BIM技术在建筑工程设计中的应用

徐 刚

建筑工程涉及内容较多且设计方面相对烦琐，传统设计阶段因与实际情况不符造成多次返工的现象屡见不鲜，不仅影响建筑工程的整体施工进度，还不利于我国建筑工程设计的长远发展。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术能在建筑工程全过程中为设计工作提供相关数据支持，使工程设计人员的认知更精准，为后续开展相关工作奠定基础。因此，对新时代建筑工程领域而言，积极应用BIM 技术是相关从业人员需要深入学习的重要课题。

1 BIM 技术概述

BIM 技术是一种在计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）等技术基础上发展而来的多维建筑模型信息集成管理技术。借助该技术可以整合施工过程中各个阶段的数据及资源，解决分布式和异构工程资料的一致性、全局共享等问题，为工程项目生命周期中的信息创建、管理与共享提供了有力支撑。

此外，BIM 技术以三维模型为依托模拟建筑工程的设计工作，是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具。在建筑工程设计中运用BIM 技术能提升管理质量与施工水平，使建筑工程设计更具科学性，同时也能有效减少设计中的错误，从而全面提升工程整体质量[1]。在运用BIM 技术的过程中，工程设计人员可利用三维模型阐述设计内容并形成设计图纸，减少工程设计中不必要的烦琐环节，从而提升建筑工程的设计效率。BIM 技术的具有以下几个特点。

（1）可视性。传统建筑工程设计工作中，图纸往往以平面的形式呈现，导致建筑工程设计工作缺乏科学性与精准度。利用BIM 技术可以客观呈现建筑三维立体模型，同时更精准地体现建筑工程的整体结构，使设计工作更具准确性与完整性[2]。

（2）模拟性。利用BIM 技术能动态模拟施工过程中的各项操作，精准模拟建筑工程的设计成果，为后续施工工作提供保障。BIM 技术还能运用系统模拟实验的方法，结合各项数据给出最优的建筑工程施工方案并逐步落实[3]。

（3）协调性与优化性。一方面，利用BIM 技术能够深入分析建筑工程图纸中存在的问题并进行有效沟通，通过多方共同协调工作，对建筑工程设计工作提出最优方案，全面解决设计问题，实现减少损失的目标。另一方面，利用BIM技术能够优化建筑工程方案与设计图纸，避免出现重复设计的问题，使工程设计更高效，为建筑工程设计奠定基础。

2 BIM 技术在建筑工程设计工作中的作用

2.1 有助于促进信息技术与建筑领域有机结合

信息技术的跨越式发展为我国建筑事业的发展提供了有利支撑，传统建筑工程设计在应用信息技术的过程中存在局限性，主要针对设计局部或设计某个点进行应用，无法有效衔接各个部分的具体数据或内容，造成设计效率低、设计难度大等问题。将BIM 技术应用于建筑工程设计工作能有效促进信息技术与建筑领域有机结合，实体展示建筑工程的整体情况，便于设计人员后续调整设计方案。由此可见，利用BIM 技术能有效加快建筑工程进度，减少工程设计环节中存在的问题，全面提升整体质量。

2.2 有助于深化设计与节约时间成本

工程设计人员在BIM 平台中能够全面检查设计图纸中存在的问题并详尽修改，全面优化工程项目模型，有效节约时间与人力成本。在传统的建筑工程设计工作中，工程设计人员构建的建筑模型往往存在深度不足的情况，后续因设计问题易造成施工隐患。而BIM 技术支持建筑工程设计人员全方位、多角度观察建筑模型，并采取碰撞检查的方法排除设计图纸中存在的碰撞情况。同时，工程设计人员借助BIM 平台还能及时与施工人员沟通，双方共同完善设计方案，为建筑后期施工打好基础[4]。

2.3 有助于提升图纸立体效果与设计有效性

与传统的设计模式相比，应用BIM技术能提升建筑工程设计的可视化程度，有效模拟后续施工过程并优化建筑设计，大幅提升建筑工程的整体设计效率。以往的CAD 软件仅能手工绘制建筑模型平面图，借助BIM 技术则可使建筑模型向三维立体化的方向发展，使设计方案更具视觉效果。此外，借助BIM 技术还能做出建筑工程完工后的效果图，使相关人员能够依照完工效果及时改善设计环节中的不足，全面提升建筑工程设计的科学性与合理性。

