基于BIM的建筑智能工程设计

吴 君

（天津工业职业学院，天津 300400）

0 引言

随着世界经济的发展，人们对于可持续发展的问题越来越重视，世界对于能源的需求以及能源的增长成了当今世界面临的重要难题。而这一问题也带动了信息技术的不断发展，这两者相碰撞，就使得智能技术成为节约资源，提高人们生活质量和舒适度的重要途径和可行的方法之一。其中，智能建筑就是智能技术发展和实施的重要途径和组成部分，在当前的建筑行业，施工、设计以及运维管理等方面都有了更加现代化、高科技的技术手段来作为辅助工具，而BIM技术又是一个可操作性强、发展前景广阔的强大的智能建筑技术。建筑智能工程设计让BIM技术的发展逐渐走向精细化、科学化、现代化，现代化、自动化的建筑工程逐渐成为建筑行业发展的主要趋势，BIM技术被应用于建筑智能工程设计中，为建筑施工提供了一个更完整、更科学的信息收集和信息交互模型，使整个施工环节以及设计更加高效、顺利[1-2]。

1 BIM技术的理论和概述

1.1 BIM技术概念

BIM技术是建筑信息模型的简称，是一个高度数字化的信息收集和分享系统，以数据信息技术为基础，构建3D立体实体模型给设计者、施工人员以及项目管理、业主、物业等多方提供真实可靠的建筑信息。BIM技术最早起源于美国，是一种发挥了计算机信息技术的独特优势，实现了建筑的智能化/现代化/自动化的新型建筑技术，是信息技术高度发展的产物。在建筑施工中极大地提高了建筑项目的智能化水平和现代化信息化水平，其主要特点是在建筑项目的整个生命周期中提供数据分享和提取的平台。不同的建筑项目参与者在BIM系统中输入信息，实现建筑的智能化设计、优化项目建设管理、实时跟踪项目施工进度。

1.2 相关理论概述

1.2.1 BIM是过程与结果的结合体

BIM技术和传统的3D模型同样具有物理特性，但其独特的功能特性和3D模型又存在很大的不同。其功能特性以产品信息的形式存在，运用计算机的信息技术建立工程模型，供使用者观看和体验，其功能特性主要表现在运用数字化信息系统对建筑的所携带的数字化信息进行收集和整理至BIM系统中，让使用者和建筑工程的各方都能够对建筑信息进行输入、修改与集成，实现建筑工程信息的共享和整合[3]。

1.2.2 BIM技术能实现多维模拟

当前，我国建筑工程施工项目中一般使用CAD技术，但是这种平面技术只能从两个维度来展现建筑施工项目。BIM技术则能以动态的三维模型来生成立体的建筑物，使建筑施工更加具体化、形象化，此外，在三维模型的基础上，可以增加更多的维度，比如4D、5D等，4D是指在3D立体模型上增加了时间的维度，可以直观的展示建筑施工的进度等。5D模型是指在4D模型的基础上又增加了工程造价的管理，对建筑施工中的项目成本进行控制，把建筑施工中的影响因素都集合在一个BIM系统里，方便使用者能够实时、直观地对工程项目进行管理与控制[4]。BIM技术的核心是以建立一个虚拟的3D立体模型来实现数字化建筑工程的管理，提供一个完整、真实的建筑模型，反映建筑施工中建筑工程信息数据库的真实情况。

2 建筑智能工程设计中存在的问题

2.1 缺乏全面系统的规划

多数建筑施工方对于智能化都缺乏一个全面、正确的认识，导致只是以一方的主观要求来定位建筑智能化设计，不符合实际情况的要求；承包单位也没有清晰、正确、系统的规划理念意识，缺乏专业技术人员，在建筑智能化工程设计施工中只是以简单的多种现代化技术的叠加来达到建筑智能化，严重降低了建筑智能工程设计的实用性和科学性。

2.2 缺乏明确的设计定位

当前我国在建筑智能化工程设计中还存在着许多的不足和问题，一个最显著的问题就是在建筑智能工程设计中缺乏清晰、明确的定位，在智能建筑方面，许多工程设计单位对于智能化的设计缺乏全面、科学、正确的理解和认识。受传统建筑观念的影响，对于建筑设计的实用性考虑的并不周全，只是单一的强化弱点系统，在建筑需求方面和实际需要相脱离，而且对于建筑智能化设计规划缺乏全面性和系统性。此外，在智能化建筑工程设计前期考虑不充足，在施工设计过程中还没有选择合理的智能化系统，使得施工过程和设计环节相脱节，出现许多问题，导致智能化系统和建筑之间的紧密性和联系性相对较弱，例如，没有电缆通道或者是通道太小、弱点管线预埋一楼等一系列的问题[5]。

3 BIM技术参与不同项目的应用

工程项目不同于一般的工业产品，需要有多方的专业人员共同协作参与，才能完美的执行。传统的建筑智能工程模型，从设计到施工过程都会存在许多出乎意料的错误，采用BIM技术可以实现建筑工程从设计到安装等不同阶段的协同作业，保障施工阶段的精细化管理以及后期运行的智能化维护。

