BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用初探

BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用初探

曹杰

曹杰

广东中人工程设计有限公司

摘要：建筑信息模型（BuildingInformationModel，简称BIM）技术是一种利用计算机进行辅助建筑设计时，直接对带有特性属性及信息的构件进行操作的技术。区别于传统的CAD设计需要通过线条的增减来模拟建筑设计，BIM技术包括了庞大的建筑设计数据库，具有建筑设计、构件设计、结构设计等功能，在建筑设计中发挥重大的作用。本文从建筑设计的角度出发介绍BIM技术在其中的应用。

关键字：BIM技术；建筑设计；应用

1、前言

BIM技术秉承着“虚拟建筑”设计的理念，替代传统的2DCAAD已经逐步成为计算机辅助设计的重要手段，也已经得到世界各国研究学者和行业内的广泛认可。而目前在我国，BIM技术尚处于刚刚起步的研究和应用阶段，对BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用还存有很大的不足，故此本文简要探究其应用特点。

2、BIM技术在“模拟建筑”设计中的优点

传统CAD系统的设计中存在很多弊端，例如设计图纸和绘制图纸需要耗费大量的人力和资源、设计不合理以及缺乏直观的交流。而BIM技术可以直接建立虚拟三维建筑模型，生产图纸和图表文档。通过直接设计三维结构来缩短设计图纸的时间、提高设计质量和效率。

2.1实现“模拟建筑”

传统的建筑设计通过平面图纸来表达，然后采用建模渲染得到效果图。建筑设计师的设计图纸可能和最终的效果图存在各种差异而难以完善和弥补。而BIM技术可以让建筑设计师轻松建立虚拟三维建筑模型，可以从多角度、多方位直观的感受到建筑外形、内部空间、结构设计等效果。在模拟建筑模型的设计中创作出来“所见即所得”的效果图，可以有效的对比多种设计结构之间的差异。这个优势可以大大的减少设计人员的工作量，降低设计时间并且拥有直观感受后，可以充分发挥出设计人员的想象力和创造力。通过此也可以让非专业人员直接感受到建筑内外部的空间结构和效果图，让业主、建筑方、设计方都可以参与其中。

2.2图纸和图表及文档的自动生成

在传统的2DCAD设计环境下，建筑设计师需要绘制大量的图纸，然后从平面图开始经过剖面、立面。发挥空间想象力在对图纸进行更改，这是一个繁杂冗余的工作，占用的设计师大量的时间和精力却不一定有好的结果。而BIM技术可以彻底改变这样的工作方式，虚拟建筑的核心不在是大量的图纸和文档说明，而是直观的三维模型，设计出合适的、满足要求的三维模型后，图纸和文档会直接从三维模型中生成。无论是剖面图、立面图还是平面图甚至是效果图等，设计师都可以再完成虚拟模型设计后利用BIM技术自动生成，不在需要大量的时间来想象和更改复杂的参数。同样的对模型的直接修改都会直观的反应到整个建筑设计中，在任意视图中的修改都会在其他视图中自动更新，随着设计上的修改而实时更新，这也大幅度的减轻了设计师的工作量，提高其工作效率。

2.3高级分析能力

BIM在虚拟环境下建立的模型会有相应的数据库和数据库管理系统，通过数据录入来对整个虚拟模型进行全面构建，在设计过程中设计师可以把控每一个细节和构件，全方位的观测整体效果。除此以外，BIM技术还可以对模拟建筑中的非图形信息进行提取，分析，倒入到模拟软件中，可以进行结构分析、热力性能分析、安全检验、能量分析等。把大量的数据分析过程交由计算机系统来完成，可以保障数据的准确性也可以降低设计师的工作量。

