BIM技术在建筑设计中的应用分析

BIM技术在建筑设计中的应用分析

刘坤玉 ,王超

青岛雍达筑城建筑设计有限公司  山东省青岛市  266071

摘要：BIM技术是三维立体建筑模型，将其运用到建筑设计之中，能直观的看到建筑设计呈现的效果，及时发现与处理设计问题，优化建筑设计方案，提高建筑设计的效率和效果。基于此，设计部门要明确BIM技术的应用价值，运用其开展有效的建筑设计，进一步提高BIM技术的运用价值，以及建筑设计质量，促使建筑设计行业的健康可持续发展。

关键词：BIM技术；建筑设计；应用

1 BIM 技术的内涵与特点

建筑信息模型（简称BIM）是以建筑工程的信息数据为模型建构前提， 进行模型构建及仿真模拟的工具，涵盖了建筑组件、地理信息系统、空间关系、几何学等内容，能够被用来展示建筑“兴建”“营运”的全过程，帮助人们更好地了解建筑材料基本信息及建筑施工中可能出现的状况。 BIM 不仅是一项重要的技术变革， 同时也是引发建筑工作流程与工作模式变革的重要因素， 建筑设计者能够通过BIM 技术有效地搭建建筑模型， 分析并表达建筑，使建筑建造中所有的信息可以完整地、充分地呈现出来。 其所拥有的技术特点主要包括可视化、协调性、模拟性等内容。

1.1可视化

可视化主要指建筑设计者可以将构思好的设计方案通过二维辅助软件转化为平立剖面图，随后经过推敲和分析，将其转化为3D 模型。 在3D 模型的支持下，建筑行业能够打破传统二维模型所存在的局限性，节约大量的时间成本、沟通成本，降低表达难度，使建筑设计概念或方案，能够完整地、全面地、充分地呈现出来。

1.2协调性

传统建筑作业模式中所常见的问题是专业图纸的冲突与碰撞问题， 如结构梁与管线布置碰撞，以及水暖电等专业间的矛盾和冲突等， 而在BIM技术的支持下，各专业或阶段的信息能够充分地整合起来、融合起来，使信息在交流与流通的过程中，减少建筑图纸中所存在的各类冲突。

1.3模拟性

BIM 模型能够切实模拟建筑项目的基本情况，能够通过各类模拟或实验的方式，提升设计方案的实用价值。如热能模拟、节能模拟及日照模拟等。特别在4D 模拟中，加入了进度管理，建筑设计者可以规划出科学的施工方案， 提升施工过程的合理性、操作性及有效性。

2建筑设计过程中应用BIM技术的重要性

2.1应用BIM技术能够分析建筑设计数据

在进行建筑设计过程中，相对于传统的二维技术绘制的建筑设计图， BIM技术能够分析建筑设计过程中出现的多维化数据，也能够具有多维度综合模拟的能力，因此，BIM技术对于建筑设计作业是极其重要的。它可以为设计人员提供许多的设计数据和参考价值，也可以分析建筑设计的内容和相关参数。除此之外，在进行建筑设计过程中，应用BIM技术也可以分析传统建筑设计的空间视觉效果数据，这会使建筑工程的设计人员可以了解和分析应用传统设计作业模式过程中存在的问题，然后针对性的进行解决。

2.2应用BIM技术能够提高设计人员的工作效率

在进行建筑设计过程中，应用BIM技术可以提高建筑设计的管理形式，从而使建筑工程单位的设计作业更加高效的完成，避免出现无效设计的情况，从而减少设计人员作业的时间，也能够保证建筑工程单位的设计质量。除此之外， BIM技术可以通过建筑工程的设计图纸模型，来提高和完善生成的建筑设计图纸，设计人员在应用BIM技术修改和设计建筑图纸过程中，相应的设计数据也会有存档，这会使建筑工程的设计图纸数据具有准确性和安全性，也能够在一定程度上加快设计人员的工作效率。比如，在进行迪士尼的承包项目建设过程中，由于工程自身的建筑体量大，设计人员应用BIM技术就不需要纸质设计图纸，三维视图的形式防止施工出现返工的情况。

2.3应用BIM技术能够同步修改设计图纸

建筑工程单位以往的结构设计模式是，设计人员完成的每一张建筑图纸是独立的设计文件，设计人员需要完成建筑立面和剖面等位置的设计，传统的结构设计技术并没具有修改图纸的功能，需要设计人员通过数据和图文来进行修改，这会浪费更多的人力和物力，在修改过程中也可能会出现设计错误。而使用BIM技术来完成结构设计工作，可以实现同步修改图纸的目的，这会在一定程度上避免修改图纸过程中出现错误的几率，以此来保证结构设计的质量。

3 BIM 技术在建筑设计中的应用策略

3.1 制定科学的BIM 标准

在建筑设计环节及阶段，BIM 工作会伴随建筑项目的启动而开展。需要建筑企业在前期制定较为完善的BIM 标准。 虽然我国还没有形成统一的、覆盖面广的BIM 标准体系，然而在实践应用阶段，建筑企业可以结合项目目标， 制定出便于项目实施的、提升软件利用效率的企业应用标准。

