BIM技术在建筑设计管理模式中的应用研究

梁宇博

（来吧(北京)建筑景观设计咨询有限公司，北京 100083）

随着现代科学技术的快速发展，大数据、网络的普及，衍生了很多适用于建筑领域的新技术，而BIM便是其中具有代表性的技术之一，借助建筑信息模型的构建，给予后续施工环节科学指导，形成大量直观的数据，设计人员根据数据信息及时调整设计方法，最大限度降低误差率，为后续施工提供准确的图纸及数据信息。本文通过对BIM技术在建筑设计管理模式中的应用进行了深入分析，借助案例指出要点及优势，旨在为BIM技术的高效应用提供有价值的建议。

1 BIM技术在建筑设计管理模式中应用要点

1.1 建立规范化的构件族库

建筑项目设计前期准备环节要合理规划设计、施工以及验收全过程，借助BIM技术构建三维立体模型，展示建筑项目各个层面数据信息，并且形成构件族库、热通族库、给排水族库，优化族库内大量参数，促进建设效率及质量提升。

1.2 设计工程参数

建筑设计管理中包含大量数据信息，借助BIM技术整合施工时信息资料，将关键性参数明确的同时，对模型中参数灵活调整，保证设计更加科学与精准；根据建筑工程建设实情，合理设计，保证设计工程参数与实情相符；优化以后的成果及时存储于资料库内，对工程参数及时更新，保证设计的准确性，实现造价的降低、经济效益的提升。

1.3 前期模拟

利用BIM技术初步模拟建筑结构，设计人员在此基础上验证设计内容及方法，保证设计数据的精准性。以此为依托，设计人员结合用户需求，分析设计方案，及时找到不足及问题，在施工前做出科学调整。同时可以应用BIM技术合理选择施工材料以及工艺，确保工程质量的同时，符合现代化建筑建设多样化要求。

1.4 绿色节能设计

随着建筑行业的发展速度越来越快，由于其属于能耗量较大的行业，所以国家一直以来都在提倡节能环保型建筑开发，鼓励建筑施工中使用绿色节能材料。为了满足国家绿色环保要求，确保建筑热工性能与行业标准相符，采用BIM技术完成建筑工程节能设计，具体包括以下三方面：一是单体建筑节能，整合建筑内外信息，基于特定流程设计可循环使用的节能系统，例如，太阳能、自然风等；二是合理规划以及设计整个建筑，节能目标的实现需要设计人员对建筑数据充分分析及预测，借助BIM技术中分析工具分析内外环境数据；三是以方案为依托，保证设计的节能环保性，通过计算周围环境能量，借助BIM分析软件分析周围环境，例如，住宅建筑中采用BIM技术优化建筑材料、能耗量等。建设设计环节要保护居住环境，就要采用绿色材料，减少环境污染；通风方法的选择可以自然风为主；室内光照则综合考虑日照热度、能耗、太阳能等，借助BIM技术模仿仿真室内光照程度，进而从众多方案中选择最佳的节能材料或方法。

1.5 基于Navis works软件进行碰撞检测

BIM技术可以构建仿真模型，将各个施工段紧密相联、直观呈现，尤其是检测碰撞时，可以清晰看出管道碰撞情况及结果，及时采用措施优化，避免施工时频繁调整，具体检测流程如下：检测建筑物碰撞；对设备内各个专业碰撞进行试验；对结构、电缆管线碰撞进行试验；检测管线间失效。检测中涉及的主要内容有上墙面、下墙面、外墙面、电缆、供水管、消防、排风、给水管等。冲突设置前要对模式、背景设置，保证其具备了着色、渐变特性，直观展示整个建筑模型。通过操作“Clash Detective”“添加测试”两个按钮便可检测整个模型、局部模型以及单个构件冲突。除了对管道碰撞进行检测以外，此系统也可结合检测结果对管道间距是不是与要求相符进行判定。为降低冲突发生率，专业技术人员可通过三维可视化技术参加会议，高效交流后确定设计方案。

