BIM技术发展及建筑设计运用研究

发表时间:2021/5/7   来源:《工程管理前沿》2021年7卷3期   作者:1王佳宁 2金安然
[导读] 由于时代进步,智能化生产和自动控制功能才能不断满足
        1王佳宁 2金安然
        金华市婺城区水利水电建筑安装工程有限公司 浙江省金华市  321000
        摘 要:由于时代进步,智能化生产和自动控制功能才能不断满足人们日益增长的物质精神需要。对于建筑工程的设计改造而言,使用BIM技术可以对原有的数据资源进行有效整合,从而对建筑进行合理化改造,在原有的基础上,既能尽可能地呈现出功能上的改进,也能起到节约成本的目的。
        关键词:BIM技术;建筑设计改造;应用技巧
        BIM技术是一种现代化信息技术,全称是建筑信息模型,这是一种基于计算机、CAD等信息技术而成的信息管理技术,通过合理利用BIM技术可以激发建设人员的思维,达成创新的目的。在建筑工程信息化发展过程中,BIM技术展现出自身的优势,在建筑使用寿命内通过对现有的条件进行改造,可以让建筑的功能更能符合新时代的需要。同时这种改造技术由于可以在原有的项目上进行提升,所以不仅可以降低成本,还能创造更大的经济效益。
1.BIM技术发展分析
        1.1概念发展
        有资料记载,早在1975年,美国佐治亚理工学院建筑与计算机系教授查克·伊士曼于《AIA杂志》上“Building Description System(建筑描述系統)”一文内提出BIM概念,查克·伊士博士被世界各个国家公认是“BIM之父”,在后续的十余年间,欧美陆续开展了类似研究,美国、欧洲把研究时取得的成果分别叫做建筑产品模型、产品信息模型。追溯“Building ?Modeling”,发现其首次被用于1986年美国学者罗伯特·艾什发表的一篇论文内,这篇论文阐释了当下我们熟知的BIM论点与有关执行技术:三维立体建模、智能成图、相关性数据库、模拟化工程施工进度计划等[2]。在1999年,查克·伊士曼把“建筑描述系统”发展为“建筑产品模型”,指出该模型在建筑整个生命周期内,均能提供建筑项目相关的充足、整合式信息。2002年,Autodesk并购Revit Technology公司后正式提出业界所熟知的BIM技术。
        1.2技术特性
        BIM不是单个软件也不是多个软件,其属于一个系统,可以提升建筑行业内产业链条各流程质量与效率,三维模型形成的数据库是本技术的核心。BIM技术渗透于建筑项目的整个生命周期,涵盖了策划与规划、勘探设计、施工运营与维管阶段。针对技术价值,可以通过汇总建筑模型运用于项目全生命周期不同时段价值总和来表示。
        针对BIM的特性,可以做出如下阐释[3]:
        (1)可视化:传统二维设计中,利用线条将不同构件绘制在图纸上,需要建筑施工人员通过主观联想设计现实的构造样式。而利用BIM技术的可视化,能把传统的线条式构件进行三维处理,实现三维直观化,无须人工再行处置。
        (2)可优化:建筑项目设计、施工与运营的完善,是一个循序渐进的过程,基于BIM技术建模,能够在繁杂环境条件下,为相关人员调整参数信息创造便利条件,促进项目持续改进、优化进程。
        (3)可分析性:在计算机协助下能完成各种分析工作,分析日照时数、作业量等指标。
        (4)可共享性:利用计算机提升信息共享效率,比如设计阶段多个成员、专业、系统之间共同分析过往处于独立状态中的设计成绩,减少或规避设计偏差,整体提升项目设计效果。
        2.BIM技术在建筑设计实践中的应用
        本文利用revit2018软件设计某多层住宅楼模型,进而阐述BIM技术在建筑设计实践中的应用情况。