3 BIM 技术在建筑工程设计中的应用

3.1 应用于预算统计

以往建筑物机电综合管线安装工程中，施工人员普遍使用AutoCAD 软件，该软件以二维绘图与三维设计为依托完成管线排布的设计工作，但应用于机电综合管线安装工程中的效果并不理想。BIM 技术拥有完整的信息数据库，能辅助施工人员获得更精准的数据信息，并以此为依据对比管线布设前期环节的各类方案，综合考量各方面的成本，从而选出最优方案，节省资源。此外，云处理是BIM 技术中的一个重要环节，能为设计单位与施工单位等各方提供更精准的数据信息，有效落实机电综合管线安装工程。

3.2 应用于综合管线设计

目前，BIM 技术已日臻成熟，其在机电综合管线安装工程中得到了广泛应用。在具体应用过程中需要注意以下3 点。第一，在机电综合管线安装工程的具体设计环节，需要权衡建筑物给排水、电气、暖通等各方面的使用情况，并在此基础上布置相应管线。第二，针对布置过程中不同管线间存在的挤占与冲突问题，需要在遵循基本原则的基础上利用BIM技术合理调配管线布置。BIM 技术具备的可视化功能可有效模拟管线排布工作中的挤占与冲突问题，使综合管线在机电安装工程中处于最合理的位置。第三，完成模拟后要为施工人员提供综合管线布设详图。

3.3 应用于综合管线施工

在以往机电综合管线施工工程中，人力与物力的浪费情况较为严重。施工人员需要审核施工图纸，导致工期过长，人力资源耗费过多，且人工审核易存在失误，不利于机电综合管线施工有效进行。施工人员利用BIM 技术完成审核环节，不但可以使审核更精准，而且能够节约人力资源成本。另外，借助BIM 技术还能有效模拟机电综合管线安装工作中涉及的各类施工工艺，有效形成机电管线三维模型，为施工人员提供更多依据，使其充分了解存在的不足并及时改进，有效缩短施工周期[5]。

3.4 应用于综合管线碰撞检查

机电综合管线安装工程中要逐步排查并避免碰撞问题，借助BIM 技术能够确认建筑物中的水、电、暖等管线分布状态，有效解决碰撞问题。在具体检查过程中，需要注重以下内容。第一，检查水、电、暖管道的一致性，确保各类管线都处于协调状态，同时保证配电室上方无卫生间或盥洗室等功能房。第二，检查建筑物中的配电箱，保证其不与浴室共用墙体。第三，检查空调水管，保证其不在电气控制柜的上方。第四，检查水过滤装置，确保此类装置位于冷风机组入口。第五，检查机电设备安装工程中的各类预埋件，确保留洞情况符合工程项目要求。第六，检查井道内的设备，确保其与机房相关设备状态一致。在各项检查都完成后，即可使用BIM 技术模拟机电综合管线模型。

3.5 应用于场地分析

利用地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术，可以对场地和建筑的空间数据进行建模，在规划阶段评价场地的利用状况，并分析其特征，为新建工程的场地规划、建筑布局等提供决策依据。随着建设水平的提高，对建筑安全、文明建设也提出更高的要求，施工单位的首要目标就是施工现场规划。因此，如何进行施工现场规划与布局，消除安全隐患，是安全施工的首要工作。

工程建设中，经常会因进度缓慢而忽视场地材料的合理堆放，或者因为设备放置不当而造成机械障碍，从而影响工程的施工进度。施工现场的布局要充分考虑各个作业区域的用途，并根据施工进度尽量减少场地布置的变动，保障现场标准化建设顺利进行。借助BIM 技术可以合理规划和布局施工现场，保证工程顺利进行。

3.6 应用于策划论证

运用BIM 技术可有效提高项目策划人员的工作效率。方案论证中，利用BIM技术能够达到良好的交互效果，使用户和业主能及时反馈信息。通过BlM 平台还可以直观展示项目的重点与难点，方便管理人员进行决策。