2 BIM技术在建筑设计管理模式中的应用实例

2.1 项目概况

此次研究选取的案例工程总建筑面积是3745m2，其中地面以上共计3层，总高是10.65m，整体框架为钢筋混凝土。建筑体系内共计3个体块组合，局部是玻璃幕墙，整体以现代化风格为主。案例工程中采用了BIM技术中Revit软件完成了设计施工图纸，图纸设计时间是7d，对各个专业配合度要求较高，各专业不仅要将专业图纸设计工作完成，而且还需要和其他专业互相交流。采用计算机给予设计环节辅助，用时较长，无法保证施工图纸设计中数据的精准度，借助Revit软件，设计人员仅需对设计问题关注即可，Revit会自动设计建筑立面图、剖面图。

2.2 项目准备阶段

准备工作中，案例工程首先对规模进行了科学评估，准确掌握工程特征、设计意图，同时初步完成了模型构建方案。案例工程设计环节对相关资料进行参考构建了三维模型，以此为基础结合CAD图纸，形成排水、结构、电气专业轴网，保证工程各个环节轴网坐标的一致性，整合及优化后续项目，对管道碰撞检测环节严格把关。

2.3 建立各专业项目模型

一是设计人员构建工作集，工作集中导入的图纸以DWG.格式存储至Revit软件中，并且借助技术手段将图形转化为信息，将二维转化为三维，将平面转化为立体。案例工程借助Revit软件，重点针对建筑外立面、屋顶、玻璃幕墙完成建模操作。因为建筑构件不同时，参数也会不一样，通过参数可对构件材质、形状、构造层进行调整，仅需编辑某个数据便可以自动转换。二是施工人员在权限之内可进入工作集，运用BIM平台、Revit软件对楼梯、屋面、梁、柱、板等构件进行优化布置。三是设备工程师可通过链接形式将建筑、结构BIM进行集合，存储至Revit软件中。结合设备外形、型号、参数，形成电气信息、消防以及排水模型，同时对材料统计报表进行细化，对管道剖面图进一步优化。

2.4 交叉碰撞检测

模型导入Revit软件后，便可以对各个专业、各个部件碰撞情况进行检测。将链接主文件模型明确后，合理选择轴网坐标，其他模型可以以此作为参考，将其超链接至主文件模型中。借助Navis Works软件中的拍摄功能，在模型中对三维透视图进行分析，保证工程师、业主均可以直观看到空间构造。结合提前设计好的碰撞规则，可将碰撞节点自动化截取，并形成三维碰撞检测报告。不同专业间要进行交互碰撞检测，将不合理设置去除。例如，建筑、给排水专业内检测到了20个碰撞疑点，结合碰撞检测结果，对碰撞疑点进行科学分析，另外，对二维图纸、三维模型相关数据进行纠正，管线综合设计要进一步优化。具体BIM碰撞检测应用见图1所示。

图1 BIM碰撞检测流程图

3 BIM技术在建筑设计管理模式中的应用建议

3.1 应用于施工环节，促进质量提升

BIM技术具备了强大的建模功能，可以真实地模拟施工现场各个环节，技术人员通过模型准确找到负责的区域，借助真实情境，直观感受工程建设数据。正式施工之前便可通过模型对施工现场进行模拟，及时发现图纸中的问题，尽早纠正，为避免施工现场发生不合理接线、设备混乱等问题，要在施工前做到合理部署，对每个区域施工方法、时间详细规划，保证相同区域短期内施工建设数量。借助BIM技术可分析建筑设计可行性，根据建筑区域时间、环境对图纸实施效果判断，发现问题时技术人员便可以在施工前及时调整，降低后续施工风险。施工时，各环节工作人员可借助BIM模型沟通现场情况，对施工顺序准确掌握，指挥部将建设信息、模型发送至群组中，以便于所有人员及时掌握施工关键信息，促进工作效率提升，保证施工质量。

