浅谈参数化BIM建筑设计技术的应用及发展

浅谈参数化BIM建筑设计技术的应用及发展

何鉴尧

华南理工大学建筑设计研究院510641

摘要：如今，信息化科学技术发展迅速，建筑信息趋向于三维可视化甚至四维发展方向，并与建筑工程项目信息紧密结合，已经往工程管理方向发展。搭建建筑信息模型，已成为了目前建筑业发展的主要方向。伴随着BIM技术在国外发达国家的广泛应用，国内诸多建筑设计团队也积极引进BIM技术，利用有关软件进行三维建筑模型设计。笔者浅析参数化BIM建筑设计技术及在建筑机电设计中的应用前景。

关键词：参数化；BIM技术；建筑设计

引言：

现在，随着信息科学技术的不断发展，建筑信息化速度加快，BIM技术（建筑信息模型）已成为了目前建筑业的研究应用热点，由于其满足建筑工程项目三维深化设计要求，故得到了极大地推广与应用。在建筑施工阶段，经由构建信息模型，可开展碰撞检测、管线综合设计、预制件加工、工程量统计、系统平衡校核等工作。而在机电安装工程中，综合利用建筑信息模型的模拟性、协调性、可出图性与优化性，能优化空间布局。本文通过立足建筑信息模型角度，结合建筑机电设计，浅析BIM建筑设计技术在建筑设计中的应用，旨在指导工程实践，实现建筑业的可持续发展。

一、BIM技术的科学内涵

BIM技术上世纪90年代起源于欧洲，其基本思想是：在计算机上进行建筑设计时，不再是对线段、弧线、圆等基本图元进行操作，而是对带有属性信息的建筑构件进行操作。

美国国家BIM标准对BIM的定义为：BIM是一个三维数字化技术，是集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。BIM即"建筑信息模型"（BuildingInformationModeling），运用BIM技术，建筑师作设计的过程，就是建造一个真实建筑的过程。这个虚拟的建筑模型，包含了大量建筑材料和建筑构件特征等信息，是一个包含了建筑全部信息的综合电子数据库。在这样一个真实的智能的建筑模型中，建筑师可以任意的输出平面、剖面、立面，以及各种细部详图、建筑材料、门窗表，还可以输出预算报表、施工进度等等。

BIM技术可用于工程设计、施工、管理等各个阶段，属于一种有效的数据化工具。从其特点出发，主要表现在五个方面：（1）可视性，（2）协调性，（3）模拟性，（4）优化性，（5）可出图性。BIM技术应用于建筑工程设计、施工与管理，依托于三维数字技术，糅合了各个阶段的数据资料，包括规划、设计及建造与营运，共同孕育于3D模型中，完善了建筑物的整个生命周期。工作人员在应用该模型时，能获取完整精确的数据，指导项目设计师决策。各个阶段的各项工作搭载信息均融于建筑生命周期中，有助于将信息孤岛完全消除。而信息数据间的关联与互动，能有效预防信息流失。

二、BIM设计与传统设计的区别

传统的三维建筑设计与BIM技术的三维设计都可以完成建筑三维模型的设计，但相较于传统的三维模型BIM技术有很多的优点。BIM模型与传统的三维模型在完成建筑构建的空间尺寸与物理特性上，BIM模型则是一个参数化的信息模型。它可以在软件的支持下对模型的内部用料情况进行自动的统计，生成材料用料明细表，为BIM模型在后期的控制材料用料上提供重要依据。BIM模型还具有碰撞检查的功能，在设计成果交付前利用软件对内部进行碰撞检查，有效减少设计失误。BIM模型因是参数化信息模型，所以能够与最终生成的二维施工图建立对应的逻辑关系：即施工图的信息会随着模型内部某处信息的修改而完成修改，完全避免了对施工图纸进行反复修改以及对应信息的错误现象。

