新型BIM技术在建筑设计和项目施工中的应用

【摘要】BIM技术可用于建筑设计、项目施工及全生命周期的数字化管理，已开始渗人到建筑行业的各个领域。基于BIM技术现有发展状况，阐述了其在建筑设计、项目施工及管理中的功能和应用方法，且对相关技术进行了总结；论述了建筑行业未来对BIM技术的发展需求，并指出在应用中BIM技术有待发展和完善之处。

【关键词】BIM技术；建筑设计；施工过程；项目管理

引言

BIM技术（Building Information Model）是近年来在计算机辅助建筑设计领域出现的新技术，它是基于建筑工程项目的各项相关信息数据所建立的完整、高度集成的建筑信息化模型。其包含的数据库信息在建筑全过程中能够动态变化调整，并可以及时准确的调用系统数据库中的数据，从而加快决策进度，提高决策质量和项目质量，降低项目成本，增加项目利润。

1 .BIM技术在建筑设计过程中的应用

1.1协同设计

随着建筑工程复杂性的不断增加，学科的交叉与合作成为建筑设计的发展趋势，这就需要协同设计。而在二维CAD时代，协同设计缺少统一的一技术平台。虽然目前也有部分集成化软件能在不同专业间实现部分数据的交流和传递（比如PKPM系列软件），但设计过程中可能出现的各专业间协调问题仍然无法解决。基于BIM技术的协同设计，可以采用三维集成设计模型，使建筑、结构、给排水、暖通空调、电气等各专业在同一个模型基础上进行工作。建筑设计专业可以直接生成三维实体模型；结构设计专业则可以提取其中的信息进行结构分析与计算；设备专业可以据此进行暖通负荷分析等。不同专业的设计人员能够通过中间模型处理器对模型进行建立和修改，并加以注释，从而使设计信息得到及时更新和传递，更好地解决不同专业间的相互协作问题，从而大大提高建筑设计的质量和效率，实现真正意义上的协同设计。

1. 2效果图及动画展示

利用BIM系列软件强大的建模、渲染、动画技术，可以将专业、抽象的二维建筑描述通俗化、三维直观化，使得业主等非专业人员对项目功能性的判断更为明确、高效，决策更为准确。另外，如果设计意图或者使用功能发生改变，基于已有BIM模型， 可以在短时间内修改完毕，效果图和动画也能及时更新。并且，效果图和动画的制作功能是BIM技术的一个附加功能，其成本较专门的动画设计或者果图的制作，成本会大大降低，从而使得企业在较少的投人下获得更多的回报。

1. 3设计图纸可施工性的加强

在传统的设计模式中，各专业（建筑、结构、暖通、机械、电气、通信、消防等）之间经常出现矛盾和冲突，并且难以协调和避免。而利用BIM模型，可以对建设项目的各系统进行空间协调，大大缩短设计时间、减少设计错误与漏洞，从而有效消除碰撞与冲突。通常，大多建设项目的设计与施工人员之间交流相对较少，并且设计人员普遍缺乏施工经验，设计中往往不考虑实施施工的难易性，这便容易导致施工难度大大增加，使得施工人员难以按照设计图纸进行施工。BIM技术则可以提供强大的可协调流平台，加强设计与施工之间的交流，让施工人员提前参与到设计阶段，改变传统的设计模式，使得设计图纸的实际可施工性得到加强。

2 .BIM技术在施工过程中的应用

2. 1三维碰撞检查

传统的二维图纸设计中，在结构、水暖电等各专业设计图纸汇总后，由总图工程师人工发现和解决不协调问题，这将耗费设计师大量时间和精力，影响工程进度和质量。BIM技术在三维碰撞检查中的应用已经比较成熟，国内外也都有相关软件可以实现。像设计阶段的Navisworks，施工阶段的鲁班虚拟碰撞软件。这些软件都是应用BIM可视化技术，施工设计人员在建造之前就可以对项目的土建、管线、工艺设备等进行管线综合及碰撞检查，不但能够彻底消除硬碰撞、软碰撞，优化工程设计，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，而且优化净空和管线排布方案。最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，进行施工交底、施工模拟，提高施工质量、同时也提高了与业主沟通的能力。

2. 2算量技术

BIM中的构件信息是可运算的信息，借助这些信息，计算机可以自动识别模型中的不同构件，并根据模型内嵌的几何和物理信息对各种构件的数量进行统计。使用BIM模型来取代图纸，直接生成所需材料的名称、数量和尺寸等信息，而且这些信息将始终与设计保持一致。在设计出现变更时，该变更将自动反映到所有相关的材料明细表中，造价工程师使用的所有构件信息也会随之变化。

2. 3虚拟建造

虚拟建造技术是实现概念设计的有效手段，其是利用虚拟现实技术在可视化方面的强大优势以及可交互式功能，对建筑物的外观、环境功能、施工等方面进行交互的建模与分析。要求虚拟建造的模型能够反映物理原型的特性（包括外观、空间关系以及力学性质）。用户应能从不同的角度，以不同的比例观察虚拟模型，通过操纵原型对建筑物的功能进行定性的判断。采用BIM技术可以很好的达到上述功能和要求，能够利用BIM建立虚拟建筑模型（图1是某别墅的虚拟建造模型），进行施工方法试验、施工过程模拟及施工方案优化，达到“先试后建”的目的，可以排除施工过程中的错误及风险、对比分析不同施工方案的可行性、实现虚拟环境下的施工周期管理。

3.结论

1）国内建筑和施工企业要抓住机遇，做好充分准备迎接BIM技术带来的变革和挑战。

2）多维管理技术是未来工程管理所必需的辅助工具，项目管理的模式将由三维（3D）、四维（4D）

发展到多维技术，该技术具有广阔的应用前景，可以大大提高工程管理水平。

3）BIM技术以其强大的建筑信息模型可以实

现整个建筑工程生命周期的集成管理，但是该技术的研发需要计算机、数值方法、有・限元法、控制理论及数据库管理等多学科的交叉。

5）近年来建筑安全事故不断发生，人们防灾减灾意识也有很大提高，为保证建筑结构的安全，基于BIM技术，开展全过程施工控制方法和技术的研究，建立全过程施工控制系统，具有重要理论意义和工程应用价值。

参考文献

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作者信息：丁嘉，（1987-），男，河北唐山人，华北理工大学轻工学院学士，华北理工大学轻工学院助教，主要研究方向：建筑设计及施工。