3.2 应用于设计场地，合理利用场地资源

对场地进行合理设计，可将建筑物与周围环境整体化，确保场地利用率提升，最大化获利，达到绿色建筑目标。通过BIM技术整合各设计要素，对场地进行模拟，分析场地模型。场地模型基于数字化技术，以地形模型呈现，设计场地模型时，数字地形高程发挥了非常关键的作用，所以要构建场地数字高程模型，其中包含采集图矢量化、航空航天、影像测量、人工测绘等，地理信息资源应用较为广泛，可准确获得地形数据，即便未获得DEM模型，也能够获取地形数据三维资料，借助软件功能形成场地模型，标高设置完成后，运用导入格式对高建数据描述，如果未获得DEM数据，要借助周边植物、建筑、树形等数据，采用无人机进行影像测量、扫描，根据测量型GPS找到控制点，导入至软件内，周边建筑建模时使用的是地面激光，通过无人机测绘形成模型，以不同视角下定点拍摄，进而构成建筑整体外形结构。

3.3 应用于排水和采光设计，降低能源消耗

在现代绿色建筑设计管理模式中，采光是重点。采光合理化设计可达到节能降耗的目的，这与材质、面积有着密切关系。建筑空间布局数据、窗户采光面积、玻璃材质信息的收集需要运用先进的绘图软件对虚拟部分进行处理，全面观察建筑空间采光度，借助BIM技术将室内采光灯具整合在一起，对室内卧室、厨房、餐厅光线进行模拟。借助3D展示虚拟设计效果，结合立体与平面协同设计理念，采用BIM技术对输水流量、排水布局模拟，综合考虑高层水压设计节能排水系统，保证供水量的充足，同时避免水资源浪费。排水设计环节对数据材料全方位整合，从中选择节能材料，同时对管道布局计划科学设计。借助BIM可准确找到冲突位置，将设计方案进一步优化，保证排水管道不重复、不交叉，以免重复安装，达到节省资源的目的。

3.4 应用于施工图纸内容设计，保证图纸的合理性

设计建模环节要重点分析步骤，明确施工时梁、柱组件种类，清晰划分参数，并标记于图纸中。创建组件时，要基于平面法完成标准图集的设计，形成文件内容、标签、信息，调控多项信息内容。整个环节要保证BIM参数和实际情况相符，然后构建混凝土架构模型、文件内容，以此模型软件为基础构建柱子及梁板模型。以BIM中的三维模型为依托，借助二难抽象符号、线条集中化表示。通过这两种形式能够清晰且高效地展示项目情况，集中组合了多项数据信息，图纸的设计也更加合理。

3.5 应用于外墙保温和电能设计，提高节能效果

建筑设计管理中，外墙保温设计极其重要，这也是节能设计的关键节点。通过BIM技术可打破平面设计的局限性，通过保温模式对荷载进行计量，例如，外墙基层数据、受力分布、保温层参数等，将荷载分布明确以后，保证墙面结构受力均匀。设计人员可借助BIM技术预测冷桥部位，结合绿色节能设计理念，达到较好的节能效果。设计电能时，可通过BIM对工程中有害气体含量全面计量，设计时结合建筑生态环境负载力，促进绿色节能水平提升。电气设备安装过程中，BIM技术可对功能设计细节进行演示，保证线路布局与要求相符。

4 结语

现代绿色建筑理念已经逐渐融入建筑设计管理各个环节，若依然使用传统设计模式，完全依靠人工测量、画图，难以保证测量及绘制的准确性，后续施工极易出现明显的误差，频繁更改同样也会导致工程项目进度较慢，造成不必要的经济损失，无形中浪费了资源，违背了绿色建筑施工理念。所以，在建筑设计管理模式中应用BIM技术是时代发展的必然趋势，符合当前国家提倡的绿色建筑施工理念。随着大数据、云计算等现代信息技术的发展，BIM技术有着较好的发展背景，在建筑设计管理模式中的应用也会逐渐朝着集成化、智能化、高效协同化迈进。虽然BIM技术在建筑领域中的应用效果非常不错，但是，时代在发展，BIM技术也需要在此基础上不断优化，除了增强各个模块数据协调性外，还需要借助多技术优势构建云端应用模块，促进设计环节与施工各个环节的高效协同发展。