崔小栓

【摘 要】BIM（建筑信息模型）技術(shù)是結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)、計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)仿真的技術(shù)。算法利用三維建模實(shí)現(xiàn)施工流程的動態(tài)化管理，從而優(yōu)化施工方案，對保證施工經(jīng)濟(jì)性及科學(xué)性具有重要的意義，文章對基于BIM及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的建筑工程優(yōu)化進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】BIM;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);建筑工程優(yōu)化

引言

建筑信息模型或建筑信息管理都是將建筑工程項(xiàng)目中的信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，創(chuàng)建三維建筑模型，利用數(shù)字信息仿真模擬建筑物中的真實(shí)信息。其主要優(yōu)勢就是信息完善性、一致性、可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性等，其在建筑工程項(xiàng)目設(shè)計、施工到運(yùn)營中貫穿，有效使用能夠提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。比如，使用BIM技術(shù)能夠使建筑工程項(xiàng)目設(shè)計效率及質(zhì)量得到提高，使施工過程中返工率得到降低，從而使施工工期能夠順利的開展，有效節(jié)約項(xiàng)目資金?？傮w來說，BIM（Build-ingInformation Modeling建筑信息模型）技術(shù)優(yōu)勢主要包括三維可視化，可模擬及可出圖。所以，將傳統(tǒng)建筑工程技術(shù)中的問題作為基礎(chǔ)，分析BIM技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑工程設(shè)計優(yōu)化中的使用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1BIM技術(shù)和虛擬施工概述

1.1BIM技術(shù)概述

目前，國內(nèi)外對BIM定義各有不同，一般都表示為BIM也就是建筑信息模型，基于三維數(shù)字，利用數(shù)字式表述建筑物理特征及功能特征，并且使建筑工程項(xiàng)目中的各種信息功能數(shù)據(jù)模型相互聚集。BIM技術(shù)的主要特點(diǎn)就是信息完整性及數(shù)據(jù)一致性，BIM會通過數(shù)字方式保存建筑項(xiàng)目實(shí)施過程中的信息，并且使其到同一數(shù)據(jù)庫中存儲，對信息資源共享和更新的實(shí)現(xiàn)是非常有利的;另外，利用BIM能夠使各個數(shù)據(jù)創(chuàng)建實(shí)時聯(lián)系，管理人員通過多種方式更改數(shù)據(jù)，從而提高工作效率，保證工程質(zhì)量。

1.2虛擬施工概述

虛擬施工是指將計算機(jī)技術(shù)作為基礎(chǔ)，結(jié)合參數(shù)化設(shè)計、虛擬現(xiàn)實(shí)、結(jié)構(gòu)仿真及計算機(jī)輔助技術(shù)等，從物、財和人等方面實(shí)現(xiàn)全真環(huán)境的三維模擬，以此生成可控制、無破壞、小耗費(fèi)及低風(fēng)險的試驗(yàn)方法，從而使施工水平得到提高，對施工成本進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)施工事故。在實(shí)現(xiàn)虛擬施工過程中具有兩個重要的技術(shù)，第一種為施工組織技術(shù)，第二種就是碰撞檢測試驗(yàn)。施工組織技術(shù)就是結(jié)合施工過程中的施工組織計劃，通過最小投入換得最大經(jīng)濟(jì)效益。在此環(huán)節(jié)中被劃分成為3個層次，其一，實(shí)現(xiàn)施工組織總體設(shè)計;其二，實(shí)現(xiàn)單位工程施工設(shè)計;其三，實(shí)現(xiàn)分布工程施工設(shè)計。碰撞檢測為實(shí)現(xiàn)三維圖像處理過程中的主要問題，一般碰撞檢測算法包括空間分解法及層次包圍盒。此兩種算法是指使整體虛擬空間劃分成為多單元格，要求小單元格體積相同，在進(jìn)行測算的過程中只需要測試相同單元格及幾何對象。

2BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1信息化功能的提供

BIM技術(shù)具備有信息化功能的一個主要原因便是BIM模型能夠?yàn)楣こ淘O(shè)計師提供大量的信息以及數(shù)據(jù)，而BIM模型的一個最大優(yōu)勢便是其攜帶的信息非常真實(shí)并且安全可靠，由此一來建筑工程設(shè)計工作效率便會獲得大幅度提升[1]。如果發(fā)現(xiàn)有錯誤的出現(xiàn)，其他相關(guān)信息也需要進(jìn)行修改，此時BIM技術(shù)能夠自動展開修改工作，因此通過BIM技術(shù)傳遞出來的數(shù)據(jù)信息具備有非常高的精準(zhǔn)性以及真實(shí)性，設(shè)計師可以放心拿這些數(shù)據(jù)來進(jìn)行使用。

2.2可以對圖紙展開修改工作

在任何一項(xiàng)建筑工程中設(shè)計工作都是必不可少的一部分，而不管在對任何建筑工程展開設(shè)計工作時，都不可避免地會出現(xiàn)要對圖紙進(jìn)行修改的現(xiàn)象，這是在設(shè)計工作中必然會經(jīng)歷的一種現(xiàn)象，而將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑工程設(shè)計中可以使圖紙修改次數(shù)得到控制，因?yàn)榻柚鶥IM技術(shù)能夠?qū)⒃驹O(shè)計好的圖紙成功地轉(zhuǎn)化成為設(shè)計信息數(shù)據(jù)[2]。如此一來一旦人們對設(shè)計圖紙展開修改，接下來的部分便會實(shí)現(xiàn)自動修改，這樣很大程度上提高了設(shè)計師的實(shí)際工作效率，減少了設(shè)計時在對圖紙進(jìn)行修改工作時遇到的壓力，讓設(shè)計師可以有更多的時間來完善圖紙?jiān)O(shè)計，提升建筑工程設(shè)計質(zhì)量

