BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用初探

张炼

摘要：随着经济水平的不断发展，人们对住房的要求越来越高，在房屋建筑过程中应该高度重视建筑过程的管理，利用先进的建筑设计方法，提高建筑房屋的性能以及经济性。BIM技术能够在建筑设计师中发挥重要作用，通过BIM技术能够在设计之初进行一系列探究，提高建筑设计的科学性及实用性，在新时期，传统设计方法已经无法满足实际需求，BIM技术就在这样的背景下诞生了。本文就针对这一现状展开对建筑设计中BIM技术应用的探讨。

关键词：建筑设计；BIM技术；计算机辅助；应用

引言

建筑设计作为建筑业的龙头专业，在信息时代也发生了深刻的变化。计算机成了建筑师主要的设计工具，工作效率比手工绘图时代显著提高，同时也改变了建筑师的工作方式。将建筑师从繁杂的手工绘图工作中解放出来，大大提高了绘图精度和工作效率。

一、建筑设计中BIM技术概述

BIM技术主要指利用3D数字技术对建筑物实体建立仿真模型，从理论上说等于在虚拟的平台上进行建筑物的模拟设计，并对施工过程、进度、后期维护管理等进行模仿，实现建筑工程的数字化管理，为建筑的实际施工奠定坚实的理论基础。

建筑信息模型（BIM）一种载体、是一个平台，是一种应用于设计、建造施工、运营管理的整个建筑全生命周期（BLM）的数字化方法，是通过数字化技术，在计算机中建立一座三维的虚拟建筑模型，这个模型提供了一个包含整个建筑全生命周期（BLM）所需信息的数据库。这些信息能够在综合数字环境中保持信息不断更新并可提供访问，使建筑师、工程师、施工人员以及业主可以清楚全面地了解项目。BIM中B代表Building——建筑，定义了信息模型的服务范围，建筑物或者说工程项目。I代表Information——信息，信息的内涵不仅仅是几何形状描述的视觉信息，还包含大量的非几何信息，如材料的耐火等级、材料的传热系数、构件的造价、采购信息等。M代表Modeling——建模，以三维BIM模型为产物的建模过程。模型是信息的载体，信息是模型的内容，因为模型也是经过各种各样的信息来建成的，模型记录着并能快速输出综合的所需信息。

2、特点

2.1可视化。传统的建筑设计只能通过纸张或者计算机2D/3D软件完成，其主要作用是为后期施工提供相应的规格尺寸及效果展示，但还需要借助人们的空间想象才能将整个建筑在自己的脑海中呈现。BIM技术的出现为建筑模型的直观展现提供了平台，设计人员的设计理念能够直接在建筑模型中展示出来，有助于建筑企业内部的人员交流，并对相关的设计进行讨论，做出最佳决策。

2.2协调性。协调性首先是建筑企业内部各专业人员间的组织协调，在内部形成一个有效的标准性文件，便与推动建筑工程的进程。另外BIM技术还能够在建筑内部相关布置以及空间设置上起到协调的效果，例如楼梯井的布置、防火区布置、水管布置、线路布置以及其他辅助布置等。

2.3模拟性。传统建筑设计在施工前只存在一个理论上的工程项目，具体效果只有等到施工后才能体现，很多难以预料的问题会在施工中一一呈现出来，但难以进行更正，最有效的方法是在设计中消除问题，进行设计优化。BIM技术能够利用建立模型来模仿现实中的建筑，并通过其表现形态得出一些具有重要参考意义的数据。

二、BIM技术在建筑设计中的优势

1、在虚拟建筑中做设计

在现代建筑设计中，设计的思维核心是人们对空间的要求。设计的关键在于分析再造空间的效果以及人們参与其中的方式。多年来建筑师一直以平面图纸的方法来表达设计，建筑师只能通过草图发挥职业想象力去构筑心目中的空间。这种思考模式已经妨碍了设计质量的提高。运用BIM软件，在虚拟建筑中做设计，随时看到设计的效果。在设计的任何阶段，都可以绕着建筑旋转，观察各个角度的设计效果，观察作品完成以后的场景、空间效果；或者深入建筑内部，身临其境的感受建筑内部的空间效果，从而得到设计将带来的感受、还有所要寻找和理解的细部空间。还可以把建筑放在场地环境中，评价建筑与环境是否融洽，考察建筑与周围环境之间的相互影响。在设计过程中，建筑师可以不断推敲重要的空间元素，确认设计思路是否正确、材料是否合适、颜色是否和谐以及所创造的空间是否与环境相融。基于BIM技术的虚拟建筑设计极大地解放了建筑师的想象力和创造力，将建筑师从图纸中解放出来。

