BIM建筑设计的特点及应用研究

2024-11-01 00:00:00甄博
科技资讯 2024年18期

摘要:现代建筑设计要求高、施工内容复杂,这对建筑设计工作提出了较高要求,也促进了设计技术的发展。以BIM建筑设计的特点为切入点,在此基础上,分析其应用方式,包括信息采集、建模和调整、实验和优化、动态应用和模型更新等环节,最后就该技术的未来应用进行简单展望,包括技术联动、信息共享和智能化等,以使系统呈现BIM建筑设计的特点和优势,服务其未来应用。

关键词:BIM技术建筑设计信息采集虚拟建模可视化

ResearchontheCharacteristicsandApplicationsofBIMArchitectureDesign

ZHENBo

ShanxiPolytechnicCollege,TaiyuanCity,ShanxiProvince,030000China

Abstract:Modernarchitecturaldesignhashighstandardrequirementsandcomplexconstructioncontents,whichputsforwardhighrequirementsforarchitecturaldesignworkandpromotesthedevelopmentofdesigntechnology.ThisarticletakesthecharacteristicsofBIMarchitecturaldesignasthestartingpoint,analyzesitsapplicationmethodsonthisbasis,includinginformationcollection,modelingandadjustment,experimentationandoptimization,dynamicapplicationand&nb0bdb4899c49f891aa00a310184ab4960sp;modelupdating.Finally,itprovidesabriefoutlookonthefutureapplicationofthistechnology,includingtechnologicallinkage,informationsharing,andintelligence,tosystematicallypresentthecharacteristicsandadvantagesofBIMarchitecturaldesignandserveitsfutureapplications.

KeyWords:BIMtechnology;Architecturaldesign;Informationcollection;Virtualmodeling;Visualization

BIM(BuildingInformationModeling,BIM)是一种虚拟技术,可应用于建筑设计、施工活动,属于数字化工作方法的一种。以BIM技术为基础组织设计的建筑,即BIM建筑。BIM技术主要利用三维图形和物体导向技术模拟和优化建筑项目的各个方面,以寻求提升建筑工程设计、施工等工作的综合效益,减少各类风险[1]。我国建筑业发达,各地工程较多,这也为BIM技术的运用提供了广阔空间。在此背景下,分析BIM建筑设计的特点及应用方式,具有一定的现实意义。

1BIM建筑设计的特点

1.1可视化

可视化是BIM建筑设计的基本特点,该特点体现在2个方面,一是设计阶段,二是应用阶段。BIM技术以软硬件设施为应用载体,在进行建筑设计的过程中,设计人员、施工人员可以借助电子计算机以及安装了BIM软件的其他信息设备、便携式设备进行设计分析、调整,以可视化方式支持设计工作,降低设计工作难度。进入应用阶段,工作人员可以借助各类工具查看建筑设计情况,利用三维设计、立体设计带来的直观性优势,深入理解设计意图,组织施工活动[2]。

1.2可模拟性

BIM建筑设计具有可模拟性特点,这是其与其他常见设计软件的主要区别之一。可模拟性是指以BIM软件为基础,设计人员、施工人员可以根据建筑建设、施工的具体情况以及建设方要求的变化等,不断收集实时信息,代入BIM模型中,分析匹配新需要的设计方案。因软件的智能化水平较高,设计人员代入虚拟参数即可完成模拟,模拟工作效率较高[3]。同时,BIM建筑设计过程中,任何阶段产生的工作模型,均可以反复应用,也能降低设计烦琐性。

1.3可调整性

可调整性是指BIM建筑设计过程中生成的工作模型,可以根据设计需要进行调整,利用动态、静态实验,使各类设计参数、待调整参数能够通过BIM软件直观得到呈现,既包括以虚拟参数形成的基本模型,也包括以参数为基础进行模拟获取的新模型,服务设计调整工作。例如:设计参数出现变更后,需要了解新的设计是否满足建筑抗震、消防方面的需要,可以添加地震破坏参数、火灾疏散参数等,启动静态模拟了解建筑在地震波影响下的破坏情况,启动动态模拟评估火灾发生后一定时间内人员的逃生可能,以结果服务设计调整、优化[4]。

1.4高适用性

借助BIM技术服务建筑设计,具有高适用性的特点,该特点体现在两个方面:一是大部分建筑的设计均可借助BIM技术有序开展,包括新建建筑、修缮工作、高层建筑、轻钢新型建筑等;二是BIM技术对使用条件的要求不高,在下载了BIM软件且拥有智能操作平台的情况下,均可借助BIM技术进行建筑设计模拟[5]。按照现有研究,不同建筑的设计思路虽然存在差别,但只要对原始信息采集得当、丰富,就可以利用原始信息建设若干模拟参数,再利用参数和BIM软件的自带功能完成建模,无须考虑建筑类别的差异。

2BIM建筑设计应用方式

2.1信息采集

尝试借助BIM技术进行建筑设计,需要首先组织信息采集,信息采集主要面向建筑设计需要、建设区域特点、动态变化、物料管理等方面有序开展。建筑设计需要是指国家、行业的各类硬性规定以及合同内的具体条款,包括建筑高度、安全性、抗震标准、通风能力、保温需求等,这些信息应是明确的,以国家、行业硬性规定以及合同规定为基准。建设区域特点包括土壤强度、光照条件、降水情况等自然条件施工过程中需要注意不可预知因素等,这些可以在信息采集阶段予以关注,并预留一定的可调整空间。