        工程概况:本住宅楼高22.0m,已知建筑体耐火等级是II级,地上共计有5层,钢筋砼框架结构,设计本建筑使用年限是50年。
        2.1空间规划
        空间规划是建筑设计的首个步骤,在确定建筑地点以后,可以对建筑工程所在地空间进行地形分析,特别是针对地形相对复杂的建筑基地,开展地形分析是设计工作中不可缺少的内容[4]。利用BIM技术对建筑基本的空间进行分析,常见指标有坡高、斜率、坡向等,进而为施工设计提供更可靠的数据支持,拓展设计思路。在分析坡度时,可以采用BIM构建模型,模拟化其包括的各种参数信息,设计人员可以立足工程实况从不同维度出发加以探究,进而阐述多种基础数据,为后期工程设计提供凭据。地形探索结束后,便可以进行建筑物空间规划。通常基于BIM技术可视化分析功能完成空间规划任务,基于3D技术立体化呈现建筑样态,并完成室内视野、规划可视度、道路可视性分析等诸多任务,建设相关模型是开展各项分析活动的基础,辅助使用BIM技术加以调试,在综合多种因素的基础上,建设出最佳的建筑空间规划模型。
        
        2.2构建建筑模型
        (1)构建建筑模型:依照现实建筑工程从低至高逐层施工次序建设该模型,基于多样化构件族、图元建设BIM三维模型。本住宅项目隶属于钢筋砼结构,BIM技术通过利用墙、结构柱、建筑楼板等诸多元素实现建设结构模型的目的。
        (2)构建结构模型:利用Revit软件内结构分析模型与结构几何模型两者是同步形成的。建设结构模型同样是基于现实建筑按由低至高次序推进的,结构三维模型的构成要素以不同构件族、图元为主,以其为基础建设出具有结构构件特性的信息模型。梁、结构柱、结构板等是结构模型的基本构件。revit2018软件采用模数化和等分拆分两种形式完成本项目中楼板的拆分任务,不管采用哪种拆分方法,针对拆分后的叠板均要做出优化整理。 
3.BIM设计前景与发展趋向
        如今,广大社会群体对建筑体自身的认识水平不断提升,建筑物不管是外部形态,还是内部组成上均体现出较高复杂度。在面对规则性偏低、复杂抽象的建筑体时,传统CAD二维设计方法表现力不从心,但是BIM设计能从容、直观、全面地阐释抽象空间构件,明显降低了设计表达的难度系数,也为建设方、施工方在认识理解层面上创造了诸多便利性。BIM技术不仅能建设出可视化的模型,而且可以作为参与工程全周期的综合性技术,有初期设计方案、多媒体效果呈现;设计阶段不同专业之間交互设计、仿真拟化;后续施工进度计划拟化、施工节点立体呈现;项目完工后的运营维管等。由项目筹划到项目生命周期完成,BIM技术在不同时期均能发挥一定作用。可见,BIM技术对于建筑行业发展及运作形成的影响是积极而深远的。设计单位是建设BIM模型的核心节点,在后续几年将有更为广阔的发展前景,在项目推进过程中占据的地位也是不可取代的。
        未来几年,建筑工程设计将朝着精细化、数字化方向进军,会采用BIM技术对建筑内各个系统进行仿真模拟,粗略估算设计形式将整体退出建筑设计舞台。比如,对于给排水设计而言,要判断计算得出的水量水压是否会造成浪费问题,是否能够真正符合设计要求,设备选型的合理性等,均可以基于BIM设计平台内BIM模型实现仿真模拟,最大限度地提升工程项目的设计水平,为施工活动提供更优质的服务。
        4.结束语
        在建筑行业中,普遍认为建筑模型是BIM技术核心,其实建设的模型内囊括了建筑物的诸多信息。通过输入建筑信息的形式完成建模任务,而后使不同专业之间共享信息与资源,协同合作,提升劳动效率,这也间接地表现出BIM技术强大的生产能力。尽管BIM技术在国内建筑领域中未全面普及,但在科学技术日新月异的时代,在国家大力扶持下,BIM将演变成建筑项目整个生命周期的核心技术,有广袤的应用空间。
        参考文献
        [1]欧阳婷,聂凡茗.基于BIM技术视角下的装配式建筑协同化设计研究[J].居舍,2020(13):86.
        [2]魏立明,董天昊,刘言.基于BIM技术的建筑电气设备族库扩展研究[J].北方建筑,2020,5(02):71-73.
        [3]黄伟.BIM技术在超高层复杂外框巨柱钢结构节点优化设计中的应用[J].智能城市,2020,6(08):216-217.
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