陳欽元

摘要：當(dāng)今時(shí)代，隨著科技、信息化的發(fā)展及應(yīng)用，人類的數(shù)字化時(shí)代已到來.數(shù)字化時(shí)代的到來，同樣為工民建的設(shè)計(jì)管理工作創(chuàng)造了條件.現(xiàn)今，基于信息建模的BIM技術(shù)在工民建設(shè)計(jì)中取得了良好的發(fā)展，建筑信息模型在告別傳統(tǒng)工民建設(shè)計(jì)管理模式及結(jié)構(gòu)的同時(shí)，更加豐富了設(shè)計(jì)人員的管理工作形式.本文對BIM技術(shù)在輔助工民建設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期促進(jìn)工民建企業(yè)積極進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級，提高自身發(fā)展.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);工民建;設(shè)計(jì);應(yīng)用分析

中圖分類號：TU201.4 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1673-260X（2019）05-0112-03

BIM技術(shù)有利于工民建的設(shè)計(jì)管理工作打破原有的信息壁壘，解除工民建設(shè)計(jì)中的孤島限制，從而實(shí)現(xiàn)建筑各領(lǐng)域、各行業(yè)的有效溝通與協(xié)調(diào)發(fā)展.在BIM技術(shù)下，通過建立關(guān)于工民建中的虛擬立體模型，將工民建整個(gè)過程的建筑物設(shè)計(jì)、工程施工、建筑物運(yùn)行，甚至建筑物的全壽命周期等集中整合在BIM的三維數(shù)據(jù)庫中，可有效實(shí)現(xiàn)建筑信息的集成化.同樣的，工程設(shè)計(jì)方、施工方、基礎(chǔ)運(yùn)營單位、業(yè)主方可以在BIM的平臺下，互相配合，協(xié)同合作.在提高工作效率、促進(jìn)管理規(guī)范化、節(jié)約資源及降低成本上具有重要意義[1].

1 BIM技術(shù)的發(fā)展概述

1.1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)即建筑信息模型，簡單地說，是關(guān)于建筑的一種計(jì)算機(jī)模型.在傳統(tǒng)的建筑工程領(lǐng)域，如工民建等的設(shè)計(jì)上，往往采用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行建筑設(shè)計(jì).隨著電子計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已無法滿足當(dāng)今信息化發(fā)展需求及人們對于建筑設(shè)計(jì)中特殊屬性的需求，在這樣的矛盾之下，BIM應(yīng)運(yùn)而生.目前，BIM技術(shù)已經(jīng)在美國、歐洲、日本、新加坡等發(fā)達(dá)國家得到了廣泛應(yīng)用.[2]利用BIM技術(shù)可以根據(jù)建筑物的實(shí)際情況設(shè)計(jì)出具體的模型，而在這一模型基礎(chǔ)上，我們可以更好地“走進(jìn)”建筑物內(nèi)部，通過其內(nèi)部的模塊操作實(shí)現(xiàn)建筑物運(yùn)行過程等的一系列模擬，為建筑設(shè)計(jì)師提供有效的參考[3].因?yàn)槟M，可有效得到各種實(shí)測數(shù)據(jù)，其突出的優(yōu)點(diǎn)在于仿真模擬所得到的數(shù)據(jù)，人們可以進(jìn)行自我修改，自我完善，最終達(dá)到滿意的質(zhì)量及安全設(shè)計(jì)需求.

1.2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

良好的設(shè)計(jì)需要完善的體制設(shè)立.在工民建的計(jì)算機(jī)輔助BIM技術(shù)設(shè)計(jì)中，尤其是在建筑物的安全性評估等方面，可以利用BIM技術(shù)為建筑設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù).BIM技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，第一，具有良好的可視化優(yōu)點(diǎn)，即將一個(gè)整體的建筑模型通過計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)在人們面前，這種可視化使得建筑設(shè)計(jì)更加直觀，通過直觀性的了解，可以幫助設(shè)計(jì)人員明確設(shè)計(jì)方案中的優(yōu)缺點(diǎn)，從而進(jìn)行合理改進(jìn).第二，具有良好的模擬性特點(diǎn)，人們甚至可以“進(jìn)入其中”，身臨其境地進(jìn)行建筑物內(nèi)部漫游.第三，具有完善的管理體制，這主要是指利用BIM技術(shù)進(jìn)行的建筑設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)良好的協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性，借助于專用的打印工具實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的出圖.以上這些特點(diǎn)可以使得設(shè)計(jì)人員在工民建的設(shè)計(jì)中更加方便、快捷[4].

