BIM(数字化建筑信息模型)的概念及应用

【摘要】本文分析了BIM数字化建筑信息模型的便利性和作用，并介绍了BIM数字化建筑信息模型的含义和其技术思想，论述了BIM数字化信息模型在建筑设计中所带来的变化，并通过分析进一步阐释了BIM数字化建筑信息模型在未来设计行业中的应用和前景。

【关键词】信息模型；建筑设计；可视化；协同

随着计算机技术的发展，计算机辅助在建筑设计上得到了广泛应用，但建筑设计师的思维方式和工作模式并未得到根本改变，只是实现了利用计算机替代手工绘图。建筑信息模型技术的出现，使设计师能够在真正的三维设计环境中工作，将他们从疲于经营图面效果的窘境中重新拉回到原初的设计愿望，从而更快更好地实现设计的目的和意义。

1 建筑信息模型

建筑信息模型BIM（BuildingInformationModeling）是近两年来出现在建筑界中的一个新名词。所谓建筑信息模型（BIM），是指通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。BIM技术的设计软件包含了以下三种主要的技术思想：第一，在三维空间建立起单一的数字化建筑信息模型，建筑物的所有信息均以统一数据库的形式保存在该模型中，以便于更新和共享。第二，在设计数据之间创建实时的一致性的关联。由同一个数字化建筑模型生成的所有图纸、图表均相互关联，各数字化构件实体之间可以实现关联显示、智能互动，对设计数据的任何更改，都马上可以在其他关联的地方反映出来。第三，支持多种方式的数据表达与信息传输BIM软件既支持传统的平、立、剖面图等二维图图纸的表达，也支持轴测图，透视图等三维方式图纸的表达甚至动画方式显示，还支持便于网络传输的XML(ExtensibleMarkupLanguage可扩展标记语言)。以便于网络传输。

2 BIM技术

BIM设计软件不再是提供只能画点、线、圆等简单元素的几何绘图工具，而是在设计过程中直接放置墙体、门、窗、梁、柱等构件图元，建立起由构件组成的信息化模型。

2.1 构件组合

即建筑信息模型应由一定数量的虚拟构件拼装而成，通过调节构件（或族）的参数（如长、宽、高、位置、材料等）。这类软件带有强大的构件库，各种构件、家具、厨房设备、卫生洁具都存储在库中，可以随时调用其中的库或模型，模型建立后，可自动生成建筑设计中所要表达的各种图纸。

在实际应用中，建筑师在修改了某个构件时，譬如柱子的高度或者标高的数值时，楼板、墙体和梁的位置都会有相应的变化，做出相应的更新，因为这些构件的参数和标高是相关联的，因此构件关联，同步改变也是建筑信息模型的一个特征，关联性设计它不仅提高了建筑师的工作效率，还解决了长期以来图纸之间的错、漏、缺问题，其意义是显而易见的。

2.2 数据库组织共享

建筑信息模型（BIM）的技术核心是一个由计算机三维模型所形成的数据库，不仅包含了建筑师的设计信息，而且可以容纳从设计到建成使用，甚至是使用周期终结的全过程信息，并且各种信息始终是建立在一个三维模型数据库中。

信息模型的设计信息都以数字形式保存在数据库中的，以便于更新和共享；通过数据库中的数据及构件之间的关联关系，可以很容易地虚拟出一个建筑信息模型。而整个信息模型的设计，实际上是一个通过一个参数化的界面对数据库的全面的操作的过程，对同一个数据库而言，可以更好地起到协作设计的作用。例如，结构工程师改变其柱子的尺寸时，建筑模型中的柱子也会立即更新，而且建筑信息模型还可为不同的生产部门，甚至管理部门提供了一个良好的协作平台。这不仅仅改变了建筑师、结构工程师、设备工程师传统的工作协调模式，同时使业主、政府政务部门、制造商、施工企业都可以基于同一个带有三维参数的建筑模型协同工作。

