BIM的建筑设计实践应用

BIM的建筑设计实践应用

李斌

上海徐汇规划建筑设计有限公司杭州分公司 浙江杭州 310000

摘要：近年来，BIM技术与装配式技术的融合研究已经成为热点。本文旨在以某住宅小区为例，研究BIM技术在装配式建筑工程结构设计中的应用。通过对该项目的详细展示和描述，本文将阐述了BIM技术在建筑工程结构设计阶段的应用方法。在设计过程中，在BIM模型的帮助下，设计人员可以更加直观地了解建筑的结构和布局，便于进行优化和改进。在施工阶段通过施工模拟、进度模拟与现场管理相结合，有效控制施工进度，达到精准预测工期、预算的目的。在深化阶段通过对模型的深化以及管线碰撞等，对设计进行审核和及时的沟通协同，从而能够有效的对施工设计进行合理的整合。

关键词：BIM；建筑设计；实践应用

引言

在建筑业转型升级的大背景下，建筑企业为了提高自身竞争优势，需要顺应行业发展趋势，提高项目管理水平和工程质量。BIM技术的应用能够使建筑结构、构件、造价、工期等项目信息直观地呈现在三维数字模型上，从而弥补传统二维图纸的不足，为建筑企业的方案设计、项目施工及后期运维提供详细的数据支持。

1BIM技术概述

随着信息技术的发展，BIM技术成为建筑信息化的有效途径。近年来，BIM技术思想逐渐成熟，BIM软件产品不断升级更新，使得BIM技术在建筑工程设计、施工管理等领域得到广泛应用。BIM技术利用三维数字模型对项目的设计、施工和运营管理过程进行集成，将建筑项目各个阶段的工程信息进行数字化表达。BIM技术是建筑业信息技术的革命，完整的BIM模型可以全面描述工程项目，并连接施工等各个环节的数据信息资源。BIM平台将建筑生命周期内与建造、使用和维护中的信息整合在建筑模型中，旨在构建一个有助于协作的信息交流平台，帮助参与方获取信息并提高工作效率。在项目实施前，可以在电脑上预先模拟，并基于BIM平台创建建筑学习模式，以在生命周期内实现协调。BIM模型可以经过简化后导入专业分析软件进行计算分析，从而使专业分析人员能够关注不同工况设置，减少基础建模的时间浪费。BIM标准是基于BIM平台下参与方共同协作工作的基础，旨在为参与方在项目规划设计到施工运维的不同阶段提供工作模式。目前，国际上发布的BIM标准分为认证行业标准和区域BIM标准。行业标准包括IFC、IDM和IFD，只有各国的信息数据畅通才能实现专业软件的协同工作。BIM技术是基于核心建模软件、模型综合碰撞检查软件等软件创建的，主要应用于MEP三维设计、内外部管线综合设计和建筑工程可视化等方面。BIM平台涵盖了企划方案设计、招标施工和运营等阶段，涉及的项目参与方包括设计、施工和监理等。基于BIM工具的建筑结构设计是在平面中绘制点线面，构建BIM平台需要实现项目信息的高效访问和提取。基于BIM平台的工作模式分为基础建模和计算阶段，目前市场上的BIM核心建模软件根据生产商的不同分为建筑结构和设备施工软件等。二维计算机辅助建筑设计的不足促使BIM在建筑行业快速发展，BIM技术应用可以建立建筑结构信息模型，其中构件包含结构的基本属性。BIM的出现使得建筑设计在信息化方面取得了巨大进步，需要在结构模型中建立构件图元之间的关系，因此BIM成为建筑行业发展的理想工具。

2BIM技术的特点

2.1可视化

可视化BIM模型彻底打破了二维图纸的局限，可视化是BIM技术最显著的特点之一。设计人员可以利用Revit、Navisworks、SketchUp等BIM软件对建筑进行建模，使建筑的外观、内部结构、构件、造价、进度等信息以可视化形式展现在三维建筑模型中。BIM模型的可视化特点不仅能显著提高工程建设效率，还能有效保障工程建设质量，降低工程建设成本。

2.2模拟性

BIM技术能够实现对工程各个方面的模拟，包括建筑结构受力情况、建筑使用场景等。设计人员可以在BIM软件中输入与工程项目相关的参数，模拟建筑结构的受力情况，通过模拟结果判断构件受力的极限状态，并对结构构件不合理之处进行有针对性的优化。比如，设计人员可以根据工程进度安排及场地现状，进行场布模拟，在工程现场科学划分除主体施工区域以外的其他区域，如办公区、材料堆放区、废料区等；结合工程所在地的环境温度、施工条件等开展节能施工、紧急疏散人群的模拟，以减少建筑施工、运营过程中的冲突。

2.3协调性

建筑工程施工涉及多个专业交叉作业。在传统设计工作中，不同工种的设计人员难以进行有效沟通，导致设计效率较低、设计成本高昂、设计效果不理想、返工多。BIM技术的应用使得设计人员既能对建筑工程各项数据进行充分分析，又能及时进行信息共享、协同设计，有效减少交叉施工。当出现设计冲突时，各专业设计人员可以协同合作，将各项施工数据和信息导入BIM软件进行施工方案模拟，优化冲突设计，统筹协调不同工种之间的工作。

