浅析BIM 技术在建筑工程设计中的应用

刘君洁

（安徽新天柱工程规划设计研究院有限公司，安徽 合肥 230000）

前言

得益于我国经济结构转型的加快，建筑业的发展速度也在显著提高。然而，建筑行业发展的同时，使传统建筑设计不能与建筑业发展速度相适配。这一问题迫使建筑行业寻找新技术。BIM 是一种新的信息设计技术，能够克服传统技术应用中存在的问题，减少建筑设计时间，并提高建筑设计的工作效率和质量。正如工厂中的大型机器正在取代人工一样，计算机技术也在逐渐取代传统的控制技术。

一、BIM 工程技术的应用背景

随着建筑技术在信息爆炸的时代的革新，建筑行业必须顺应这一时代潮流，向信息产业化的方向转型。目前，土木建设工程专注于改善网络连接和构建信息体系，以最大限度地将互联网技术转化为实际生产力、提高设计效率并减少传统机械工程的停机时间。在此背景下，BIM 技术为建筑行业提供了良好的互联网连接平台。BIM 技术是一种数据驱动的施工规划和管理工具，它使用参数化的模型整合来自各个项目的信息，并在项目的整个规划、运营和维护周期中交换信息，以便工程师和技术人员能够正确理解并有效应对各种设计和开发信息，从而实现团队合作。BIM 技术在建筑行业包括设计、施工、运维管理等方面都具有广阔的应用前景，本文重点介绍BIM 在建筑设计中的应用。

二、BIM 技术的概念

BIM 本质上是Building Information Model 的首字母缩写。它通常使用3D 建模技术创建，从各种建模工具开始，然后将模拟建筑信息转换为数字信息，并使用计算机收集和存储与施工过程数据相关的所有信息。基于建筑结构研究和分析，BIM 技术使用信息管理技术和专业技术来规划建筑结构，将以前的2D 图纸转换为3D 图纸，使建筑结构的结构可以3D 显示，并将施工设备的特征信息数字化收集到信息数据库中，以备后期制作施工方案。

三、在建筑工程设计中应用BIM 技术的实际意义

（一）提供了信息化的功能

在现代信息时代，建筑业的发展是以信息为基础的。BIM 是数据驱动的技术，因此可以将其归类为建筑设计数据库。相较于之前的3D 模型，该技术能够以数字技术方式传输数字信息。无论是建筑规划者、建筑业主、施工单位还是住户，信息列表都可以通过BIM 技术随时更新。当一个建设项目报告发生变化时，BIM 技术会自动更改相应的设计数据，节省了大量的材料和人工成本，而且结果非常准确。

（二）可以对图纸的功能进行相应的修改

当技术应用于工程设计时，信息模型和建筑设计优化模型可以用来进行图纸的功能修改。设计师和工程部门可以直接从图纸中定义项目的重要环节，节省了时间并降低了设计优化所花费的时间，以避免传统图纸开发和更改中的问题。

（三）结构优化

BIM 技术可用于优化性能，因为它广泛用于建设、运营和维护中的建设项目规划。在优化一个工程结构时，通常会受到各种外部因素的影响，不同的信息和数据往往是不精确的，所以如果使用得当，BIM 技术可以从不同的角度进行优化和细化。例如，BIM 技术可用于全方位优化建筑施工，同时完善各项参数数据，使建筑设计更具实用性。

（四）实现了一体化

在BIM 技术的实际实施中，首先可以建立完整的应用模型，将BIM 技术付诸实践，结合实际情况和各种存在的问题，应用有效的解决方案，确保建设项目的合规性。其次，在创建BIM 模型时，相关工作人员需要分析各个方面，将施工图转换为信息数据并将所有数据储存在一个特殊的数据库中，以便对以后的施工作业提供有效的帮助。

四、传统建筑设计问题简述

首先，通过分析建筑中存在的问题，可以更好地说明BIM 的应用优势。针对空间层面的建筑设计，传统的设计过程没有一个明确的视觉目标，实际的建筑形式需要设计师的想象力，这对于有经验的建筑师来说相对容易，但近年来建筑商对其建筑风格的要求逐渐向多样化转变，对于某些特定的建筑结构，建筑师很难理解并构建出能够准确表示的3D 图纸，建筑建成后无法达到预期，内部空间尺寸分布不合理，无法符合用户的实际要求。

缺乏架构分析也会产生重大影响。传统的设计方法只是将简单的结构转移到建筑物的外部结构上，只能表达在建筑物的轮廓层面，而对建筑物的内部结构往往无法进行有效分析。如果单纯从室内空间和建筑功能的规划分析中重复使用不同的构建算法和设计经验，精度又难免偏低。因此，建筑对象往往与设计思路不匹配，存在相应的偏差。施工的最终结果在人们眼中的反应非常差，所以人们对建筑的理解并不深刻，他们的认识只是停留在建筑公司的广告宣传图上。另外，传统建筑设计技术还没有达到宣传广告的高度，只能静态显示设计结果，最终导致实际的设计结果和显示的静态内容相差很大。

