计， 在对这些数据进行分析了以后， 会产生相对应的图片和文字的文件， 如果在建筑模型当中， 某一个部分产生了一些变化， 那么这时候， 其他的部分也是需要进行相应的更新的， 这样才能够使模型实现科学和合理。

1.3 一直的模型信息

建筑工程在各个阶段当中与数据建模都是一致的， 所以数据相同的话， 也没有必要去进行多次的采集， 建筑工程当中的信息建模是需要进行自动的更新的， 这些数据在不同的阶段当中， 也可以进行适当的修改， 以免出现各种不必要的错误。

2 BIM原理

BIM技术是专门针对建筑进行设计的， 它属于CAD技术当中的一种， 可以对建筑进行数字化的描述， BIM技术的使用可以在电子模型当中完成对建筑信息进行完整的储存， 这是一种技术上的新变革。

BIM的应用系统当中， 建筑构建成为一种对象，使建筑构建成为数字， 通过对其进行编码就可以代表真实的建筑， 其中， 一个对象需要一系列的参数才可以将其属性准确的描述出来， 这个对象的代码一定将这些参数都包含了进去， 这些参数事先就已经做好了定义的工作， 同时也要遵守其中的规则，这样， 这些参数信息就将建筑的属性可以明确的表示出来。 比如， 一面墙代表着具有墙的属性的一个对象， 包括了它的长、 宽、 高， 还包括了它的材料和保温等方面的性能， 同时也要将墙体的规格和造价包括进去， 这是BIM技术可以包含的内容， 与之相比， 一般的CAD绘图软件只能以二维的方式来表达墙体， 它将墙体表现出来的形式只是简单的两条平行线， 相关的其他属性则不会被呈现出来。

3 BIM在建筑设计中的应用优点探析

如今， 在建筑设计当中， BIM技术的应用越来越广泛， 是因为其优点很多。

首先， 它能够实现信息数据化。 如今建筑工程中利用信息科学， 将工程中相关的数据收集到统一的数据库中， 这样， 即使是不同的建筑工程， 它们利用的信息源也是一样的， 同时也能够确保信息的采集是科学和完整的， 建筑工程相关单位需要就信息的内容来进行不断的交流与共享方面的工作， 这项技术的应用能够很好的解决传统采用纸质档案进行信息共享所产生的关于信息遗漏的问题。

其次， BIM技术的仿真性非常强， 它能够将建筑工程中的建筑物都通过数字的使用将其模拟出来，甚至可以将建筑物的三维几何形状、 材料价格和具体施工的进度都体现出来， 这样就可以给相关的设计师和建筑师等提供可视化的三维立体模型； 传统的建筑施工多是以平面的图纸作为参考和依据， 图纸属于2D的范围， 其在空间、 位置等方面表现上， 存在很大不足， 也不能实现更为准确的描述， 在BIM技术应用到房间工程当中时， 建筑结构空间和位置都能得到更为具体的体现， 依靠该项技术， 可建立起任何一项工程的4D模型， 同时这项技术的使用， 使建筑工程取得的效果也非常明显， 这样的模型能让施工人员更明显的理解建筑设计理念和意图， 也可以预测可能存在的问题， 让施工队伍和设计团队之间的交流更加密切[2]。

再次， 也能够实现建筑项目在设计、 实施等各个环节之间的相互协作与交流。 如今， 在我国BIM技术的使用， 已经遍布整个工程管理行业， 又在3D模型的基础上发展出4D模型， 将时间的元素也加入了进去， 这一模型将施工和相关信息连接了起来，能对施工状况做出全面的了解， 方便各个环节的执行， 利用这一模型， 对施工做出详细的分析， 将相关信息都总结出来， 使施工管理更加精细， 管理起来更加的方便， 省了很多不必要的麻烦， BIM虚拟技术为建筑施工提供了可视化的可能， 给整个房建工程奠定了坚实的技术基础。