2 BIM技術(shù)在輔助工民建設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)在建筑工程中的整體應(yīng)用

BIM技術(shù)在輔助工民建設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是多種多樣的.其在工民建節(jié)能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)中都具有廣闊的應(yīng)用，利用其良好的物理性能、設(shè)計(jì)分析軟件及程序可以實(shí)現(xiàn)對于建筑設(shè)計(jì)的全面控制.在現(xiàn)代化建筑設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的發(fā)展無疑是設(shè)計(jì)史上的一大突破.其在未來建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景，其所具有的優(yōu)勢也更值得關(guān)注.BIM技術(shù)所具有的最大優(yōu)勢就在于其良好的仿真性，這主要是針對傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)而言.在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)之下，雖然也可以借助于電子計(jì)算機(jī)中各類設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，但這種設(shè)計(jì)往往過多依賴于設(shè)計(jì)者的主觀意識，而由個(gè)人主觀意識得出的設(shè)計(jì)結(jié)果往往無法客觀、真實(shí)地反映出設(shè)計(jì)作品的真實(shí)情況.利用BIM技術(shù)就能很好地解決這一問題，其本身所具有的仿真性可以對建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真模擬，利用這些仿真模擬所形成的數(shù)據(jù)可以為設(shè)計(jì)方案提供因地制宜的規(guī)劃.

2.2 BIM技術(shù)在工民建設(shè)計(jì)施工管理中的應(yīng)用

2.2.1 實(shí)行現(xiàn)場布置、施工方案及工藝模擬.BIM技術(shù)所具有的良好模擬性特點(diǎn)，可以更好地服務(wù)于整個(gè)建筑工程設(shè)計(jì)的現(xiàn)場平面布置.利用BIM技術(shù)，在工民建建筑物的模型及相關(guān)建筑布置建立后，可利用BIM技術(shù)生成立體效果圖進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的模擬，通過對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可視化模擬，可最終找出最合理的方案組織.例如針對工民建設(shè)計(jì)施工管理中的土建工程，基礎(chǔ)施工中的土方開挖、鋼筋工程、鋼結(jié)構(gòu)施工工程等，BIM技術(shù)都可以對施工方案及施工工藝做出最優(yōu)展示，以最大程度減少因設(shè)計(jì)主觀因素上的錯(cuò)誤判斷，最終以最符合的設(shè)計(jì)施工條件對現(xiàn)場施工進(jìn)行技術(shù)交底，提高施工效率的同時(shí)，又有利于實(shí)現(xiàn)施工管理過程的優(yōu)化.

2.2.2 實(shí)現(xiàn)施工設(shè)計(jì)中質(zhì)量、進(jìn)度、成本的管理.通過BIM技術(shù)設(shè)計(jì)，可以連接移動(dòng)終端設(shè)備做好對于工程設(shè)計(jì)中的質(zhì)量控制.通過方便、快捷的數(shù)字化模型，在對數(shù)字化模型瀏覽的同時(shí)可以進(jìn)行終端設(shè)備數(shù)據(jù)的輸入，使施工過程中的質(zhì)量控制充分、及時(shí)、有效的展示出來.在網(wǎng)絡(luò)信息含量豐富的云端儲備技術(shù)支持下，日常管理工作中每一名工作者都能夠及時(shí)利用個(gè)人終端數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)信息的查詢及跟蹤，監(jiān)理單位、建設(shè)單位同樣可以對于現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)查取證，及時(shí)跟蹤現(xiàn)場的實(shí)際施工進(jìn)度.施工管理者更是能夠借助于BIM技術(shù)的跟蹤，合理控制施工成本，實(shí)現(xiàn)施工過程中的效益管理.

2.3 BIM技術(shù)在工民建設(shè)計(jì)節(jié)能中的應(yīng)用

2.3.1 輔助工民建建筑物朝向.工民建在建設(shè)前需要考慮到建筑物的朝向問題，這主要是針對建筑物本身的通風(fēng)及采光條件而言.我國北方大部分地區(qū)冬季盛行西北風(fēng)，夏季則盛行東南風(fēng)，冬季日照時(shí)間較短，夏季日照時(shí)間則較長.在通風(fēng)及采光上，更需要針對這一特點(diǎn)進(jìn)行建筑物的朝向設(shè)計(jì).但在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，影響建筑物采光及通風(fēng)的因素遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只如此，設(shè)計(jì)中稍有疏忽就會導(dǎo)致建筑物建設(shè)完成后無法進(jìn)行整改.而利用BIM技術(shù)可有效解決這一難點(diǎn).在工民建建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，可以充分發(fā)揮BIM技術(shù)中的能耗分析技術(shù)，通過選擇不同方案，對比建筑物在不同朝向下的資源利用率及能量消耗，最終找到節(jié)能降耗效益最大化的方案.BIM技術(shù)中所獨(dú)有的自動(dòng)模型分析功能，能夠?qū)⒔ㄖO(shè)計(jì)模塊轉(zhuǎn)換為能量消耗模塊，在能量消耗模塊的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)工作者可以更好進(jìn)行能量消耗分析.