建筑设计阶段,可以借助BIM技术分析所需物料总量,判断当前设计方式下所需物料量,或分析某一设计下的物料计划是否满足施工需要,及时进行施工前调整。

2.2建模和调整

完成信息采集后,可利用BIM软件的基础功能组织建模,并融合设计要求、建设要求进行必要的设计模拟和调整。

按照信息采集的一般结果,根据其属性进行归类,形成若干“族”,族即BIM技术内的基本工作单元,如民用建筑可归类的族包括门、窗、结构柱尺寸,卫浴装置和围护结构性能信息等,利用Revit进行标注,形成完善的分类数据库。数据分类初步完整后,需要形成“系统族”,将一些需要自定义处理的数据、完成归类且不能单独载入的数据,作为若干系统族用于建筑建模,系统族包括天花板、屋顶、楼板的集成信息等。另有部分数据仅限本项目应用,可利用BIM自带功能保存为“.rfa”格式的族文件,存入数据库中备用,这一部分数据为“内建族”。

数据处理完成后,利用Revit进行参数分析,形成若干基于虚拟参数的图元、信息元、信息结构、实例参数图,并根据其属性进行归类,如图元可以根据功能进行归类,包括项目定义、三维图像搭建、专用图等,利用BIM自带功能对分类完成的图元进行搭建,并做必要的等比例缩放,可以形成基础三维模型。为清晰组织数据处理,BIM技术下需要将文件分为4个类别,即项目样板文件格式、项目文件格式、可载入族的样板文件格式、可载入族的文件格式,其分别以.rte、.rvt、.rft、.rfa作为后缀。Revit系列软件支持rvt、rte、rfa、ifc、adsk五类文件直接打开,CAD、FRX、IFC、gbXML等软件形成的资料也可以直接利用Revit系列软件打开,用于建模。

建模完成后,原始模型可能不完全满足工作需要,可以利用Revit系列软件进一步组织操作,形成更完善的模拟资料。当前BIM软件中,以Revit系列软件为核心的指令集已经比较丰富,可完成绘图区域、状态栏、视图控制栏、应用程序等快捷操作,各指令集也可进一步细化,如应用程序包括SteeringWleels、Viewcube、宏、图形等,建模完成后可进一步利用上述指令进行模拟分析。为提升设计分析的全面性,设计过程中可以应用BIM技术的三维化功能,进行视图视角、范围的调整,形成“父视图”,如设计人员尝试进行视图视角放大,可通过系统自带功能一键下达指令,如表1所示。

视图之外,设计人员还可以对其他参数进行调整,获取完善的模拟资料,包括光照参数、降水模拟等。

2.3实验和优化

BIM建筑设计初步完成后,还应根据建筑的具体功能需要、建筑施工进度等,进行更多实验模拟,使设计方案、思路得到进一步优化。一般流程如图1所示。

时间维度即建筑的施工进度,以及预期设计寿命等与时间有关的参数,在BIM模型初步建设完成后,可组织质量模拟,如添加时间参数,采用加速模拟法,在较短时间内添加风力、老化等参数,判断建筑在10年、20年或更长时间周期内出现的质量、使用性能变化,作为各个“质量控制点”,如果建筑功能恶化较严重,不能匹配其设计生命周期要求,应组织设计优化,加强其性能参数,如抗老化水平、抗渗能力等,形成最优模型后用于指导施工作业。

2.4验收应用

BIM建筑设计可持续建筑施工建设的全周期,在建筑工程主体内容完成后,仍可利用BIM技术服务验收工作,该工作以建筑建成后的静态信息为基础,重新进行建筑实际参数的分析,按照2.1、2.2、2.3所述的工作方法,重新建设一个实验模型,再添加工作参数,组织静态、动态模拟实验,服务验收活动。例如:某建筑设计阶段要求满足6级地震破坏,做到“地震不倒”,可以添加不同震源深度下6级地震的烈度参数,判断建筑是否损坏、倒塌,如果其不满足设计要求,应要求施工单位、监理单位承担对应责任,提高验收阶段工作质量,以服务BIM建筑设计控制质量。验收无误后,可以对建筑模型以及模拟资料一体保存,以备后用。

3BIM建筑设计未来展望

未来BIM建筑设计可能更多关注技术联用、信息共享以及智能化。例如:信息共享制度,BIM技术下产生的建筑模型、设计方案等工作资料,可以形成区域性的资源共享池,拥有工作权限的部门、人员可以查看、浏览或下载有关资源,应用于工程研究、技术指导等方面。在此基础上,也可以借助智能技术进行关联方案的匹配分析,利用智能技术快速检索与个人需求相似的工作方案,通过对照的方式服务建筑设计活动,改善设计效果和效率。

4结语

综上所述,BIM建筑设计的特点较突出,其应用优势也较鲜明,有助于提升建筑工程设计水平和建筑质量,未来工作中可予以更多关注。现状上看,利用BIM技术组织设计的情况下,建筑设计工作具有可视化、可模拟、可复用、可调整等方面的特色,可以服务设计的各个环节。具体应用层面,要求在组织设计应用的前置性阶段进行信息采集,并结合采集结果进行建模、调整、实验和优化等工作,进入施工阶段也可以借助BIM技术组织动态模式、验收、保存和复用等。未来BIM建筑设计可能更关注技术联动、信息共享和智能应用,以进一步发挥技术优势,服务建筑工程设计和施工等活动。

参考文献

[1]李强.BIM技术在机场建设工程中的应用现状与发展策略研究[J].民航管理,2023(12):68-70.

[2]梅淑明.建筑信息模型在公路桥梁施工过程中的质量控制研究[J].智能建筑与智慧城市,2023(12):182-184.

[3]朱英姿.基于BIM的某装配式建筑预制构件参数化设计及应用研究[D].长春:东北电力大学,2023.

[4]朱元飞.基于BIM的建筑给排水设计施工优化及二次开发[D].南昌:南昌大学,2023.

[5]宋婷.BIM技术在钢结构智能建筑技术中的应用研究[J].绿色建造与智能建筑,2023(12):60-62.