2.3 数据表达与信息传输

支持多方式数据表达与信息传输，BIM软件既支持传统的平、立、剖面图等二维图纸的表达，也支持轴测图，透视图等三维方式图纸的表达甚至动画方式显示，还支持便于网络传输的XML(ExtensibleMarkupLanguage可扩展标记语言)。

3 BIM技术的运用和前景

3.1 建筑及园林景观设计的优势

BIM在建筑设计及景观设计中都有着很大的优势，首先，快速、轻松地创建建筑设计模型，并同步生成平、立、剖面，特别是立面图纸的出图，实现设计的可视化。其次，查找和管理一个模型中的多个设计选项，这些方案可以在空间布局、材料选择等任何方面有所差别和选择。再次，利用建筑信息模型中丰富、可靠的数据。从最初制定的空间规划和总明细表到详图设计阶段、精确的材料算量和成本预算，再到最后都可生成协调一致的文档。

3.2 建筑信息模型设计上的优势

通过对Revit有的深入的认识和了解和设计体验后，归纳出其在进行建筑信息模型的设计上具有以下特点和优势：

（1）Revit打破了传统的二维设计中平立剖视图各自独立互不相关的协作模式，它以三维设计为基础，直接采用建筑师熟悉的墙体、门窗、屋顶等构件作为命令对象，快速的创建出项目中的三维虚拟BIM建筑信息模型，并在创建三维建筑模型的同时自动生成所有的平面、立面、剖面、统计表等视图，从而节省了大量的绘制与处理图纸的时间。

（2）通过Revit建立的BIM建筑信息模型，可利用参数化实体造型技术使计算机可以表达出真实的建筑所具有的信息，突破了长期以来用抽象的视觉符号来表达设计的固有模式；同时，建筑信息模型在建筑设计阶段能够有效地提升设计师所设计出来的图纸的设计质量与工作效率，其信息数据的传递在可视化的施工管理与物业管理等方面都将发挥出了传统二维设计所不具备的巨大优势。

3.3 BIM先进技术的经典案例

目前建筑信息模型的概念已经在学术界和软件开发商中获得共识，Graphisoft公司的ArchiCAD、Bentley公司的TriForma以及Autodesk公司的Revit这些引领潮流的建筑设计软件系统，都是应用了建筑信息模型技术开发的，可以支持建筑工程全生命周期的集成管理环境。BIM在建筑工程的应用也越来越吸引人们的目光。

由Gensler设计的632米高的上海中心，采用了BIM技术，其特点是自方案初期就综合各工种协同创作，特别是建筑造型与结构方案选择的协调统一成为了设计的一大亮点。由于该结构高达632米，风荷载的影响是结构师要考虑的重要因素。因此在考虑建筑外部造型的同时，必须慎重优化结构体征，降低风荷载的作用。据估算，风荷载每降低5%，造价将降低1200万美元，Genslar利用BentleyGC参数化设计工具制作建筑表皮模型，保证功能及美观的同时也将该模型用于结构风洞试验及计算分析，最终优化的结果是将风荷载降低了32%。这于2D设计模式来说是不可想象的。

4 小结

基于BIM技术而开发的三维设计软件为设计师提供了一个从概念设计到施工图设计，可视化分析，渲染图和文档制作的统一的环境，消除了设计图档之间不一致的现象，保证了设计，协调、高效、顺利地进行，保证了整个设计的质量和进度。实践证明，基于BIM技术的三维设计软件是一种非常有效的手段，设计者用三维概念来分析整个设计的空间构成的关系，最终实现设计的立体表达，实现设计目标的优化，实现设计信息的充分利用，BIM设计软件的应用可以改变并加深设计师和工程师对空间的认知和对建筑构筑形式的理解，其设计构思的意义和方法也在逐渐被认识和改变，同时为建筑设计教育带来了新的课题，这也是正在发展的信息技术对设计思维带来的新的冲击、新的革命。

参考文献

[1]任爱珠，张建平土木工程CAD技术[M].北京.清华大学出版社.2006（12）