BIM技术在住宅建筑设计中的应用研究

【摘要】在建筑设计行业，建筑设计不仅是一种艺术创作，更是一个涉及多个专业领域、综合性很强的系统工程。它包含的大量信息需要强有力的技术手段去采集、分类、分析、检索和传输；而建筑信息模型BIM技术作为数字建筑技术中出现的新概念、新理念和新技术，将为建筑设计的进步提供强有力的技术支撑。本文深入研究了BIM技术在住宅建筑设计中的应用，希望为促进BIM技术的应用提供参考。

【关键词】BIM技术； 住宅建筑设计； 建筑信息模型

前言

信息技术日新月异的发展，有力地推进了各个行业的技术水平、管理能力的提升。BIM是随着信息技术在建筑行业中应用的深入和发展而出现的，将数字化的三维建筑模型作为核心应用于建设工程的设计、施工等过程中的一种工作方法。住宅建筑作为建筑业的重要组成部分，其设计水平的提高既有利于推动社会发展，又促进了人们的生活交流，引入BIM技术，可以由二维到三维，由图形到建筑信息模型，从而彻底改变建设工程设计信息的创建过程，能够有效的推进建设工程设计质量。

1.建筑信息模型理论研究.

1.1BIM技术的应用优势

BIM的技术优势主要包括以下几个方面：

（1）三维设计：BIM技术可以应用于可持续设计，其能够帮助进行复杂的设计评价和分析。参数化建筑信息模型提供了极其完整的相互关联的设计信息，并达到必要的详细度和可信度，能在设计阶段的前期完成相应的建筑能源和建筑光源等的分析.

（2）可视设计：参数化的建筑信息模型，可以较为容易地作为一个模拟工具，在设计阶段实现可视化施工过程和顺序的模拟，可使项目参与各方尤其是业主和最终用户在项目方案设计阶段，就可以对建筑产品及其实施过程有直观的感受，便于方案比较和选择。

（3）多个专业在同一平台上设计，实现了高效的协同设计；设计变更：计算与绘图的融合能够实现一处修改，处处更新。

（4）实现信息化建筑设计，采用参数化建筑模型系统和设计工具，能够帮助提高设计决策的准确度，提高设计的质量，提高设计的效率[1]。

（5）采用阶段协同设计，能够减少错漏碰缺，提高图纸质量。并且可自动统计工程量并生成材料表。

此外还能够实现建筑能耗模拟分析，室内舒适度模拟分析，建筑光环境分析等，有力的支持整个项目向绿色节能环保可持续的方向发展。

1.2BIM设计软件的技术特点

（1）构件关联变化、智能联动、相互协调

BIM设计软件立足于数据关联的技术上进行三维建模，模型中的构件之间存在关联关系。例如模型中的屋顶是和墙相连的，如果要把屋顶升高。墙的高度就会随即发生改变，也跟着变高。又如，门和窗都是开在墙上的，如果把模型中的墙平移1m，墙上的门和窗也同时跟着按相同方向平移1m；如果把模型中的墙删除，墙上的门和窗马上也被删除，而不会出现墙被删除了而窗还悬在半空的不协调现象。

（2）实现信息共享、协同工作

BIM技术，为实现在建筑设计过程甚至在整个建筑工程生命周期中的计算机支持协同工作提供了重要的保证。这样，就可以以BIM为核心构建协同工作平台，使不同专业的、甚至是身处异地的设计人员都能够通过网络在同一个建筑模型上展开协同设计，使设计能够协调地进行。例如，在住宅小区设计中时，利用这个平台可以检查建筑、结构、设备平面图布置有没有冲突，楼层高度是否适宜；楼梯布置与其他设计布置及是否协调；建筑物空调、给排水等各种管道布置与梁柱位置有没有冲突和碰撞；玻璃幕墙布置与其他设计布置是否协调等。这就避免了使用二维CAD软件搞建筑设计时容易出现的不同视图、不同专业设计图不一致的现象[3]。