3.7 应用于工程量统计

利用BIM 技术可以建立现场布局模型，细致统计施工现场的材料、设备、工程量等一系列的资料，编制相应的工程量统计资料。二次开发中，借助BIM技术不仅可以构建三维模型，还起到信息和数据交互的作用。例如，进行现场布置建模后，可统计模型的具体工程量，并用报表的形式有效统计每个设备的数量。同时，BIM 技术的建模是完全基于现有的工程量清单计价规则，所生成的工程量报表真实可信，不会出现由于建模规则问题而导致数据统计误差。依据工程量清单，一方面方便后期的成本控制，另一方面也可有效控制后期的施工进度。

3.8 应用于三维建模

BIM 技术是以信息化技术为基础，使用各种软件完成对建筑工程技术参数的设定以及修改。该项工作可以通过三维建模的方式辅助完成，设计人员需要提前理解建筑结构的布局特点，并构建三维模型。建筑结构的三维建模可以直接显示在计算机系统中，设计人员可以调整模型中展示的内容，也可以利用三维模型对建筑应该具备的各种功能进行查验和审核。与传统审核模式相比，BIM技术可以保证数据信息更加准确，例如，在分析建筑结构某部分的受力情况时，BIM 三维建模可以分析出结构的具体受力参数，也可以针对建筑地基承受的重力进行重新计算。随着城市建设的不断加快，高层建筑越来越多，建筑结构也日益复杂，使用BIM 技术可以计算建筑各个部分以及整体的受力情况，并利用三维建模的方式进行结构分解，可以充分保证设计图纸的科学性。

3.9 应用于成本控制

成本控制是建筑工程项目设计施工中的重要内容，由于多数工程项目的施工周期较长，容易受到外部环境因素的影响，导致工程项目的成本超出预算，借助BIM 技术可以实现对工程成本的动态管理。

3.9.1 决策阶段

在设计施工之前的决策阶段，可以利用BIM 技术构建BIM 模型，对建筑工程项目进行模拟，从而了解更多关于工程成本的信息内容；可以采取虚拟施工的方式对不同的施工方案进行比较，以完成对施工设计的优化；可以在相同的施工环境中对施工环节的各种资源分配和价格进行计算，有效避免重复施工的问题。

3.9.2 设计阶段

建筑工程的设计工作是在完成施工决策后开展的，该环节的主要工作内容是设计出可以对施工提供有效指导的方案图纸。为有效控制工程成本，设计人员应针对工程项目中的各项资源，包括材料、施工设备以及人员等进行合理分配，设计出具有较强经济性和可行性的施工方案。无论在施工的整体部署还是施工计划方面，都可以通过BIM 技术实现可视化操作，有效避免施工方案在后续应用过程中出现整改、返工的问题，达到降低工程项目整体成本的目的。此外，应用BIM 技术时可以通过搭建信息化平台共享信息，便于建筑工程各责任主体之间进行讨论，拟定最终的施工方案，避免因为个别设计人员的失误导致工程成本增加。

3.9.3 施工阶段

BIM 技术在施工阶段的应用主要体现在工程偏差分析以及工程变更分析方面。首先，工程偏差分析属于事后分析工作，可以利用BIM 技术的优势对施工进度以及成本控制偏差产生的原因进行分析，也可以分析施工成本的盈亏情况及其成因。其次，工程变更分析是指正式施工之前，需要利用建模的方式将二维图纸上的信息内容传递到BIM 模型中，并建立BIM 数据库，当出现工程变更时，可以将变更的部分设置为独立的施工模块来计算施工成本。

3.9.4 竣工阶段

竣工阶段是确定项目成本的关键阶段，借助BIM 技术的优势进行竣工结算，可以立体展现出建筑工程中存在的问题，并在数据库快速找到数据进行自动计算，从而得到较准确的工程总成本数据，这些数据也可以作为检测成本控制效果的指标。

4 结语

建筑工程设计作为建筑工程项目的重要环节，对建筑整体的质量有着重要的影响。借助BIM 技术能够使建筑工程设计管理更加规范，减少设计管理中的弊端。因此，相关从业人员需要积极应用BIM 技术，并在建筑工程设计工作中探索其应用的新途径，为建筑行业的稳定发展奠定坚实的基础。