最后， BIM技术的协调性能也非常好， 它能够很好的将以往那些不能够兼容的现象进行良好解决，使得相关的方案更加合理， 同时也能够将那些有问题的方案进行有效的解决。 建筑设计当中， 经常会考虑到对地震这种灾难的抵抗性如何， BIM技术的使用就可以很好的对逃生的方案进行模拟， 通过模拟， 我们可知道现存方案中的不足， 并予以改正。BIM技术可以将工程中的所有信息都容纳进去。 这项技术能够引导建筑行业向着更加高科技的方向发展， 将施工中的各个阶段都进行一定程度的优化，这项技术如果应用得足够全面， 那么它能够为建筑行业带来的影响是不可衡量的， 它能够为建筑行业经济效益的提升做出巨大贡献， 也能有效的降低其投入成本， 保证整个建筑工程的安全性。

4 BIM技术在建筑设计中的作用

4.1 改善图纸设计

BIM技术以建筑信息作为建立模型的基础， 用数字将其表达出来， 这样， 设计师便能够更加直观的进行参考， 设计师在对图纸进行设计时， 也可以运用数字化的方式对其中的内容进行修改， 再参考其他相关的信息， 将设计图纸进行进一步的优化工作， 在这一过程中， 设计师和施工单位之间的相互沟通也是比较重要的， 施工单位能够将设计师所想要表达的东西传递出来， 相反， 设计师也可以深入的了解施工单位的相关诉求， 将自己的设计进行适当的修改， 这样也不会出现因设计问题导致的施工难度太大的情况， 一旦这样的现象出现， 施工的整个进度就会受到严重的影响。 BIM 信息库的建立，为建筑行业的发展带来了很多有利的影响， 设计师们也能够从中选择更为有益的信息， 使建筑的设计工作能够做得更好。

4.2 信息化功能的追求

随着建筑方面的有关信息不断的增加， BIM技术也变得更加完善， 其为建筑工程行业的发展带来的便利也更加的明显， BIM技术的使用使相关信息传递起来更加的方便， 施工方也可以通过此及时的获得有用的信息， 施工的同时也可以将施工的设计方案进行进一步的优化， 进而使得施工工作能够更加准确和便捷， 这样施工时间也可以大大的缩短，施工工作的效率也能够在很大程度上得到提升。

4.3 三维化功能

如今， 三维建模已经得到了更好的发展， 在建筑工程中的应用也变得极为普遍， 它能够给设计师和施工者带来更加直观的视觉上的体验， 尤其是在设计师进行设计的过程中， 更离不开对三维建模的依赖， 通过三维建模的使用， 在设计方面， 一些很难发现的问题都可以明确的体现出来， 这样就可以将设计师的设计水平进行提升。

5 BIM 在建筑设计中的实际应用研究

5.1 复杂形体设计及建造应用

BIM技术在复杂形体方面的设计和建造的应用中发挥着非常重要的作用， BIM技术的使用， 可以对复杂的形体建筑以数据的方式进行验证， 并将其整合起来， 这样便能够实现对形体建筑进行多维的设计， 这样才方便将建筑以立体的形式展现在人们的面前， 建筑信息能够建立起相应的模型， 这样的技术使得如今的建筑师们可以更好的将自己的创意增加进去， 并且可以事先看到其效果， 进而继续进行优化工作， 使建筑的设计工作变得更加的完美。