2、图纸文档自动生成

运用BIM技术在虚拟建筑中，解决了2D环境下，每一张图纸都先从平面开始绘制，然后画立面、剖面，再按照项目进展更改所有的图纸的问题。设计过程的核心是模型而不是图纸，所有的图纸都直接从模型中生成。根据需要从一个单一的存储了所有信息的数据库中提取所需的资料，每一个视图都是同一个数据库中的数据从不同角度的表现。所有的报表都是对相关信息的归类和统计。利用虚拟建筑模型，建筑师可以根据自己的需要在任何时候生成任意视图。

3、自动变更管理

用BIM技术建模，所有图纸直接从模型中生成，所有的数据都来源于一个综合的数据库，在任意视图中的修改都会直接反应在数据库中，从而在其他视图中得到自动更新，实现图纸实时更新。把建筑师从繁杂的建筑图纸和反反复复的修改中解放出来。使得建筑师可以集中精力进行设计。

三、BIM技术在建筑设计中的应用

1、在建筑空间规划上的应用

空间规划是建筑设计的第一步，在选定建筑地点后可以对当地的空间进行地形分析，尤其是在地形比较复杂的建筑基地上地形分析必不可少。通过BIM技术对建筑基地进行空间分析，例如具体的坡高、斜率、以及坡向等分析，对于建在地形复杂地区的建筑物可以利用BIM技术进行初步探索，为设计工作提供有力的支持，开阔思路。在坡度分析是可以利用GIS建模，并对其中的各项参数进行模拟，设计人员能够对根据需要从不同角度进行探索，并生成一系列基础数据，供后期设计参考。地形探索完毕后即可进行与建筑物的空间规划。对建筑物的空间规划一般利用BIM技术的可视化分析技能，将建筑通过3D技术立体呈现出来，并进行室内的视野分析、规划可视度分析、道路可视分析等，在进行各项分析前首先建立相应的模型，并利用BIM技术进行调试，结合各因素综合参考，得出最佳的空间规划模型。

2、在建筑模型构建上的应用

建筑模型是对建筑实物的替代，在建筑设计中建筑模型可以看做是设计人员设计理念具象化后的产物。在设计过程中，建筑模型具有重要作用，其中包含了各项自然科学及建筑理念，一般来说，建筑模型构建的合理程度将直接决定建筑物的实际质量。计算机原有的三维模型软件虽然能利用3D形式将建筑物呈现出来，但缺乏灵活性，在信息标注上存在一定的局限性，无法将众多信息融为一体，缺乏参考性。建筑物模型构建首先需要为建筑物构建一定的物理条件，保证物理条件适当后即可将相关的设计方法和理念加入其中，开始构架建筑物的具体状态和具体特征，并对建筑物的内部及外部进行全方位分析，确保建筑模型的合理性。在建筑结构中一定要加入建筑常用的参数，将建筑物量化，改变传统建筑模型缺乏灵活性及参考性的弊端，实现人与建筑模型的直观对话。

3、BIM技术的仿真技术应用

BIM技术相比于传统建筑设计不仅实现了建筑的参数化设计，还有效的将计算机仿真技术应用起来。设计人员在将建筑物设计完成后可以通过计算机仿真技术对建筑物的各项标准进行检验，确保在受力以及各建筑部分协调上具有可行性，最低标准是在使用期内不能发生结构安全，同时在建筑过程中应该体现经济性特点。在设计中应该考虑到相关因素可能造成的影响，利用BIM技术对设计方案进行演练，并结合仿真结果在设计之初需要理由巧妙地力学原理，从不同角度进行受力分析，例如在建筑物的抗震能力可以通过仿真来实现。

结束语

建筑物的质量及实用性与人们的生活息息相关，在建筑设计中应该进行科学合理的分析，借助于BIM技术，充分利用该技术的优势将建筑中可能存在的问题一一消除，通过科学合理的设计提高房屋建筑的质量。

参考文献：

[1]李泰宁.BIM技术在建筑设计中的应用[D].重庆大学，2011.

[2]潘伊泽.BIM技术在建筑结构设计中的应用与研究[D].华中科技大学，2010.

[3]刘云欣.应用计算机模拟研究建筑节能[J].建筑科学，2013（23）：66-68.