3、BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用

3.1BIM技术在绿色建筑中的应用

绿色建筑提倡节能环保，节能建筑的设计对于设计师来说需要各方面的支持，也是对设计师的一项巨大挑战，节能建筑的设计重要的方面就是降低建筑物能耗。建筑物能耗主要是建筑的造型、方位和结构形式决定的，这也是决定建筑物与外部环境的能量交换、通风状况、采光水平，这些决定了建筑能耗的三分之二以上。不同的建筑设计会有巨大的能耗差异，因此对建筑能耗起决定性作用的是建筑设计结构。这就要求设计师必须在设计阶段就要引入节能绿色环保的概念，提高建筑物节能技术。BIM技术正是可以解决这种是辅助建筑设计的基础，利用计算机技术可以让设计师在设计阶段对模拟建筑的能源消耗和生态进行计算和测评，得到关于节能信息的反馈从而进一步对结构设计进行优化和调整。BIM技术可以在设计时导入材料性能、属性、结构几何信息等，然后将模型导入到能量分析软件中即可以完成能量消耗分析这一过程。

3.2BIM技术在建筑中的光照分析

日照间距在建筑物的审核过程中是重要的衡量指标之一，也是整体规划的主要参考标准。尤其是不断增加的高层和超高层建筑带来的光照不足问题已经日益严峻。出来对整体规划作出改变外，改进光照分析也是可行措施之一。在利用BIM技术进行模拟建筑构造后，可以动态的模拟每天的日出日落与阴影遮蔽情况，以此来分析建筑之间的遮挡、建筑物与周围环境的影响等。实时动态的分析更可以在模拟建筑中显出出来光照变化、强度、范围、角度等生成动画形式以供参考。同时，由于光照对建筑物引起的过度暴晒问题也可以得到解决，除了遮蔽和反射的因素外，照射到建筑物上的日光能量可以具体的反应出来，以此确定建筑物在各个角度上的日光辐射量，减少日光暴晒度。更有甚者可以利用此来建立太阳能吸收装置来转化能量，实现绿色环保的概念。

3.3其他模拟分析

BIM技术还可以用在热量分析中，设置建筑物的位置区域、时间可以得到热量分部曲线、衰减增益效果、通风增益、内部环境增益等。利用对光照的分析，设计师还可以对建筑物内部空间照明不足的地方进行人工光源设置，直观的看到白天和夜间的照明效果图，有利于对照明方案的设计。对声音的分析也可以在BIM技术的支持一下得到解决，同样利用能量分析软件设定好声源，区域后利用声波的特性进行声音分析，回响、混响等结果可以一目了然，隔音、传播声音的强度等也可以呈现给设计师以供参考。

4、BIM技术在其他软件中的应用

BIM技术还具有一个最大的优势就可以和其他软件结合进行精确分析。例如纽约自由塔在设计时中用到的BIM技术和EnergyPlus软件结合进行最佳自然采光的设计和能量分析，确定了自由塔具有褶皱状的外表结构，和扭曲上升的建筑结构。还在自由塔的上方安装了风力发电机系统，利用高层建筑高处的风力能量进行发电供给给建筑内使用。BIM技术和CFD（ComputationalFluidDynaminc，计算流体动力学）的结合使设计师可以避免手动输入CFD软件中要求的各种边界条件、流体性能、软件模型等。利用BIM技术创建的虚拟模型通过IFC数据标准导入到CFD后，可以直省去上述步骤，让设计师可以对室内外空气流动状况进行分析。同样还可以对整体规划中的热环境、流体环境进行模拟，对内部的建筑物在空气流动性和热环境得到改善。

5、结论

本文在BIM技术的应用探讨上，介绍了BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用。利用BIM技术可以在设计环节建立模拟建筑来进行大量的研究分析，包括几何结构、材料、构件等，原本需要耗费大量时间的工作如今可以通过计算机来辅助完成。还可以通过BIM技术与其他软件的结合来进行其他领域的分析，例如环境保护、暖通工程等。这也大大的提高了工程师的工作效率。BIM技术在模拟建筑设计中已经越来越重要，应用越来越广泛，这是以后建筑设计发展的一项重要科技。

参考文献：

[1]王铮辉.BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用探究[J].建筑与规划设计.2014（16）

[2]赵昂.BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用初探[D].重庆大学.2006，6

[3]蒋剑峰.BIM技术在建筑方案设计中的应用研究[D].青岛理工大学.2012，6