首先是模型规划。 通常来讲，在构建BIM 模型的过程中，设计者需要分步骤、分阶段的进行深化；需要结合BIM 模型所拥有的用途和功能， 对其进行分类建造。 其次规定访问与修改权限。BIM 技术能够为建筑项目的不同参与方提供有效地“交流、协同”平台，在该平台中，各参与方可以进行畅通无阻地交流。 然而在实际的实施中，出于对各方利益的维护或保护，很多信息数据都不能进行随意的修改，因此我们需要在数据信息访问和修改上进行权限设定。最后是文件夹通知、对文件夹操作，需要确保选定的项目团队、 个人或群组能够接收到通知，通知讯息应包含相关的人员身份数据，并在列表中枚列出不同文件夹所通知的群组和个人。

3.2 明确BIM 技术的应用点

首先是建筑设计前期的应用点。我国建筑设计者应在应用BIM 技术的过程中确定技术的应用要点， 通过综合分析建筑设计中所涉及的地貌特色、场地地形、生态环境、人工要素等方面的因素，使建筑设计更加科学、规范、有效。 其次在初步设计阶段，设计者应围绕“深化施工方案”的角度出发，明确BIM 技术的应用方向， 开展相应的性能模拟工作。 最后是施工图设计阶段的应用点。 施工图设计阶段的主要内容包括建筑信息模型建设、设计理念呈现等内容，需要设计者结合设备、结构、建筑等专业人员，深化设计，校队数据，排查冲突和矛盾，从而有效地降低各类返工问题的发生。

3.3 制定BIM 技术的流程

（1）模型构建。 模型构建在BIM 技术应用过程中拥有举足轻重的重要功能和作用，主要作业内容包括接收专业图纸、更新、构建基本模型，但不限于机电、结构、建筑、室内装修、幕墙、景观等专业施工模型。

（2）信息复核。在建筑设计方案得到确认后，设计者需要结合各参与方所提出的要求，绘制出施工图纸。但由于设计工作在协调上或人员经验上存在着诸多的不确定因素，导致施工图纸出现各类问题和纰漏， 所以我们需要借助BIM 技术对图纸中所存在的错误进行梳理、排查及总结，修改“错图”、补充“缺图”，使施工图纸所存在的问题获得及时、有效、全面地解决，从而确保信息数据的准确性与完整性。

（3）碰撞检测。碰撞检测是建筑设计者应用BIM技术的关键和重点，不仅在建筑设计阶段，而且在施工阶段，都拥有难以替代的价值，在碰撞检测阶段，建筑设计师可以将BIM 软件所拥有的优势淋漓尽致的呈现出来。 一般来说，设计者可以通过构建三维模型的方式，发现图纸中所存在的错漏碰缺及专业间的冲突，使所绘制的三维模型更加精确无误。 在碰撞检测后，建筑设计者还需要将碰撞结果（即碰撞检测后所得出的数据），编制成“碰撞检测报告”，使其涵盖专业、位置、图纸编号及模型截图等方面的信息，设计单位再参照《检测报告》，进行最终的图纸修改工作。

（4）净高分析、设计复核。根据建筑空间的净高要求，对图纸进行检测复核，并通过检测，调整施工图中不满足相关要求的部分， 整理出净高分析报告。 设计复核即在构建BIM 模型后明确建筑设计的错误与不合理性，通过综合考量建模、碰撞及协调等问题，提出相应的优化方案。 此外，在BIM 应用的过程中，施工企业应将BIM 软件进行联网，使其所涉及的信息数据（不包括保密数据）呈现给软件开发商或研究院所， 让其根据BIM 技术的应用状况及需求，更好地设计出相应的、本土化的、符合我国国情的BIM 软件。

3.4绿色节能设计

我国建筑业未来的发展趋势是节能、环保，在实现节能、减排的过程中，要提高资源的利用效率，减少环境的污染。因此，在住宅建筑设计中，要从节约能源的观点，准确地计算能源消耗；在总体设计中，保证了具体、切实可行的节能措施。在确定居住建筑能耗的前提下，在同等条件下，对空调和供暖的能耗进行综合对比，做出科学的评估，以便在设计中权衡利弊。同时，为保证建筑的热安全，建筑的整体形式，建筑的朝向，建筑的面积等都要进行合理的规划，以保证建筑的热安全。一般来说，建筑物的热工性能指标都是在建筑物的设计中体现出来的，通过 BIM技术，将相关的资料整合起来，就可以直接比较建筑物的节能指数和维护结构的参数，这样就可以减轻设计者的工作负担，提高资料的精确度，减小计算的误差。本文从三个方面对 BIM技术的应用进行了探讨：一是单体建筑的节能；首先，通过对建筑物内部和外部的信息进行集成，并按照特定的流程，建立一种可循环利用的建筑节能系统，然后，采用太阳能和自然风等环保资源，实现蓄能、绿化和降温；其次是对整个建筑的整体布局进行规划。为了达到节能的目的，设计人员应该使用分析软件，对建筑的各项参数进行综合的分析与预测，使用分析工具对建筑的内外环境进行分析与预测；在此基础上，进行城市基本规划的节能设计。在此基础上，首先对建筑周边的能源消耗情况进行统计，再利用分析软件对建筑周边的能源消耗情况进行分析。采取适当的通风方法，如使用天然风，进行通风、冷却等，可将其对人的危害降到最低。在进行室内灯光仿真时，需要将日照热、能量消耗和太阳能利用等因素进行考虑，以提高室内灯光的可用性。