3.1 业主方

业主方是推动BIM技术发展的内部动力，由于业主方是建筑智能化的主要直接受益者，所以在设计的前期阶段，通过与施工方的沟通交流，可以保障自身对建筑实际要求，以协调施工和设计方的前期方案以及施工部署，解决可能出现的问题，降低业主承担的风险。此外，BIM技术应用在建筑智能工程中可以实现建筑信息模型的高效整合与利用，为业主后期使用建筑物提供有效的指导，以降低成本、节约资源，所以，BIM技术越来越受到业主的欢迎[6]。

3.2 设计方

传统的建筑施工图纸的设计主要采用CAD平面图纸来进行设计和修改，经常会出现漏改和错改的现象，采用BIM技术可以实现三维立体空间模型,不同专业的设计人员同时协同设计。另外，BIM技术的可视化设计在三维模型中可以直观的检查修改智能化设备和建筑之间存在的问题，避免建筑施工中可能存在的障碍。随着社会的进步，人们对于建筑物的要求越来越高，而BIM技术正好可以对建筑物的各项性能进行对比分析、模拟，以实现节能减排、绿色环保的设计理念。

3.3 施工方

BIM技术可以实现对建筑施工前期的空间模拟，避免在施工过程中由于管线碰撞而不得不采取拆除或返工等来解决问题，这样既浪费了资源又耽误了工期，BIM技术可以对施工中管线碰撞的问题进行模拟，以此来优化施工项目管理，加快施工进度。

3.4 材料设备方

传统的建筑施工中依靠主观的经验来判断人工和材料设备数据，但是使用BIM技术可以对实际的施工项目进行模拟，通过虚拟的施工环境模拟，对施工中的材料设备以及人工等进行更科学合理的预测和配置，以此来制定周密的施工计划。

4 BIM技术在建筑智能工程设计中的具体应用

4.1 BIM技术在建筑智能化系统运营管理中的应用

4.1.1 平嵌入建筑智能化系统设备安装视频

前期建筑智能化系统的安装主要是施工企业来进行操作，在维保期过后，智能化系统的资料和人员在不断地更新，导致后期的运维管理人员对智能化系统的维护与清理工作缺乏全面的认识。借助建筑智能化系统中的BIM可视平台可以将施工企业的安装视频和相关使用说明建立在智能化系统模型中，维护工作中如果有需要就可以按下相应的窗口按钮，清晰准确地展示设备的安装步骤以及相关的维护说明，保障维护人员对智能化设备的准确清理和维护，提高工作效率和质量[6]。

4.1.2 运行主状态的实时显示

通过建筑智能化BIM可视平台，可以将智能化设备的运行情况及时准确地反映给运维管理人员，以便准确及时地掌握智能化系统的运行状态，避免产生不必要的风险，对出现的问题可以采取及时有效的措施来进行改进，做好防范措施。

4.2 BIM技术在施工总承包中的应用

4.2.1 可视化施工

BIM技术的可视化工程项目建设利用三维立体模型准确清晰地反映建筑施工的整体布局，根据项目的施工进度和情况有针对性地进行优化，最大限度地提高建筑智能化管理，创建一个准确的可视化环境，便于施工人员进行施工进度和安排进行动态化的分析，确保足够的资源配置。

4.2.2 专业化的协调配合

在建筑施工中会涉及多个领域的专业知识，需要设计、施工以及管理等多方的协同配合。所以需要一个强大的数据信息库来保证信息的准确及时输送，利用BIM技术建立信息共享平台，在数据模型中每个专业人员对自己所负责的项目建立信息模拟，及时调整工程设计。

4.3 BIM技术在建筑协同设计中的应用

4.3.1 细化建模深度要求

针对建筑智能化设计中数据丢失以及数据不对应的问题，要加强对建模的深度要求，保障各专业共享数据真实可靠性。此外，在建模深度使用范围中也有严格的要求，例如，BIM模型发展到LOD200的时候不可以用于工程设计交底，当发展到LOD400的时候才能用于设计交底，以避免不必要的损失，保障BIM技术发挥合理的作用[7]。

4.3.2 统一建模标准

在利用BIM技术对建筑智能化系统设计中，各级单位以及各个不同企业所使用的BIM应用软件多少会存在一定的差异，所以在利用BIM技术的时候，市场上要制定严格的标准，包括楼层的结果标准、ID、度量单位等，都要进行严格的规范要求，保障模型据结构和实体建筑物相同。施工企业要根据市场行业标准以及建筑物的实际情况，制定合理有效的BIM设计标准，以此来协同行业BIM技术的协同作业[8]。

5 结语

建筑行业是我国国民经济发展的支柱性产业，BIM技术作为建筑智能工程设计中一个全新的信息技术产物，对建筑工程的施工带来了全新的创新与改革。随着BIM技术的广泛应用，给建筑行业注入了新鲜的血液,带来了翻天覆地的变化，BIM技术的精细化管理/可视化平台的建立/虚拟施工以及管道碰撞等施工作业的检测和排查、对施工进度以及人力物力资源的合理配置，再到后期的运行维护阶段，都能更加方便快捷，实时检测更新智能化系统的运行情况，规范建筑智能化设计及运行阶段，对建筑全生命周期进行科学的管理。但是BIM技术的应用还存在着一定的局限性，对于这项全新的技术，不管是市场还是技术上都还没有完全适应，需要相关施工部门多实践才能磨合。总的来说，不管是从国家层面还是从行业层面以及个人层面来讲，BIM技术的应用都能够促进我国经济的发展，新技术的应用也能给建筑行业带来新的机遇，对相关的专业人员也提供了更广阔的发展机会。