建筑设计中BIM技术的应用探究

1、建筑设计中 BIM 技术的应用探究【摘要】绿色建筑要求设计师跨学科综合性全过程设 计， BIM 技术顺应了这个要求。通过本工程建筑信息模型模 拟在真实环境中的建筑朝向、温湿度、日照、遮阳、太阳辐 射，全年的能量消耗及建筑环境噪声、风场等影响，保证从 方案阶段开始，就始终将环保、绿色、低碳、节能的概念贯 穿设计全过程。本文从 BIM 技术的概述和 BIM 技术的特点 分析，并分析了 BIM 技术在节能上的应用。【关键词】建筑 设计 BIM 技术 应用0 引言 在建设行业中，推进建筑节能、减排，发展绿色低碳节 能建筑是实施我国能源和资源发展战略的重要举措。绿色建 筑设计理念包括：节约资源、回归自然

2、、营造舒适健康的生 活环境。绿色建筑要求设计师跨学科综合性全过程设计， BIM 技 术顺应了这个要求。通过本工程建筑信息模型模拟在真实环 境中的建筑朝向、温湿度、日照、遮阳、太阳辐射，全年的 能量消耗及建筑环境噪声、风场等影响，保证从方案阶段开 始，就始终将环保、绿色、低碳、节能的概念贯穿设计全过 程。伴随着我国经济的蓬勃发展，建筑行业也进入了快速发 展的时期，大规模的城市化进程为新建建筑带来了前所未有 的需求。 在建筑设计项目的复杂性越来越大， 而设计周期短、 工期紧张的情况下，传统的计算机辅助设计方式面临难以克 服的瓶颈，其效率低、协同性差、数据重用率低、各专业配 合程度差、项目各参与方沟

3、通困难等缺点逐渐暴露出来。如 何最大化地提高设计效率和更好地满足业主越来越苛刻的 需求，成为摆在所有设计人员面前的最大问题。企业要想在 设计周期、设计效率、设计品质上抢得先机，迫切需要一个 能解决目前传统设计方式不足的新设计方法，而建筑信息模 型（简称 BIM ）便是这样一个提供协同设计、提高设计效率 的得力平台，能有效提高建筑设计周期、设计效率、设计品 质的“利器”。一、BIM 技术的概述BIM 即 Building Information Modeling （建筑信息化模 型，也称建筑数字模型） ，BIM 是一种创新的建筑设计、施 工和管理方法，它以三位数字技术为 基础，集成了建筑工 程项

4、目等各种相关信息的工程数据模型，是数字技术在建筑 工程中的直接应用。作为协同工作坚实的基础，建筑信息模 型（BIM ）可以帮助工程建筑项目提高效益、降低风险，并 且可以 减少工程对环境的影响，实现绿色设计与可持续发 展设计。BIM 是今年来在建筑设计行业中新兴的一种工程数字 化设计方式，通过整体虚拟建筑信息模型实现全方位、全方 面的土建设计及相关检测、管网控制等工作。涉及领域越发 广泛， 目前大量用于设计、 建造、 管理等的数字化管理工作， 支持建筑工程的集成管理环境， 采用 BIM 技术不仅可实现设 计阶段的协同设计、施工阶段的建造全过程一体化和运营阶 段对建筑物的智能化维护及设施管理，同时

5、打破从业主到设 计、施工运营之间的隔阂界限， 实现对建筑全生命周期管理， 可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率、大量减少工 程风险及浪费。二、BIM 技术的特点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，只是哥哥构件的信息在图纸上的蚕蛹线条绘制 表达，但是其真正的构造形式就需要建筑物参与人员去自行 想象了。对于一般简单的东西来说，这种想象也未尝不可， 但是近几年建筑业的建筑形式各异，复杂造型在不断的退 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

6、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；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形式 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主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，所以，可视化 的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，更重要的 是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在 可视化的状态下进行。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

7、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方法，然后做出变 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，例如暖通等专业中的管道在进行布置时，由于施工 图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，真正施工过程中， 可能在布置管线时正好在此处有结构设计的梁等构件再次 妨碍着管线的布置，这种就是施工中常遇到的碰撞问题，像 这样的碰撞问题的协调解决就只能在问题出现之后再进行 解决吗？ BIM

8、 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 调作用也并不是职能解决个专业间的碰撞问题，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 模拟性并不是职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饰物。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

9、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.优化型事实上整个设计、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。没有准确的信息做 不出合理的优化结果， BIM 模型提供了建筑物的实际存在信 息

10、，包括几何信息、物理信息、规划信息，还提供了建筑物 变化以后的实际存在。复杂程度高到一定程度，参与人员本 身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和 设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大度超过参与人员本身 的能力极限， BIM 及其配套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形设计，这些内容看起来占整个建筑 的比例不

11、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，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：（1）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由上述内容， 我们可以大体了解 BIM 的相关内容。 BIM 在世界很多国家已经有比较成熟的 BIM 标准或者制度。 BIM 在中国建筑市场

12、内要顺利发展， 必须将 BIM 和国内的建筑市 场特色相结合，才能够满足国内建筑市场的特色需求，同时 BIM 将会给国内建筑业带来一次巨大的变革。三、BIM 技术在节能上的应用BIM 辅助住宅节能设计， 或是说对能力性能上的模拟和 FENIX ，是对综合数据信息的整合，通过科学的手段展示出 的图像显示，是对建筑性能的解读，得到建筑性能最逼真的 效果。住宅建筑的节能设计属于相对重要的地位，其主要目 的就是减少建筑能耗，建筑的外形、所处位置及外部结构对 建筑物与外部环境融合起一定作用。不同的建筑设计会对能 源的消耗产生不同影响，建筑能量性能对建筑设计有主导作 用。住宅设计与住宅耗能分析间的问题：1

13、. 住宅能耗计算量庞大，方法负责，设计师需要应用辅 助工具，否则很不容易掌握。2. 住宅设计人员在方案的设计时期不利于对耗能进行迅 速、直观的分析，使节能优化设计的难度有所提升。3. 方案设计阶段，能耗的分析结果不能做到直接应用于指导设计，来帮助设计人员修正设计方案。结束语：BIM 的特点是客观化、协调性、模拟性、优化型、可出 图性。 BIM 设计不但针对建筑内部进行分析，场地规划甚至 更大的区域规划也是可以提供大量的计算分析。例如整体场 地内的日照、 风向、 风速、 降水、地形坡度分析等模拟分析， 由此利用计算机可分析出不同坡度的分布及场地坡向，建设 地域发生自然灾害的可能性，区分可适宜建设与不适宜建设 区域，协助土方量的计算，模拟土地沉降、场地排水设计等 等，对前期场地设计可起到至关重要的作用。综合上述应用， 总的来说可以在建筑物建造前使用 BIM 做设计分析，使得控制材料成本、节水、节电、控制建筑能 耗减少碳排量，到后期的雨水收集计算、太阳能采集量、建 筑材料老化更新等工作做到最合理化