谈BIM技术发展及建筑设计运用

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【摘要】本文在阐述bim技术概念、发展历程及特性基础上，以具体工程案例为支撑探究BIM技术的实践应用，预测该技术的发展趋向。希望能与同行分享设计经验与方法，促进BIM技术推广，整体优化建筑设计效果。

【关键词】建筑设计；建筑信息模型；钢筋砼框架结构；设计实践

进入21世纪以来，信息技术高度发展，互联网全球化趋势持续推进，信息化时代逐渐取代工业化时代，各个行业对信息化水平提出的要求有不断提升趋势。建筑行业产值在国民经济总产值中所占比例很高，属于我国国民经济的支柱性产业之一，对建材、冶金、化工等数十个相关产业发展有强大的驱动性作用，提升其信息化水平是行业现代化发展的重要任务之一[1]。CAD二维模型在处理结构复杂建筑时暴露出很多不足，不同系统之间数据共享率偏低，系统拓展性偏差，难以为项目设计施工提供整体度高、集成性强的信息支撑。BIM（建筑信息模型）提出以后有效弥补传统设计方法的不足，明显提升了建筑在整个生命周期内的质效，强化了本行业的生产能力。

1.BIM技术发展分析

1.1概念发展

有资料记载，早在1975年，美国佐治亚理工学院建筑与计算机系教授查克•伊士曼于《AIA杂志》上“BuildingDescriptionSystem（建筑描述系统）”一文内提出BIM概念，查克•伊士博士被世界各个国家公认是“BIM之父”，在后续的十余年间，欧美陆续开展了类似研究，美国、欧洲把研究时取得的成果分别叫做建筑产品模型、产品信息模型。追溯“BuildingModeling”，发现其首次被用于1986年美国学者罗伯特•艾什发表的一篇论文内，这篇论文阐释了当下我们熟知的BIM论点与有关执行技术：三维立体建模、智能成图、相关性数据库、模拟化工程施工进度计划等[2]。在1999年，查克•伊士曼把“建筑描述系统”发展为“建筑产品模型”，指出该模型在建筑整个生命周期内，均能提供建筑项目相关的充足、整合式信息。2002年，Autodesk并购RevitTechnology公司后正式提出业界所熟知的BIM技术。

1.2技术特性

BIM不是单个软件也不是多个软件，其属于一个系统，可以提升建筑行业内产业链条各流程质量与效率，三维模型形成的数据库是本技术的核心。BIM技术渗透于建筑项目的整个生命周期，涵盖了策划与规划、勘探设计、施工运营与维管阶段。针对技术价值，可以通过汇总建筑模型运用于项目全生命周期不同时段价值总和来表示。针对BIM的特性，可以做出如下阐释[3]：（1）可视化：传统二维设计中，利用线条将不同构件绘制在图纸上，需要建筑施工人员通过主观联想设计现实的构造样式。而利用BIM技术的可视化，能把传统的线条式构件进行三维处理，实现三维直观化，无须人工再行处置。（2）可优化：建筑项目设计、施工与运营的完善，是一个循序渐进的过程，基于BIM技术建模，能够在繁杂环境条件下，为相关人员调整参数信息创造便利条件，促进项目持续改进、优化进程。（3）可分析性：在计算机协助下能完成各种分析工作，分析日照时数、作业量等指标。（4）可共享性：利用计算机提升信息共享效率，比如设计阶段多个成员、专业、系统之间共同分析过往处于独立状态中的设计成绩，减少或规避设计偏差，整体提升项目设计效果。

2.BIM技术在建筑设计实践中的应用

本文利用revit2018软件设计某多层住宅楼模型，进而阐述BIM技术在建筑设计实践中的应用情况。工程概况：本住宅楼高22.0m，已知建筑体耐火等级是II级，地上共计有5层，钢筋砼框架结构，设计本建筑使用年限是50年（见图1）。

2.1空间规划

空间规划是建筑设计的首个步骤，在确定建筑地点以后，可以对建筑工程所在地空间进行地形分析，特别是针对地形相对复杂的建筑基地，开展地形分析是设计工作中不可缺少的内容[4]。利用BIM技术对建筑基本的空间进行分析，常见指标有坡高、斜率、坡向等，进而为施工设计提供更可靠的数据支持，拓展设计思路。在分析坡度时（图2），可以采用BIM构建模型，模拟化其包括的各种参数信息，设计人员可以立足工程实况从不同维度出发加以探究，进而阐述多种基础数据，为后期工程设计提供凭据。地形探索结束后，便可以进行建筑物空间规划。通常基于BIM技术可视化分析功能完成空间规划任务基于3D技术立体化呈现建筑样态，并完成室内视野、规划可视度、道路可视性分析等诸多任务，建设相关模型是开展各项分析活动的基础，辅助使用BIM技术加以调试，在综合多种因素的基础上，建设出最佳的建筑空间规划模型。

