基于BIM的计算机辅助建筑设计探讨

唐雪静

摘 要：随着全球经济的高速发展，信息技术、互联网技术、数字化技术突飞猛进使得信息处理和信息交换的效率大大提高，在计算机辅助设计领域（Computer Aided Architectural Design，简称CAAD），目前处于主导地位的2D CAAD技术的应用已经不能满足高速信息化社会的发展需要，中国的建筑业面临着产业效率危机和向节能型绿色建筑迅速转变而带来的巨大压力。飞速发展的计算机技术和信息技术不仅仅使建筑设计精度和设计深度带来了突破，同时也提供了更为先进的软硬件技术，而基于建筑信息模型（Building Information Model，简称BIM）的综合数据库系统可以通过对建筑构造、建筑工艺等真实建筑信息的模拟构建一个虚拟的建筑模型，该模型可以广泛应用于建筑设计、设备管理、工程量管理、成本管理、结构设计，几乎涵盖了建筑生命周期的全部信息。

关键词：计算机辅助建筑设计；建筑信息模型（BIM）；建筑节能设计

中图分类号：TU201.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）06-0102-01

1 计算机辅助建筑设计的现状

随着信息产业与数字化技术的浪潮席卷全球，信息技术和数字化技术给人们生活带来了翻天覆地的变化，尤其在产品设计领域，数字化技术作为重要工具为设计工作带来了彻底的变革。在美国多数行业的生产率都有很大提高，但是建筑行业的生产力水平在过去的四十年里落后于美国其他行业。建筑行业生产效率不高不仅仅是美国的问题，而是一个在全球范围存在的普遍问题。

目前计算机已经成为了建筑师们的主要涉及工具，工作效率对比传统的手绘方式有明显的提高，不仅把建筑师从纷繁复杂的制图工作中解脱出来，改变了建筑师传统的工作方法，提高了他们的工作效率和工作精度。但从建筑设计行业的客户要求角度来看，需要建筑师们在更短的时间内提供更好的设计，希望更少的投资得到更多的回报；从社会的角度来说，对建筑功能的要求越来越高，要求建筑产品综合性强。计算机技术和信息技术给设计师提供了更先进的工具，加强了设计深度与精度，从最开始的辅助成图功能，逐步发展为虚拟模型、协同设计等多个方面。设计师们也逐步认识到2D CAAD系统的不足，更多的开始运用3D CAAD系统进行建筑设计，在3D CAAD技术中，BIM技术是目前最新型最高效的计算机辅助建筑设计技术[1]。

1.1 國外BIM技术发展和应用现状

虽然在早在上个世纪八十年代中期，匈牙利公司就已经推出并提出了BIM技术为核心的虚拟建筑设计理念，但由于当时落后的计算机软件、硬件水平，BIM技术并未得到推广应用。到上个世纪的九十年代，通过对BIM技术的深入研究和在建筑设计领域的不断推广，特别是芬兰、德国等国家，BIM软件的应用率已经达到六成以上。但BIM技术在国际上仍是一个新兴的学术研究领域，只有在最近十几年，伴随着计算机技术的日新月异的发展，BIM技术才得以在建筑行业的广泛使用。

1.2 国内BIM技术发展和应用现状

目前国内的BIM技术尚属起步阶段，国内首个建筑生命周期管理实验室在2004年的哈工大成立，随后清华、同济等大学也先后成立了实验室。在建筑设计中，BIM技术的模型构建开始取代2D CAAD技术，成为计算机辅助设计的主导，并将进一步应用到建筑生命周期管理中去。我国的建筑业不仅仅面临世界建筑业的行业效率危机，同时也面对着建筑向绿色建筑、节能建筑转型的压力，本文从BIM技术角度出发，进行系统的研究和阐述，希望对今后BIM技术在辅助建筑设计中的应用起到指导作用[2]。

1.3 BIM技术的具体应用问题

如何在建筑设计过程中将BIM技术与虚拟能耗模型相结合，把绿色建筑设计、节能设计应用到建筑设计过程中，使建筑师能够更方便、高效的模拟能耗分析，在建筑设计阶段更准确的分析预期能耗标准。