2.3.2 輔助工民建建筑物的形體選擇.通常，人們形成對于建筑物的第一印象就在于建筑物的形體.在建筑學(xué)中，建筑物的形體設(shè)計(jì)對于建筑節(jié)能同樣具有重要意義，形體設(shè)計(jì)對于實(shí)現(xiàn)建筑物本身的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性也具有深遠(yuǎn)影響.很多設(shè)計(jì)工作者通過塑造良好的建筑物體型以達(dá)到建筑節(jié)能降耗的目的.在日常的設(shè)計(jì)工作中，鑒于各地區(qū)的地形、氣候條件等方面的差異，往往需要根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的建筑形體，以此來滿足當(dāng)?shù)氐匦?、氣候條件等的需求.例如在山區(qū)的工民建筑中，可依據(jù)BIM技術(shù)，通過對建筑物的布局位置、布局方式，采用合理的山地地形建筑物選擇，可以有效實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能.又比如針對南方的濕熱天氣，可以通過BIM技術(shù)的實(shí)施，在形體上擴(kuò)大建筑物的開口面積、積極架構(gòu)建筑物底層，確保建筑物的內(nèi)部的通風(fēng)散熱，保持建筑物內(nèi)部的干燥性.又比如在某些干旱甚至沙漠地區(qū)，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)施，可有效利用建筑物的形體設(shè)計(jì)，如通過改變進(jìn)深及層高實(shí)現(xiàn)對陽光輻射的有效遮擋[5].

2.4 BIM技術(shù)在工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.4.1 可建立有效的項(xiàng)目樣板.利用BIM技術(shù)，可以建立有效的工民建項(xiàng)目樣板.通常在建筑設(shè)計(jì)中，都需要針對工程建設(shè)實(shí)際需要建立一定的基礎(chǔ)樣板，這些樣板需包含一些看似復(fù)雜但基礎(chǔ)性明確的信息.例如，針對工民建項(xiàng)目中的一些基本線型表示、節(jié)點(diǎn)符號表示、字號等，在利用這些基礎(chǔ)樣板的基礎(chǔ)上，可以針對工民建設(shè)計(jì)實(shí)際情況加以采用，大大提高設(shè)計(jì)效率.這些基礎(chǔ)項(xiàng)目樣板，同樣為圖紙?jiān)O(shè)計(jì)提供了一定的參考標(biāo)準(zhǔn)，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)能夠針對設(shè)計(jì)因素，具體因素具體分析，做好各環(huán)節(jié)的有效監(jiān)控.

2.4.2 進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì).工民建筑設(shè)計(jì)更加強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性及質(zhì)量安全性.一般來說，工民建設(shè)計(jì)都是為滿足既定的生產(chǎn)及生活要求，一旦發(fā)生設(shè)計(jì)缺陷，將給工程質(zhì)量及工程安全帶來不可估量的后果.因此，BIM技術(shù)的出現(xiàn)可有效防止人為主觀判斷缺失導(dǎo)致的工程質(zhì)量.在建筑物的實(shí)際結(jié)構(gòu)中，建筑物的梁板、受力筋、構(gòu)造柱等都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重中之重，在傳統(tǒng)方式下，許多結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)都需要遵循一定的應(yīng)力計(jì)算及經(jīng)驗(yàn)判斷，因此設(shè)計(jì)存在復(fù)雜的計(jì)算[6].BIM技術(shù)很好地解決了這一難點(diǎn)，針對受力承重構(gòu)件、現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以從實(shí)際需要出發(fā)，嚴(yán)格進(jìn)行設(shè)計(jì)方法、方案的選擇，對于不同構(gòu)件的功能、澆筑方式的選擇都可以嚴(yán)格進(jìn)行分析，最大限度地保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)力的發(fā)揮，有效減少不同力學(xué)因素的沖突.

2.4.3 實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)注的多樣性.傳統(tǒng)的施工圖設(shè)計(jì)中，針對于建筑結(jié)構(gòu)的標(biāo)注往往采用平法標(biāo)注，這在鋼筋標(biāo)注中應(yīng)用廣泛，由此而形成的鋼筋等平法標(biāo)注需要結(jié)合三視圖的形式，施工方需要將施工工藝轉(zhuǎn)換成抽象的三維形象，因而對于施工方的抽象思維、分析能力要求較強(qiáng)[7].而以BIM技術(shù)形成的建筑設(shè)計(jì)模型化，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)注樣式多角度、全方位的展示.在工民建設(shè)計(jì)施工繪圖中，通過三維空間展示，可以更加方便、快捷地提取相應(yīng)的關(guān)鍵性數(shù)據(jù)及重要信息.需要指出的是，BIM本質(zhì)上屬于一種物理模型，其中的數(shù)據(jù)更加強(qiáng)調(diào)完全數(shù)據(jù)性.因此，只有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的連接及吻合，采用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)規(guī)范，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)彼此間的正確轉(zhuǎn)換.