4BIM技术在建筑工程设计中的具体应用分析

4.1建筑结构设计中的应用

BIM技术在建筑结构设计中有着不错的使用效益，和传统建筑结构设计比较，利用BIM技术的可视化三维立体建模技术能够更好地满足现代建筑结构的设计要求。首先，因为建筑结构设计比较复杂，常规的二维图纸所能表现的结构设计重点范围也相当小，而通过运用BIM技术，使结构设计要点通过三维空间立体模型表现出来，能够提高建筑结构设计的立体性与直观性，使施工者更好地了解建筑结构的重要信息。其次，BIM技术能够在仿真检验流程中进行对工程结构设计的优化，利用BIM技术的碰撞检测，能够正确辨识当前建筑结构设计中存在的不合理之处，因此利用信息化的方法能够实现对建筑工程结构的设计优化。最后，利用BIM技术，能够协助施工人员更好地了解和熟悉建筑结构施工需注意的问题，能够因此减少建筑结构施工的意外风险，从而提高了建筑结构的施工安全，尤其是在高层建筑结构施工中，能够给施工人员带来更良好的安全保护。

4.2建筑施工流程设计中的应用

对于大型建筑工程而言，施工周期一般较长，施工要素较多，如果施工过程中各环节、各部门之间的协调无法解决，则将会造成整个施工过程中出现的一系列问题，进而严重影响建筑品质与施工效果。因此，在施工设计中使用BIM技术，不仅可以全面提高施工方案设计流程的科学性，还可以帮助施工单位更好地规范施工流程，进而可以有效避免各种差错情况。例如，在钢筋混凝土结构施工中，通过运用BIM技术对施工流程加以优化，能够使钢筋混凝土结构的施工顺序更加科学，施工人员能够更好地掌握钢筋混凝土结构的施工要点，从而能够提高钢筋混凝土施工效率，这是BIM技术在建筑施工流程设计中运用的主要优势体现。

4.3建筑管理设计方面的应用

建筑施工要想成功实施，必须进行完整的工程管理。传统的以人力为核心的管理模式效率不高，且管理品质也不够，信息化管理已经是当前建筑工程管理的主要模式，它能够解决人力管理中的很多难题，而BIM技术正是当前管理模式的重要组成部分。采用BIM技术设计信息化管理，能够使信息化管理平台更加完备，使建筑施工过程更为有条不紊，例如，可通过在BIM的技术管理平台中，添加人员管理、材料管理、机械管理、质量管理和综合管理等功能，可以科学有效地控制施工全过程，BIM技术在建筑工程管理设计中具有重要意义，可以全面提高施工管理的综合效率，进而为建筑施工创造保障，推动建筑工程有效进行。

4.4碰撞检查方面的应用

BIM技术的碰撞检查功能可以在数字模型中对建筑物进行全面的检查，包括构件、管道、电缆、机电设备、门窗、楼梯等各个方面。通过数字模型的三维可视化功能，设计人员可以直观地检查各个部分之间的空间关系，避免各个部分之间的冲突问题，从而提高设计效率和质量。在实际应用中，设计人员可以根据建筑物的需求，在数字模型中设置检查规则和算法，对建筑物进行智能化的碰撞检查。这些规则和算法可以根据建筑物的类型和需求进行定制，实现快速准确的碰撞检查。通过BIM技术的碰撞检查功能，设计人员可以快速发现和解决建筑物中存在的问题，避免后期的重新设计和施工，降低成本和延误。此外，BIM技术还可以将碰撞检查结果和数字模型进行关联，实现信息的共享和协同工作，提高团队的协作效率和质量。

结束语

总之，BIM技术在建筑设计中的应用，可以提高建筑设计的质量，保证建筑工作高效完成。在具体应用中，BIM软件需要先对建筑基本对象进行不同的表达，然后构建模型数据，完成虚拟模型的建设，结合大数据、云计算、GIS等多种手段，保障建筑施工质量，促进我国建筑行业的快速高效发展。

参考文献

[1]易振国.建筑结构设计中BIM技术的具体应用[J].房地产世界,2022(16):46-48.

[2]任治军.智能建筑结构设计中BIM技术的应用研究[J].智能建筑与智慧城市,2022(8):81-83.