浅析BIM在建筑行业中的应用于发展

浅析 BIM 在建筑行业中的应用于发展

王 倩

新疆现代建设（集团）有限公司

摘要：随着科学技术的革新与建筑行业的发展，数字化信息集成下的建筑创作变得越来越为大众所熟知，各种新技术层出不穷并应用在建筑领域，BIM技术得到了广泛的应用。

关键词：数字技术；信息化；BIM

1 BIM核心体系

工程设计是工程建设的龙头，在过去20年CAD技术的普及推广使建筑师、工程师们从手工绘图走向电子绘图。甩掉图板，将图纸转变成计算机中2D数据的创建，可以说是工程设计领域第一次革命。BIM技术的实现则是在互联网时代中的第二次革命。在这次革命中，使建筑可视化设计成为可能，更促进了建筑施工行业创新发展，对行业的科技进步与转型升级将产生重要的影响。

建筑信息模型（BIM）的技术核心是一个由计算机三维模型所形成的数据库。不仅包含了建筑师的设计信息，而且可以容纳从设计到建成使用，甚至是使用周期终结的全过程信息，并且各种信息始终是建立在一个三维模型数据库中。

1.1 参数化设计

对参数定义属性的意义在于可以进行各种统计和分析，例如我们常见的门窗表统计，在建筑信息模型中是完全自动化的，而参数化更为强大的功能是可以进行结构、经济、技能、疏散等方面的计算和统计，甚至可以进行建造过程的模拟，最终实现虚拟建造。

1.2 构件关联性设计

构件关联性设计是参数设计的衍生。当建筑模型中所有构件都是由参数加以控制时，如果我们将这些参数相互关联起来，那么我们就实现了关联性设计，换言之，当建筑师修改某个构件，建筑模型将自动更新，而且这种更新是相互关联的。

1.3 参数驱动建筑形体设计

参数驱动建筑形体设计是指通过定义参数来生成建筑形体的方法，当建筑师改变一个参数，形体可以进行自动更新，从而帮助建筑师进行形体研究。参数驱动建筑形体设计仍然可以采用定义构件的方法实现。如果我们要设计一个形体复杂的高层建筑，我们可以将高层建筑的每一层作为一个构件，然后用参数(包含一些简单的函数)对这一层的几何形状进行定义和描述，最后将上下两层之间再用参数关联起来，例如设定上下两层之间的扭转角度，这样就可以通过修改所定义的角度来驱动模型，生成一系列建筑形体。这种模式对于生成一些有规律的，但却很复杂的建筑形体是十分有用的。在Revit中，还有另外一种方便的工具一体量。体量设计更加接近建筑师的工作模式，建筑师可以从体量推敲做起，而不必关心体量与尺寸参数的关系，当体量推敲满意后，再为体量附着上具有真实属性的建筑构件，例如给形态附着幕墙、墙、楼板等。体量模式较为强大的功能还在于，当我们再次修改体量时，原先附着的建筑构件可以相应更新。这实际上实现了“先形状后尺寸”的设计方式，其技术思想与“变量化实体造型技术”较为接近。

2 BIM在建筑行业中应用主要表现在以下几个特点：

1 可视化：可视化即“所见所得”的形式，对于建筑行业来说，可视化的真正运用在建筑业的作用是非常大的，例如经常拿到的施工图纸，只是各个构件的信息在图纸上的采用线条绘制表达，但是其真正的构造形式就需要建筑业参与人员去自行想象了。对于一般简单的东西来说，这种想象也未尝不可，但是现在建筑业的建筑形式各异，复杂造型在不断的推出，那么这种光靠人脑去想象的东西就未免有点不太现实了。所以BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前；现在建筑业也有设计方面出效果图的事情，但是这种效果图是分包给专业的效果图制作团队进行识读设计制作出的线条式信息制作出来的，并不是通过构件的信息自动生成的，缺少了同构件之间的互动性和反馈性，然而BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的。

2 协调性：这个方面是建筑业中的重点内容，不管是施工单位还是业主及设计单位，无不在做着协调及相配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各施工问题发生的原因，及解决办法，然后出变更，做相应补救措施等进行问题的解决。那么这个问题的协调真的就只能出现问题后再进行协调吗？在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，而出现各种专业之间的碰撞问题，BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如：电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。

3 模拟性：模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。

4 优化性：事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。优化受三样东西的制约：信息、复杂程度和时间。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。目前基于BIM的优化可以做下面的工作：

（1） 项目方案优化：把项目设计和投资回报分析结合起来，设计变化对投资回报的影响可以实时计算出来；这样业主对设计方案的选择就不会主要停留在对形状的评价上，而更多的可以使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求。

（2） 特殊项目的设计优化：例如裙楼、幕墙、屋顶、大空间到处可以看到异型设计，这些内容看起来占整个建筑的比例不大，但是占投资和工作量的比例和前者相比却往往要大得多，而且通常也是施工难度比较大和施工问题比较多的地方，对这些内容的设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。

5.可出图性：BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出如下图纸：

（l）、综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）；

（2）、综合结构留洞图（预埋套管图）；

（3）、碰撞检查侦错报告和建议改进方案。

3 BIM在未来建筑行业中将有以下几种发展趋势:

第一，以移动技术来获取数据。随着互联网和移动智能终端的普及，人们现在可以在任何地点和任何时间来获取信息。而在建筑设计领域，将会看到很多承包商，为自己的工作人员都配备这些移动设备，在工作现场就可以进行设计。

第二，数据的暴露。现在可以把监控器和传感器放置在建筑物的任何一个地方，针对建筑内的温度、空气质量、湿度进行监测。然后，再加上供热信息、通风信息、供水信息和其他的控制信息。这些信息汇总之后，设计师就可以对建筑的现状有一个全面充分的了解。

第三，未来还有一个最为重要的概念--云端技术，即无限计算。不管是能耗，还是结构分析，针对一些信息的处理和分析都需要利用云计算强大的计算能力。

第四，数字化现实捕捉。这种技术，通过一种激光的扫描，可以对于桥梁、道路、铁路等等进行扫描，以获得早期的数据。

结语：

BIM技术贯穿于建筑行业的整个周期，在每个阶段的应用都能提升管理的效率和信息化建设，是项目向数字化转型的基础，也是提高管理者学习数字化管理的基石。

参考文献：

[1]李菲秘，田浩BIM带来的建筑产业革命[Z]，2013

[2]百度百科.bim

[3]BIM的发展趋势21世纪建筑设计网，2012