5.2 综合管线设计与管网综合排查

在新的时代背景下， 建筑的功能也越来越多，除了居住以外， 还有观赏的功能， 如今， 建筑的数量也变得越来越多， 它的形体也越来越庞大， 其中所包含的机电和管网等也是非常的复杂， 在建筑的设计阶段， 做好综合管线的设计工作， 才能够保证建筑的整体质量， 将这一设计工作做好， 建筑中也不会出现管线复杂交错等问题， 使得施工过程十分艰难。 传统的建筑设计方式中， 涉及到管网的设计只能够用人工目测的方式来检测， 这种方式有着很大的缺点， 很容易使管线的排列交错在一起， 而如今有了BIM技术的使用， 可以对管网进行检测， 以更加直观的方式将以三维模型的方式呈现出来， 再将其分布到建筑模型当中， BIM技术的检测功能可以通过自动化的方式将管网的设计中存在的问题准确的检测出来， 并进行标注， 这一过程体现了BIM技术检测功能的优势， 并能够进一步保证管网设计的质量问题， 设计深化可以对建筑工程进行二次设计， 二次设计对于建筑工程来说， 有时候是很必要的， BIM技术也可以为深化设计提供技术支撑， 尤其是建筑工程中有很多比较复杂的工程， 如钢结构、细化管线工作、 管线的健全等， 有了BIM技术， 深化设计的过程更加简便， 也将这项工作所需的成本大幅度的降低， 还能够保证其质量和效率， 可见BIM技术为此做出了非常大的贡献[3]。

5.3 消防性能优化设计

如今的建筑， 变得越来越高， 越来越大， 面对这样的形势， 传统的设计方式已经逐渐的被淘汰，尤其是在有关建筑的消防方面， 而BIM技术中消防性能可以经过优化设计， 达到科学合理的要求， 在对消防性能进行优化设计时， 包含了很多的内容，有毒气体的扩散时间、 建筑材料的耐烧性以及通过模拟得到的人员疏散所需要的时间等， 这样才能够为实际中的疏散工作提供更好的方案， 不仅要保证人们的人身安全， 还要保证建筑的安全。

6 BIM发展趋势与展望

在未来的日子里， 我国的建筑行业还会得到长远的发展， 建筑的数量仍然会越来越多， 所以我国的建筑市场仍然是比较活跃的， 现代化和高科技会越来越多的注入到建筑的发展当中， BIM技术的绘图方式改变了以往绘图的习惯， 还可以将设计和施工的过程等进行进一步的协调， 更能够促进该行业的进一步发展， 所以， 传统的绘图方式将会被逐渐地替代， BIM技术的使用， 将引起建筑行业中的一场革命， 建筑行业也将进入到BIM的新时代中[4]。

如今建筑工程中引用信息化的相关理念已经越来越频繁了， 人们也不会感到陌生了， 这时， 也涌现出了大量的具有新颖设计理念和独特造型的建筑，这些建筑的出现， 也标志着建筑行业有关技术的深刻变革， 建筑工程的信息化包括了两个部分， 一个是建筑工程的协同化， 另一个则是BIM建筑建模，建筑工程的协同化需要各个部门对信息进行共享，通过网络相关技术， 可以进行跨越单位和部门的交流， 相关资料库的建立， 可以为设计工作提供更为统一和科学的标准， 并实现对建筑工程项目的科学化的管理。 建筑工程设计有其特殊性， 想要实现科学化的管理， 相关技术人员需要对建筑工程的设计理念实现变革， 将2D模型转化为3D， 甚至是向着4D去发展， 由简单的几何绘图发展成为建筑构件的改变， 不同的单位可以从各自不同的角度来进行建筑的设计和施工。 BIM技术需要进行协同合作， 这也是其发展的一个重要理念， 它能够实现更加协同化和高效化的设计， 并将设计中所含有的技术含量进行大幅度的提升[5]。

7 结语

BIM虚拟技术发挥着自己独有的优势， 这项优势是其他任何技术所不能替代的， 使工程的质量更加精细化， 将施工的成本大大的降低， 整体上的效益得到扩大， 另一方面， BIM虚拟技术还能对施工过程进行一定的指导， 策划出更加适当的施工方案，运用其可视化的特征， 使各项工作得以协调， 降低失误出现的几率， 无论是在工程的进度， 还是在质量和安全上， 都能给予保障， 为建筑行业的发展提供技术上的基础。