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摘要：在我国城市化建设进程不断加快的背景下，我国建筑工程体量不断增加，建筑工程规模也越来越大，因此对于建筑工程的方案设计提出了更高的要求。BIM技术在我国建筑工程领域的应用逐渐广泛，通过BIM技术特有的优势，能够对建筑工工程设计进行全面的优化，对于我国建筑工程行业发展起到了重要的推动作用。本文对BIM和虚拟现实技术下的建筑工程设计优化进行了深入的研究与分析，并提出了一些合理的意见和措施，旨在进一步促进BIM技术在建筑工程领域的应用效果，促进我国建筑工程行业更好的发展。
关键词：BIM技术；虚拟现实技术；建筑工程；设计方案；优化措施
BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型，是建筑学、工程学以及土木工程学中的新工具，具有能有结合虚拟现实、计算机辅助设计和计算机仿真的技术。BIM技术在我国建筑工程中的应用范围日益广泛，具有很多的优势，能够与建筑工程过程中的许多环节相结合，最主要的功能是能够通过虚拟现实技术对建筑工程的设计方案进行三维立体建模，实现建筑工程设计方案的可视化处理，从而能够帮助技术人员更加准确地找出设计方案中存在的不足，对设计方案进行整体的优化。
1.BIM技术和虚拟现实施工技术分析
BIM技术是建筑信息模型的简称，是将建筑领域中的新型工具。BIM技术能够对建筑进行数据化和信息化处理，从而建立建筑的三维数据立体模型，在模型中对建筑中所包含的所有信息进行全面的处理和分析。BIM技术在建筑结构设计中的应用主要具有以下几个优势：（1）建筑设计可视化处理。建筑可视化处理是BIM技术最主要的优势，尤其是在建筑工程设计中的应用。传统的建筑结构设计是在二维平面中开展的，通过结构工程设计师在平面上绘制建筑结构图纸的方式。但是这种方式具有一定的缺点，不能最直接地展现出建筑结构的真实信息。而虚拟施工通过可视化处理，能够将二维平面的结构设计图纸转变为三维的立体模型，从而使建筑结构更加直观。（2）建筑模拟化处理。通过将建筑结构的信息和数据输入到BIM的系统之中，能够形成建筑结构的三维立体模型，而且在三维立体模型中还能够通过模拟的方式对其中的信息进行处理，将建筑结构施工的流程进行模拟，进而能够发现结构设计中可能存在的不合理之处，或施工过程中无法完成的部分，从而对建筑结构设计方案进行调整[1]。（3）建筑结构设计优化处理。在建筑工程设计中应用BIM技术，能够准确地发现建筑工程设计中存在的不足，进而帮助技术人员对设计方案进行全面的优化，还可以通过将建筑物实际存在的多种信息输入到程序之中，从而使建筑结构设计的方案更加科学合理。由此可以看出，虚拟施工是以计算机技术为基础，通过输入建筑工程设计参数的方式，完成虚拟施工，为建筑工程的现实施工打下坚实的基础，能够有效提高建筑工程设计方案质量，确保建筑工程顺利开展。
2.BIM技术在建筑工程设计中的应用
在BIM技术使用的过程中，技术人员只需要将施工设计方案中的各种参数，以及施工现场的信息参数输入到BIM系统中，BIM系统就能够对施工方案进行虚拟预演，从而更加准确地找到施工设计中存在的问题，且只需要对参数进行调整，就可以完成设计优化，而不需要对实际的工程进行调整，从而能够节省大量的人力、物理等资源，能够有效降低施工成本[2]。例如在建筑工程的钢筋结构设计中，采用传统的方式只有在钢筋结构施工过程中才能发现存在的问题，从而对施工设计进行调整，在这个过程中会浪费大量的人力资源和施工材料，出现多次返工；而采用BIM技术，将钢筋结构的设计参与输入到建筑工程整体的信息参数中，就能够确定钢筋结构设计方案是够合理，从而能够有效降低施工成本，节约施工资源。此外，BIM技术和虚拟现实技术，不仅能够在施工前对施工设计进行优化，还能够对施工过程进行模拟，从而对施工流程进行优化，尤其是在一些施工难度较高的建筑工程中，例如超高层建筑施工，通过对施工过程的模拟，能够发现施工设计与实际施工过程中存在的差异，从而对差异进行调整，不但能够促进难度较高的建筑工程顺利开展，还能够对施工成本进行全面的优化，提高施工企业的经济效益；通过对施工过程的模拟，还能够发现施工过程中潜在的安全隐患，进而针对施工隐患进行应对方案制定，降低施工安全事故的发生率，更好的保障施工人员的生命安全，对于提高施工企业的社会形象具有重要的作用[3]。
3.BIM和虚拟现实技术下的建筑工程实际优化——案例分析