2.5 BIM技術(shù)在工民建電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.5.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟，實(shí)現(xiàn)專業(yè)建模.通過將電氣CAD施工圖紙導(dǎo)入BIM中的REVIT軟件中，可以根據(jù)設(shè)計(jì)圖例、建立自身的電氣組庫，最終使其成為三維的圖例模型.一般在項(xiàng)目建模上，BIM技術(shù)軟件同CAD具有一定的關(guān)聯(lián)性，其都是可以通過指令的輸入及輸出來完成全部的建模過程[7].設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際設(shè)計(jì)特點(diǎn)，在軟件中制定一些基本的繪圖模板，包括項(xiàng)目的基本設(shè)置，如線型、比例等的設(shè)置.針對不同標(biāo)識創(chuàng)建不同的線型表示.而在建模中，通過遵循既定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工民建行業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范，最終形成標(biāo)準(zhǔn)的建模圖紙[9].

2.5.2 可通過專業(yè)間協(xié)調(diào)，實(shí)行碰撞試驗(yàn).傳統(tǒng)的CAD二維設(shè)計(jì)中，線條的表示更加趨向于平面性.很多針對現(xiàn)場實(shí)際的內(nèi)容往往無法做到有效表達(dá)，特別是在復(fù)雜的地形條件限制下，設(shè)計(jì)中的工作難度隨之加大.例如在山地地形下的電纜敷設(shè)，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力的往往在于躲避實(shí)際地形中的障礙物，如其他工藝管道等[10].而通過BIM技術(shù)，利用其本身三維模型所具有的可視化特點(diǎn)，可進(jìn)行碰撞分析，以此解決同一專業(yè)不同電纜線、不同專業(yè)間管道的交叉沖突限制，為密集性建筑內(nèi)部配置也可以提供可靠施工方案.

2.5.3 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化，完成最終電氣施工圖.針對工民建的電氣專業(yè)出圖應(yīng)該包含動(dòng)力系統(tǒng)、電氣照明系統(tǒng)以及智能化的電氣系統(tǒng)應(yīng)用.此外還應(yīng)包含關(guān)于電氣機(jī)房、變電室及配電室的具體圖紙.利用BIM技術(shù)可具體分析實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)工程的整體優(yōu)化，有效確保電氣系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)性及密切配合性，實(shí)現(xiàn)最終出圖[11].

3 結(jié)語

結(jié)合BIM的技術(shù)特點(diǎn)可以了解到，BIM技術(shù)相對于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，在輔助工民建設(shè)計(jì)中的作用不容小覷.通過正確及合理應(yīng)用，輔助于建筑結(jié)構(gòu)、建筑電氣、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，能夠有效實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的高效、穩(wěn)定發(fā)展.同時(shí)，在未來的建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，其在引領(lǐng)設(shè)計(jì)變革，促進(jìn)建筑行業(yè)的高質(zhì)量、高安全性上，也必將提供強(qiáng)大的助力.

參考文獻(xiàn)：

〔1〕舒暢，劉堯遙.基于BIM的協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)改革探索——以吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院為例[J].低碳世界，2018（12）：31.

〔2〕王琛，趙敬杰，張嘉琳.基于BIM技術(shù)的工程造價(jià)發(fā)展分析[J].河北科技師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2018（04）：48-52.

〔3〕李燕.BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用策略[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（35）：105-106.

〔4〕程雄林.BIM技術(shù)在輔助工民建設(shè)計(jì)中的應(yīng)用初探[J/OL].河南建材，2018（06）：72-73.

〔5〕沈雯.基于BIM技術(shù)的施工階段成本控制管理[J].居舍，2018（35）：124.

〔6〕林煒.BIM技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用[J/OL].河南建材，2018（06）：46-47.

〔7〕孫亦珊.BIM技術(shù)在EPC總承包項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用研究[J].價(jià)值工程，2019，38（03）：182-184.

〔8〕楊傳光.基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)施工一體化應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2018（12）：226-228.

〔9〕劉茂華.論BIM技術(shù)在建筑設(shè)備系統(tǒng)工程中的應(yīng)用[J].綠色環(huán)保建材，2018（12）：220.

〔10〕馬超.探究建筑電氣設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的研究[J].綠色環(huán)保建材，2018（12）：63-64.

〔11〕汪烈.BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探索[J].綠色環(huán)保建材，2018（12）：70-71.