2.2构建建筑模型

（1）构建建筑模型：依照现实建筑工程从低至高逐层施工次序建设该模型，基于多样化构件族、图元建设BIM三维模型。本住宅项目隶属于钢筋砼结构，BIM技术通过利用墙、结构柱、建筑楼板等诸多元素实现建设结构模型的目的。（2）构建结构模型：利用Rev软件内结构分析模型与结构几何模型两者是同步形成的。建设结构模型同样是基于现实建筑按由低至高次序推进的，结构三维模型的构成要素以不同构件族、图元为主，以其为基础建设出具有结构构件特性的信息模型。梁、结构柱、结构板等是结构模型的基本构件。revit2018软件采用模数化和等分拆分两种形式完成本项目中楼板的拆分任务，不管采用哪种拆分方法，针对拆分后的叠板均要做出优化整理。见图2（a所示，采用等分拆分处理后，依照他类楼板的规格对模数化加以整理，获得图2（b）所示的方案，图2（b）内两块双向板和他类叠合板规格统一，以上设计形式有益于减少两类叠合板的使用数额。工程建设阶段，若采用同种叠合板不仅需要维持砼构件规格一致，叠合板内部钢筋布设、吊钩件方位参数也一定要等同。这就提示在钢筋碰撞仿真模拟中，针对同类叠合板全部钢筋参数均要做出调整[3]。

3.BIM设计前景与发展趋向

如今，广大社会群体对建筑体自身的认识水平不断提升，建筑物不管是外部形态，还是内部组成上均体现出较高复杂度。在面对规则性偏低、复杂抽象的建筑体时，传统CAD二维设计方法表现力不从心，但是BIM设计能从容、直观、全面地阐释抽象空间构件，明显降低了设计表达的难度系数，也为建设方、施工方在认识理解层面上创造了诸多便利性。BIM技术不仅能建设出可视化的模型，而且可以作为参与工程全周期的综合性技术，有初期设计方案、多媒体效果呈现；设计阶段不同专业之间交互设计、仿真拟化；后续施工进度计划拟化、施工节点立体呈现；项目完工后的运营维管等。由项目筹划到项目生命周期完成，BIM技术在不同时期均能发挥一定作用。可见，BIM技术对于建筑行业发展及运作形成的影响是积极而深远的。设计单位是建设BIM模型的核心节点，在后续几年将有更为广阔的发展前景，在项目推进过程中占据的地位也是不可取代的。未来几年，建筑工程设计将朝着精细化、数字化方向进军，会采用BIM技术对建筑内各个系统进行仿真模拟，粗略估算设计形式将整体退出建筑设计舞台。比如，对于给排水设计而言，要判断计算得出的水量水压是否会造成浪费问题，是否能够真正符合设计要求，设备选型的合理性等，均可以基于BIM设计平台内BIM模型实现仿真模拟，最大限度地提升工程项目的设计水平，为施工活动提供更优质的服务。

4.结束语

在建筑行业中，普遍认为建筑模型是BIM技术核心，其实建设的模型内囊括了建筑物的诸多信息。通过输入建筑信息的形式完成建模任务，而后使不同专业之间共享信息与资源，协同合作，提升劳动效率，这也间接地表现出BIM技术强大的生产能力。尽管BIM技术在国内建筑领域中未全面普及，但在科学技术日新月异的时代，在国家大力扶持下，BIM将演变成建筑项目整个生命周期的核心技术，有广袤的应用空间。

参考文献

[1]欧阳婷，聂凡茗.基于BIM技术视角下的装配式建筑协同化设计研究[J].居舍，2020（13）：86.

[2]魏立明，董天昊，刘言.基于BIM技术的建筑电气设备族库扩展研究[J].北方建筑，2020，5（02）：71-73.

[3]黄伟.BIM技术在超高层复杂外框巨柱钢结构节点优化设计中的应用[J].智能城市，2020，6（08）：216-217.

作者：王奕杰 单位：甘肃省城乡规划设计研究院有限公司