3BIM的建筑设计实践应用

3.1数据收集

建筑工程项目设计工作的开展需要利用到大量的建筑数据。传统的建筑工程设计工作，主要采用二维设计手段，这种设计手段对于设计人员的要求较高，而且其工作量相对较大。在此过程中，工程设计人员需要不断调整方案，而传统的二维设计方式无法满足实际需求。BIM技术的应用可以有效解决这一问题，其在建筑工程设计中具有较强的应用价值。BIM技术可以通过将建筑信息整合到统一的数据库中，在此基础上实现了对数据的有效存储。这一过程中，工作人员可以将不同类型的数据进行整合和存储，还可以将这些数据进行统计分析，从而实现对建筑工程各方面数据信息的有效管理。在建筑工程设计过程中，BIM技术可以将工程相关资料进行统一整合和存储；相关工作人员需要不断调整方案，从而对不同类型的数据进行整合和存储。

3.2结构建模

在Revit结构软件中，结构模型的创建通常通过使用各种结构构件族完成。结构构件族类似于信息库，包括梁、柱、楼板、剪力墙、基础等模型。在构建BIM模型时，构件类型会预先加载到新建的项目文件中，选择对应的构件族并设置具体的设计参数后，即可完成构件模型的创建，对所需要的构件进行组合，可以得到结构模型。结构族是BIM结构设计的基础，设计的主要过程就是创建和积累参数化的结构构件族，通过准确地将结构构件放置在平面位置和楼层标高中，来确保模型的准确性和可靠性。

3.3信息共享

BIM技术的应用可以将建筑工程的各个专业进行有机融合，从而促进各个专业之间的信息共享，这对于提高建筑工程施工质量具有重要作用。相关工作人员可以通过BIM技术实现对工程项目设计方案的模拟，这可以帮助相关设计人员对建筑施工中的各种问题进行分析，从而提高建筑工程施工质量。BIM技术在建筑设计过程中的应用还可以有效优化建筑设计方案，这对于提高建筑设计效率具有重要作用；BIM技术还可以将工程项目各专业之间的设计图纸进行综合处理，可以有效降低信息传输的难度和成本，对于提高建筑工程施工效率具有重要作用。在BIM技术应用过程中，相关工作人员可以将各个专业的设计图纸进行整合和优化，从而减少建筑工程施工中出现的各种问题和错误。因此，BIM技术在建筑设计过程中具有较强的信息共享功能。

3.4三维协同设计

在完成模型建模后，还需要借助BIM技术实现模型的三维可视化设计，其三维协同设计步骤如下：（1）多专业模型创建完毕后，通过“载入其他Revit模型”操作合模。（2）使用Lumion软件对其进行渲染、漫游等操作，并通过拉伸视角、模拟人员场地行走等操作录制漫游视频，协同各参与方通过三维漫游的直观展示对方案提出意见并修改。（3）由于本项目装配式楼层占比例极大，故再通过Lumion软件对每栋楼的标准层不同构件族进行分色渲染并出图，向项目的各参与方直观展示其三维可视化模型，协同各专业人员进行方案比对，记录其修改意见。本研究将使用BIM技术中的3D可视化功能，进行建筑结构模型的构建，并通过可视化查询可快速获取设计图中的建筑信息。在合模检验中，发现原建筑物模型的门窗与梁板存在冲突，不符合设计要求。通过对3D模型进行修正，调整门窗高度，解决抵触问题，最终通过合模检验，使建筑物模型达到预期效果。为了检查各组件位置以及发现可能存在的缺陷，采用3D漫游方式将组件组装在地面上，并根据设计图进行比对。

3.5对建筑物的平面图、立面图以及剖面图等进行模拟分析

在建筑工程设计过程中，尽管有许多专业的技术人员参与其中，但由于不同专业人员之间缺乏交流和沟通，导致在设计过程中存在很多问题。这种情况常常发生，因为不同的技术人员有着不同的专业知识和技能，但他们之间的沟通却不畅，导致信息传递不完整或误解，从而导致设计失误、施工问题等一系列问题。随着BIM技术的普及，建筑工程设计正在变得更加高效和有效。BIM技术可以将建筑设计方案的各个方面，包括结构、设备、电气、通风、照明等，进行全面的建模和整合。这种技术可以帮助设计师更好地理解设计方案，并在设计过程中进行实时修改和更新，从而减少错误的发生。BIM技术还可以帮助设计师更好地协调不同专业之间的配合，避免出现冲突和协调问题。通过BIM技术，不同专业的设计师可以在一个平台上共同工作，共享数据和信息，从而更好地协调和配合，提高工作效率和质量。在进行BIM模型建模时，不仅需要对建筑物的各个部分进行建模，还要对建筑物的平面图、立面图以及剖面图等进行模拟分析。通过计算机辅助技术，可以实现对建筑工程设计方案的优化，从而使建筑工程在一定程度上符合现代社会发展需求。在进行BIM建模时，要将建筑物的各个部分进行合理划分和规划，使其具有层次性和功能性。如果需要对建筑的各个部分进行单独建模时，要将BIM模型导入到专门的软件中。通过将BIM技术应用于建筑工程中，可以在一定程度上减少建筑设计中出现问题的可能性，使建筑设计方案更加科学和合理。在进行建筑工程设计时，要根据施工现场的实际情况对其进行模拟分析和优化工作，从而使建筑物施工质量得到提升。

结语

综上所述，BIM技术具有可视化功能，能够模拟真实环境，构建三维立体模型，直观地呈现出建筑中的信息参数。应用BIM技术开展建筑工程设计，不仅能优化前期方案设计，还能模拟施工过程中的重点和难点，减少设计变更、返工等情况，保证资源的科学配置，为后续施工管理奠定基础，推动建筑行业的持续健康发展。因此，政府、行业、企业以及技术生产商等相关各方要充分认识BIM技术的重要性，发挥BIM技术的应用优势，扩大BIM技术的应用范围。

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