2018年2月，在H市在某区的大型商业街建筑工程中，总建筑面积为62488㎡，其中具有一座24层的商业楼，整体高度为74.3米，其中地上22层，用作商场和出租使用，地下两层，主要为停车场和配电间，整体结构为剪力墙结构，由当地的XS施工企业承担建造。在该楼房建筑的施工过程中，采用了BIM和虚拟现实技术，BIM和虚拟现实技术在本次工程中发挥了重要的作用，使得本次工程的工期比预计工期缩短18天，节省成本超过1500万元，XS施工企业的经济效益良好，且商业街的整体建筑质量完全达到了施工用标准，不但提高了经济效益，社会效益也明显提高。
3.1BIM技术在建筑工程结构设计中的优化应用
在本次建筑工程施工前的准备阶段，XS施工队伍采用BIM技术对整体施工设计进行了全面的优化。因为本次施工中具有高层建筑，施工设计难度较大，XS施工队伍采用BIM技术对超高层建筑的整体结构布局、电力线路、能源管道、智能控制系统、给排水系统、暖通系统等进行全面的三维立体建模，负责不同施工环节的队伍经过大量的探讨，得出了较为科学的施工方案。在建筑结构的方针实验中，将BIM系统优化平台作为核心的建模工具，采用Revit等软件对建筑结构进行了全民的可视化、立体化处理，下表是在该24层商业楼中的基础荷载数据。
表1：商业楼基础荷载数据
通过BIM技术开展的仿真实验，XS施工队伍对建筑工程的结构进行了全面的优化，从而使设计方案更加合理，能够满足该建筑的实际使用需求，该超高层建筑的施工质量得到了很大的提升。其中，经过BIM系统分析后发现，采用原本的结构设计混凝土结构的强度在该地区的地理环境以及气候条件下，会受到当地空气湿度的影响，混凝土结构的强度下降速度超过了技术人员的预测分析原设计方案中的要求，混凝土的使用寿命会缩短6个月以上，于是XS施工队伍经过综合分析，提高了混凝土的强度等级，并进行二次模拟实验，最终达到了建筑工程施工设计中的设计规范标准要求。
3.2建筑工程质量控制优化分析
建筑工程质量是影响其使用性能的第一要素，因此需要对施工质量加以特殊的控制，从而使施工质量能够达到实际使用需求。在本次工程中，经过XS队伍对施工设计的分析发现，该工程中存在着大量的隐蔽工程，且施工周期较长，如果不采用质量控制方法，会导致施工质量受到较为严重的影响。因此，XS施工队伍采用BIM技术，将该工程的设计参数输入到系统之中，通过BIM与虚拟现实技术自身的数据共享平台，能够准确计算出当前采用的施工材料、施工方法、施工技术等关键因素对施工质量的影响，从而能够更加直观地帮助施工队伍分析当前施工质量中存在的问题。例如，在本次工程中，XS施工队伍在采用BIM和虚拟现实技术对施工质量参数输入之后，发现当前建筑顶部采用防水材料的防水能力与该地区的年均降水量不匹配，该地区的年均降水量较大，对于楼顶防水材料的防水能力要求更高，因此XS施工队伍更换了防水等级更高的防水材料，取得了很好的施工效果。
3.3建筑工程流程设计优化分析
XS施工队伍采用BIM和虚拟现实技术，对施工流程进行了模拟，在施工流程模拟过程中发现，在该高层建筑中第21层的施工中，21因属于特殊办公区域，其墙体施工难度较大，存在着很高的施工风险，现有的施工技术水平难以达到该墙体施工方案的设计要求。因此，XS施工队伍对21层的墙体施工方案进行了重新确定，且对21层整体的结构设计进行了优化，结合现有的施工技术水平，最终确定了最佳的施工方案，且经过BIM技术的二次检验，能够达到高层建筑的整体施工质量标准，虽然施工成本有一定的提升，但是21层墙体的强度和承重能力有所提高，整体施工效果更好。
3.4建筑工程施工材料用量优化
施工材料用量是影响施工成本的主要因素，XS施工队伍通过采用BIM和虚拟现实技术，对施工材料的用量进行了全面的优化。其操作流程是：输入施工材料统计类别—输入施工材料统计条目—提取属性—施工材料用量分析—结果导出。经过BIM技术的优化，最终施工材料的实际使用相比于施工设计节省约13%，在施工材料中的费用节约300万元，在很大程度上提高了本次建筑工程的经济效益。
4.结语
综上所述，BIM技术在建筑工程设计中具有广泛的应用场景，能够提高建筑工程设计的合理性，还能节约大量的施工设计成本，提高建筑工程方案设计质量，因此要加强BIM和虚拟现实技术的应用。
参考文献：
[1]王佩. 基于BIM和虚拟现实技术的建筑工程设计优化[J]. 微型电脑应用，2019，35（005）：P.89-91.
[2]顾春欢. 基于BIM模型的虚拟现实数字化建造技术[J]. 中国科技纵横，2018，02（003）：P.0930-0930.
[3]王斌. 虚拟现实下建筑施工进程的BIM系统优化设计[J]. 现代电子技术，2020，v.43；No.561（10）：P.168-170.