五、BIM 技术在建筑工程设计中的应用

（一）在设计研究中的应用

在土木工程领域，相关工作人员必须在正式设计工作之前进行可行性研究，才能更可靠地拉动后续工作的开展。BIM 技术在建筑规划中的应用，通常可以从技术上和经济上支持建筑规划和初步设计工作。在制定施工计划时，必须考虑建筑物的质量和功能要求，并进行可行性研究。这为建设项目的开发提供了一个可视化模型，以便及时发现缺陷以进行纠正和改进。

（二）各专业间协同设计

通过使用Revit 链接到一个中央协同设计文档，各个领域的相关设计师可以随时看到最新的图纸[1]。例如，电缆系统中的外部数据点通常与电源插座处于同一水平。所以在映射外部数据点时，可以参考强电专业中心模型文件。如果某些信息点没有电源插座，可能会求助有经验的专业电气工程师及时添加可靠的电源插座。智能系统插槽与电力线桥之间的距离通常符合标准要求。如果需要将电缆穿过插槽，可以链接大电流模型的中间文件，然后根据强电流连接器的位置迅速找到智能系统插槽，以免浪费时间。

（三）BIM 技术在招投标中的应用

目前建筑公司的竞争指标几乎没有区别：公司资质、法人、标准工程、证书等，这些指标不具备必要的技术含量，而竞争最终趋势只会是价格战。报价越低越容易中标，但项目成本会在实际施工中暴涨，导致建筑业务频繁中断。此外，项目的建设成本近年来大幅上涨，材料价格中的水泥、黄砂、钢材等原材料的价格稳步增长，人工成本也大幅增加。BIM 技术可以自动生成材料和设备的BOM，为计算项目范围、成本、预算和最终报告提供良好的技术支撑，同时使用BIM 模型也可以显著提高施工预算的实际计算效率，并降低计算误差出现的概率。

（四）在工程实施中的应用

如今，许多业主要求总承包商能够使用BIM 技术。在项目实施中使用BIM 可以避免许多错误，确保项目质量，并科学合理地对施工进度和成本进行管控。BIM 技术为项目管理人员提供3D 图、动画和渲染建筑产品的分步说明。在施工阶段，建筑信息模型可用于模拟施工和匹配施工图，包括土木工程的建设、安装与建筑物碰撞检查。虚拟深化图的作用是提前发现和解决问题，避免多次返工或停止施工等问题，可以降低设计复杂度，减少设计变更，控制施工成本。虚拟BIM 施工技术还可以模拟钢筋捆扎、砌体施工、门窗安装、墙体地板的施工和组装等功能。

在项目管理中使用BIM 技术不仅可以评估现场条件，还可以为制定工作计划、施工流程和规划施工现场提供基础。BIM 技术能够整合施工计划和材料采购计划，直接生成5D 集成的材料统计，为装配提供采购和准备信息，减少材料浪费，控制施工成本[2]。施工信息模型可以捕捉施工阶段索赔和违约的对应信息和参数，并在竣工阶段直接从施工信息模型中确定施工计费成本，从而避免计费过程中的成本纠纷。

（五）绿色设计中的应用

保护环境的生态设计是现代建筑技术的新要求标准，因此有必要加强建筑行业设计的环境保护控制。BIM 技术可以在建筑规划中对建筑物的采光通风进行综合分析和讨论，并根据人的舒适度及时调整和优化草图，以更好地符合住户基本要求。同时，BIM 技术的运用还可以为绿色设计提供技术依托，因此BIM 技术的未来发展非常乐观。

（六）BIM 技术应用优化改进措施

为改善BIM 技术实际应用中各种问题和不足的实施影响，现阶段需要深化改进和优化的力度，实现BIM 技术在建筑设计中的有效落实。主要改进包括以下几点：首先，需要确保BIM 技术可以用于最合适的设计过程。相关工作人员需要通过分析一个建筑项目设计任务的各个方面的需求来明确BIM 是如何有效实现的，以确保应用该技术能够真正向企业提供最大化的利益。其次，优化BIM 技术的协同优化，避免项目方法和实践中的不一致和冲突，并最大限度地提高未来的BIM 进步。最后，还需要创新BIM 技术，让BIM 技术更加实用，才能在更广泛的项目中使用，避免在实际实施过程中出现一些棘手的错误。

结语

综上所述，BIM 技术在建设规划中的应用十分关键，具有非常重要的实用价值和突出的应用优势。但在实践中，BIM 技术还存在许多不足和需要改进的问题。随着中国建筑业的快速发展，BIM 技术在建筑设计中的应用逐渐成为建筑行业的主流。因此，BIM技术必须及时适应最新的技术发展，才能更好地操作工程机械，充分发挥其优势，为建筑行业的未来发展做出有效贡献。