2.基于BIM的住宅建筑设计优化应用实践

2.1工程概况

某高层住宅小区的施工团队再设计开发方案时，除了工程阶段的施工管理需求外，建造完成后的物业管理更为重要。因此，该团队期望用信息化的方法来改善现行作业模式，以提升业务管理效能及统合项目的管理效能，从领导阶层开始由上而下积极地引入BIM技术，开创新型建模方法。

本项目BIM技术服务由于时间紧迫，在设计时B1层与1层将同时建造，并在施工作业展开前对BIM建模作业进行逐项检查，通过BIM模型改善建筑、结构及机电之间的冲突与不合理之处，提出改善建议方案，提升空间效益。

2.2BIM建横

（1）BIM模型档案架构

BIM模型档案架构分为三个专业界面，即建筑、结构及机电，其中机电部分最为复杂，包含多项子系统：电力、电信、给水、消防及排水。三个专业汇总的BIM模型档案庞大，BIM技术团队采用Navisworks整合众多系统，进行可视化沟通及冲突检查等应用。并依据专业及子系统分项执行项目，并成立网络工作平台，标准样板文件及组件模型库，所有建模都依据BIM技术团队规划的BIM作业标准来执行，确保项目成员制作模型的质量达到标准，档案能互相连接及同步，减少人为沟通及传递的错误。

（2）基础模型建模

基础模型包括建筑及结构模型。建造模型的目的是在进行机电冲突检查时，有基础数据可怍参考，使冲突检查发挥效益。在建筑模型中建立基础、筏基、挡土墙、混凝土柱梁、钢结构柱梁、楼板、剪力墙、楼梯、门及窗等组件，再按照设计发包图建造BIM模型。依据楼层及专业类别配置档案，减少编辑作业造成的计算机效能无法负荷，提升作业时效。

2.3设计应用效益分析

（1）管线硬碰撞

本项目地下室顶棚设有两处降板区，前段及后段分别为15cm及30cm，但机电管线配置工程师毕未了解建筑师规划的降板区，仍依照一般高层来配置电缆桥架及母线槽。在对BIM模型进行冲突检查时，梁与管线处就检查出了上百处的冲突。大部分的管线是等进场施工时现场自行调整裁切的，遇到冲突由工人直接修改路径，但母线槽模铸式总线是工厂订制的，运至工地只能直接安装，若施工图未能事先精确地规划，遇到管线冲突时，则必须重新订制，徒增工期及费用。

（2）业务流程的改变

以设计施工阶段的小区机电套图为例， BIM技术团队依据CSD机电套图调整BIM模型，再由BIM模型提供可视化沟通。将平台、冲突检查报告及空间优化建议等，反馈给项目各方。机电承包商通过在业务端安装能自行浏览模型的软件，可自行发掘问题，提出更好的设计方案，技术团队再依据修改的设计方案调整模型，施工团队则可直接通过模型来确认冲突状况的排除及空间优化的成效。极大的提高了住宅建筑的经济效益。

（3）减少了设计变更

通过BIM技术的引入，每个专业角色可以很容易通过模型来进行沟通，从虚拟现实中浏览空间设计，在立体空间所见即所得，快速明确地锁定症结点，通过软件更有效地检查出视觉上的盲点。直接利用BIM模型进行沟通的好处在于，即使是不具备机电工程专业背景的人员，都能参与其中，工程团队各方均能给予较多正面的需求意见，有助于确定空间使用需求，减少设计变更次数。

3.结语

总的来说，信息技术的不断发展给整个建筑行业带来了日新月异的变化，从本文对BIM技术引入的经验及展现的成效来看，在未来的建筑设计和开发中，作为一种核心的理念和技术标准，BIM在还能为建筑行业的很多方面得到了不同程度的应用，它也会成为未来建筑业信息技术发展的基石和核心。

参考文献：

[1]曾旭东，赵昂.基于 BIM 技术的建筑节能设计应用研究[J].重庆：重庆建筑大学学报（社科版）.2012年第 2 期.

[2]曾旭东，赵昂.计算机辅助建筑设计的发展趋势[J].重庆建筑大学学报（28）. 2013.1.

[3]丁士昭.建设工程信息化导论[M].北京：中国建筑工业出版社.2012年10月.