倘若将BIM技术的协同设计与传统的二维、三维建筑协同设计相比，能够很容易的看出BIM协同设计有着很大优势。传统的设计过程是各个专业设计人员分别单独完成对工程专业图纸的设计，往往建筑专业给出的设计图纸只是初步的设计，再由结构专业和设备专业的人员进行相关专业的设计，对建筑图进行结构构件布置以及设备安装的设计。倘若各专业间设计内容发生矛盾，则需要各设计专业协调会来进行问题调解，对问题进行修复，但仅凭协调会进行问题处理效率很低，有时冲突还要协商多方面的因素。

三、参数化BIM建筑设计技术应用的必要性

3.1外在推动

BIM技术对建筑设计的成本预算、场地分析、能量分析、能耗分析、规范验证、三维协调等方面都有着创新性的提高，在很多发达国家已经相当普及。合理的政策和良好的发展环境为BIM在建筑照明设计中的应用提供了可能性。越来越多的设计院正在将设计平台由二维CAD转向BIM。

3.2内在需求

除外在的推动力外，行业内在的需求也是很重要的影响。而探索内在需求应考虑建筑设计中存在哪些BIM可以解决的问题。

（1）图纸修改

BIM技术基于一个总体的信息模型，只要在任意视图中将模型修改，就会自动反映到所有的图纸中，使得设计师可以将更多的时间和精力用在设计上。

（2）信息化

信息是BIM技术的核心，与传统建模软件建立的模型相比，BIM模型最大特点就是携带信息。因此BIM模型也可以理解为一个信息库，可以提供实时可靠的报表清单，如果设计修改，报表中的信息也会随之自动修改，既省时省力，又保证设计的准确性。

（3）一体化

BIM模型包含了设计案中的信息，它既能像传统CAD设计那样出平面图，还可以直接渲染，或将模型导入到基于BIM技术的计算软件中，进行计算，实现设计出图、计算、渲染等相关步骤的一体化。

（4）三维化

BIM技术是一种全三维的技术，通过它可以向人们展现一个立体全面的虚拟环境，设计师可以看到每个区域的情况，以便发现问题及时修改方案，实质上提高了设计的质量。通过这种全三维的设计模式，可以直接看到系统模型，为设计的深入和之后的施工都提供了便利。

四、参数化BIM建筑设计技术在建筑机电设计中的应用

建筑机电工程施工阶段，其建筑信息的构建主要彰显在机电图纸深化设计之中。机电工程有较多的专业，存在较多的设备与管线，在施工上具有很大难度。充分利用参数化BIM建筑设计技术，可对机电工程进行深化设计，从工程实际情况出发，科学、合理布置管线。在项目开工阶段，工作人员在开展图纸深化设计作业时，可同步构建建筑信息三维模型，综合考虑各专业与项目进度要求与专业图纸，开展碰撞检查，并生成碰撞审核报告。以审核报告为依据，可对设计进行再优化，形成一套完善的、系统的管线综合设计方案。能综合排布机电管线、施工工序，预防工序冲突，避免出现返工等问题。应用BIM技术可开展漫游检查作业，对管道布置进行漫游，可观察机电管线整体效果，明确设备、机电管线与空间关系。

结束语：

建筑信息模型主要以建筑工程中各个专业信息数据为前提，参照建筑工程整体框架，构建三维立体模型，经由数字信息仿真进行建筑工程真实信息模拟，其具有可视性、优化性，能有效化解管线交叉矛盾，进行空间布局优化，已成为了广大建筑工作者研究的重要课题。目前，利用建筑信息模型已广泛应用于项目建筑机电设计中，并可完成整个建筑项目全生命周期信息化管理，已成为了全球建筑行业的里程碑技术。

参考文献

[1]关于公布首届工程建设BIM应用大赛获奖名单的通报[J].工程质量，2013（12）：89-92.

[2]李勇，管昌生.基于BIM技术的工程项目信息管理模式与策略[J].工程管理学报，2012（04）：17-21.

[3]黄亚斌.BIM技术在设计中的应用实现[J].土木建筑工程信息技术，2011.