3建筑工程設(shè)計優(yōu)化分析

3.1工程質(zhì)量控制

工程質(zhì)量為建筑行業(yè)所重視的核心問題，對工程質(zhì)量造成影響的不確定因素較多，具有較強(qiáng)的隱蔽性。另外，工程質(zhì)量管理時間周期比較長，屬于動態(tài)過程。BIM結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠有效解決目前工程質(zhì)量問題，從而使工程質(zhì)量管理效率得到提高。BIM與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身就是數(shù)據(jù)共享平臺，占據(jù)建筑生命全周期的各階段中。其能夠便于計算建筑構(gòu)件信息及設(shè)備信息的工程量、工程造價預(yù)估及建筑材料采購及管理。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)建筑工程全省民光周期信息及文檔資料的統(tǒng)一管理，變更及時反饋相應(yīng)專業(yè)人員，解決工作職責(zé)混亂的問題。從設(shè)計到施工過程中的數(shù)據(jù)信息都會在構(gòu)件變化過程中實(shí)時的更新，工程預(yù)算實(shí)現(xiàn)造價數(shù)據(jù)表格，方便工程的調(diào)用。

3.2結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自動布置

建筑設(shè)計在BIM平臺中是通過三維可視化方式展現(xiàn)的。建筑模型包括具備建筑造型全部構(gòu)件模型、不同局部做法及各部件精準(zhǔn)的關(guān)系等。建筑設(shè)計模型結(jié)構(gòu)內(nèi)容為結(jié)構(gòu)設(shè)計師重視的內(nèi)容，基于BIM的建筑模型具備模型構(gòu)件全部信息，其主要包括構(gòu)件類別、種類，利用類別信息實(shí)現(xiàn)模型是否為墻體、窗戶、門及其他等判斷，種類信息確定模型類型，比如墻體是否為混凝土或者磚。以數(shù)據(jù)存儲和訪問接口的模型類別信息及種類信息，快速實(shí)現(xiàn)門、窗及非承重墻的過濾，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的提取。通過信息過濾及判斷的豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)建混凝土柱。每根柱子都具有確定給空間坐標(biāo)相互對應(yīng)，所以利用柱子空間坐標(biāo)能夠?qū)γ扛涌臻g位置進(jìn)行確定，使全部柱子都在水平平面中投影，每根柱子投影屬于矩形，選擇矩形中心點(diǎn)作為柱子空間坐標(biāo)，使三維空間框架梁自動布置轉(zhuǎn)變到二維平面空間中的空間布局設(shè)計[3]。遍歷次梁、框架梁及板中的每個元素，并且實(shí)現(xiàn)BIM平臺調(diào)用，實(shí)現(xiàn)梁和板模型的創(chuàng)建，根據(jù)拓?fù)浼s束關(guān)系及尺寸關(guān)系實(shí)現(xiàn)全部框架梁模型的設(shè)計，將其作為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)次梁模型的生成，最后以建筑面層實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)樓板模型的生成。

3.3材料用量統(tǒng)計模塊

在建筑模型及結(jié)構(gòu)模型基本完整的背景下，需要的建筑材料為業(yè)主最終是的問題。在傳統(tǒng)工作流程中，工程材料使用量都是在完成施工圖之前根據(jù)估算及概算指標(biāo)、經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)計算，其結(jié)果和實(shí)際具有較大的差別[4]。那么可以將三維建筑信息模型作為基礎(chǔ)，創(chuàng)建BIM平臺，對建筑構(gòu)件物理量數(shù)據(jù)直接計算。材料統(tǒng)計過程是將完整三維設(shè)計模型作為基礎(chǔ)，此模型主要包括建筑工程全部構(gòu)件，其屬于現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)部分的模擬，基于三維設(shè)計對統(tǒng)計構(gòu)件類型和統(tǒng)計條目進(jìn)行確定，之后對全場景模型進(jìn)行遍歷，將滿足條件模型進(jìn)行過濾，提取模型屬性信息，寫入到Excel文件中，最終到統(tǒng)計文件中保存。在統(tǒng)計類別界面中的在統(tǒng)計類別選項(xiàng)中能夠選擇需要統(tǒng)計的類別，比如梁、墻、鋼筋等構(gòu)件。

結(jié)束語

總而言之，BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑工程設(shè)計優(yōu)化中，能夠使建筑工程整體工作效率得到提高，從而實(shí)現(xiàn)不同階段及專業(yè)之間的無縫溝通，對整體建筑行業(yè)和我國整體發(fā)展都具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]明亮.BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].北方建筑，2018，3（05）：22-25.

[2]蔣愛明，黃蘇.BIM虛擬施工技術(shù)在工程管理中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2014，43（15）：86-89.

[3]劉立軍.BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的優(yōu)勢及應(yīng)用探析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（12）：98-99.

[4]劉志強(qiáng)，黃立鵬.BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2017（04）：209-210.