1.4 计算机辅助建筑设计技术

综合了计算机科学与工程设计方法，把人类的逻辑思维能力、联想能力、创造能力与计算机高速计算与存储的能力结合起来，利用计算机的计算功能、图形处理功能、数据处理功能，辅助设计师对产品进行设计和分析与计算机软件和硬件发展水平息息相关的一门新型技术。很多设计公司在运用了计算机辅助建筑设计技术之后，提高了工作效率两到三倍，减少了80%的设计修改工作量，提高了绘图质量，改善了工作环境，是拥有巨大生产潜力的一项技术[3]。设计师通过该技术摆脱了繁琐、庞大、低效的手绘工作，以计算机辅助建筑设计为代表的新技术改良不仅仅促进了计算机本身性能的不断提高，也影响了传统的建筑设计行业模式，给建筑设计带来了巨大影响和利益。

2 BIM技术的应用及前景

（1）建筑信息模型（Building Information Model）简称BIM是三十年前美国乔治亚技术学院查克·伊斯曼博士提出的，BIM技术对建筑进行数字描述，综合了几何模型信息、功能信息、构建性能、施工进度、建造过程、维护管理等多项数据信息，BIM技术将这些信息和数据从制图阶段拓展到建筑各种信息的创建和管理层面，是多个学科之间的相互协调，可用于建筑方案设计、施工图绘制、建筑构件分析等多个层面，是一种存储了完整的建筑信息的最新技术[4]。（2）BIM技术不是简单的针对点、线、面等几何对象的图形绘制工具，而是具体的墙体、门窗等建筑构件，修改过程也不单单是毫无关联的点、线、面图像，而是多个建筑构件组成的整体建筑物[5]。（3）BIM技术的特征：近些年国际上很多软件开发公司都致力于完善和升级BIM软件，虽然名称不尽相同，但是由参数定义构件、即时显示和编辑三维参数模型、整合的数据报告方式等总体特征都是相似的。在BIM系统中，建筑构件对象化、数字化，通过编码和一系列预先定义好的参数来描述和模拟真实建筑构件的属性。例如在设计承重墙时，承重墙不仅仅包括长宽高，同时还包括墙体材料、墙体保温新能、墙体处理工艺、墙体造价等多个参数，要求建筑模型既能进行传统的二维平面表达，同时也能够进行效果图、动画等三维立体动态显示，无论哪种显示都要在对建筑信息模型进行编辑、修改、存储时保持高度的相关性和一致性，并且能够进行完整、系统、实时修改和编辑，对虚拟模型的任何编辑和修改都要能够全面准确的反应在表格中，实现信息共享和协同工作[6]。（4）目前BIM技术可以让建筑行业节省更多的时间成本、资金成本、提高效率、提高精度、减少人为操作失误，通过多学科互动，用户界面更为清晰，通过一个模型的构建可以自动生成平面、剖面、立面等效果。并可以自动生成材料清单、工程量、效果图、动画等，实现20多种数据格式之间的相互转换和数据传递，应用前景非常广泛。

3 结语

综上所述，随着信息技术、计算机技术、网络技术、数字化技术的不断进步，建筑行业整体效率水平有待提高，目前的计算辅助建筑设计无法满足信息化社会的需要，同时也无法满足设计师的想象力和创作力，设计修改过程繁琐而复杂，效果图与设计图不一致，很大程度上阻碍了我国建筑设计水平的提高。针对这些问题，BIM技术恰恰可以提供有效的解决方法，应用BIM技术，建筑设计师们可以通过在构建的虚拟模型中包含大量设计信息，例如材料信息、结构信息、构件信息，这些原本需要设计师花费大量时间和精力的工作，现在计算机可以自动、高效、精准的完成，BIM技术在建筑设计的应用中拥有广阔的前景。

参考文献

[1]张丽萍，李毅.基于BIM的计算机辅助建筑设计研究[J].自动化与仪器仪表，2017，（10）：91-93.

[2]李东.基于BIM的计算机辅助建筑设计研究[J].山西建筑，2017，（24）：257-258.

[3]张文川.BIM技术在计算机辅助建筑节能设计中的应用研究[J].科技经济市场，2016，（07）：70-71.

[4]周华.计算机辅助建筑设计中BIM技术的应用[J].无线互联科技，2015，（14）：146-148.

[5]刘晓光.BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用[J].计算机光盘软件与应用，2014，（10）：28-29.

[6]郭定国.基于BIM的计算机辅助建筑设计与施工管理研究[D].厦门大学，2014.