以BIM技术为基础的民用建筑设计研究

以BIM技术为基础的民用建筑设计研究

李琦

湖北建科国际工程有限公司  湖北武汉430200

摘要：随着科技技术的发展，各行各业都逐渐智能化。建筑设计也不例外，逐渐利用科学的建筑信息管理模式来进行工作。基于此，文章根据BIM技术的应用特征，探讨了BIM技术在民用建筑设计领域中的应用。

关键词：民用建筑；BIM技术；设计

建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）。基于全面收集和整理与建筑相关的信息，BIM技术以创建高度逼真的建筑模型为手段，对工程建筑信息进行精细化、系统化分析。特别是在民用建筑设计领域，BIM技术展示出巨大潜力和广阔前景。

一、BIM技术概念与理念

作为一种基于数字化、集成化和协同化的建筑设计与管理方法，BIM技术涉及了多个方面的内容与理念。从概念上来说，它强调获取、存储和共享建筑项目全生命周期中的各种数据信息，并通过可视化、模拟和分析等手段来提高决策效率。从理论上看，BIM技术倡导着整合设计与施工、运营与维护等环节，以促进团队间的沟通交流和协同作业[1]。从实践角度而言，BIM技术还包括了软件工具的选择与使用、标准规范的制定与遵循、人员培训与能力提升等方面。此外，BIM技术还涉及到法律法规、政府政策以及市场需求等因素对其推广应用所带来的影响。

二、BIM技术的应用特征

（一）模拟性

①BIM技术可以将各个相关方的数据集成到一个统一的平台上，在此基础上进行全面而精确的建筑模型构建。这种综合性的数据管理系统使得信息共享更加高效，降低了信息传递错误率，并且减少了重复工作。

②借助于虚拟仿真技术，使用者可以对建筑物进行动态展示和交互操作，实时查看不同材料、光照条件、结构形式等因素对于整体效果的影响。通过这种模拟性的手段，设计师可更好地预测建筑物在不同使用场景下的运行状况，及时调整设计方案以满足不同需求。

（二）可视化

①BIM技术所提供的可视化功能允许设计师将建筑项目从概念阶段到最终实施阶段进行全方位地展示与分析。通过3D模型和虚拟现实等工具，建筑师将整个建筑项目以高度逼真的方式呈现给相关利益相关者，如业主、投资者甚至公众。这种直观且沉浸式的体验有助于各方更好地理解设计意图，并为决策提供更准确和可靠的依据。

②在民用建筑设计中，可视化的应用特征还体现在对空间布局、材料选择及施工流程等方面的详细展示上。借助BIM技术，建筑师能够在设计过程中实时查看和调整建筑元素的各项参数和属性，包括尺寸、比例、材料特性等。这种直观且动态的可视化分析有助于优化设计方案，提高空间利用效率，并确保最终建筑产品与预期目标相一致。

（三）协调性

①在民用建筑设计中，涉及到众多专业领域，如结构、机电、给排水等。每个专业都有其独立的设计需求和标准，因此需要通过BIM技术来实现多学科之间的协同工作。通过将各个专业团队的模型集成到一个共享平台上，实时查看并分析模型之间的冲突或不一致之处，并及时解决问题。这种全面而准确的协调可帮助提高整体设计质量，减少后期施工过程中可能出现的错误和重复工作。

②在民用建筑项目中每个构件之间需要保持良好的协调性。例如，墙体与门窗的连接、地板与楼梯的衔接等。通过BIM技术，可以在设计过程中对各个构件进行精确的定位和模型对齐，确保它们之间的协调一致性。这种精细化的构件协调有助于提高建筑结构的稳定性和安全性，同时提供更加舒适和符合使用者需求的室内环境。

③在民用建筑项目从设计到施工的整个过程中，需要保持设计意图和实际施工之间的协调性。BIM技术可以将设计模型与施工进度计划相结合，使得设计团队和施工团队能够共享信息并实时更新。通过这种方式，在施工过程中及时发现并解决可能出现的问题，避免因为设计缺陷或误差导致延期或额外成本。

三、BIM技术在民用建筑中的设计策略

（一）科学评估建材用量

①BIM技术可以帮助设计师更准确地计算各种建材在民用建筑中的使用量。通过对建筑模型进行精细化分析，避免因为误差或者估算不准而导致浪费或者不足。例如，在计算水泥、砖块等常见建材的用量时，传统方法通常会基于经验公式进行估算，但是往往会出现与实际情况并不完全符合的问题。而借助于BIM技术，设计师可以更加精确地根据具体情况进行计算，降低建材的浪费量。

②BIM技术还可以帮助设计师分析建筑模型中的结构和构造特点，进行建材用量的优化。通过对建筑模型的结构进行三维分析和评估，发现潜在的问题并提出改进建议。例如，在设计混凝土框架结构时，BIM技术可以提供详细的结构信息，并根据力学原理进行模拟计算，以确定合理且经济高效的建材使用方案。这样不仅能够节约成本，还能确保民用建筑的安全性和可持续性。

③在考虑民用建筑的功能性需求时，BIM技术也能够为设计师提供有益信息。例如，在规划公共区域或者办公空间时帮助确定人流密度、座位布局等因素，从而准确预测所需建材数量。同样地，在室内设计中，通过对家具摆放、墙壁颜色等因素进行仿真模拟与评估，在满足美观要求同时避免过度装修所产生不必要浪费上也起到了积极作用。

（二）优化结构设计

①在使用BIM技术进行结构设计时，可以通过建模和仿真分析来获取准确而详尽的数据。这些数据包括建筑材料的特性、单位负载承载能力、地震响应等信息。设计者借助这些数据，使用各种算法和模型来生成多个可能的结构方案，并根据不同目标（如最小材料消耗、最大空间利用率等）进行评估[2]。

②BIM技术还提供了卓越的协作平台，使得多个参与者（包括设计师、工程师、施工方等）能够实时交流和共享信息。通过这种协作方式，设计团队可以共同探讨和优化结构设计方案，实现更高效、更可靠的结果。此外，BIM技术还能帮助设计团队更好地预测和解决潜在的结构问题，减少施工过程中的错误和不必要的修正。

（三）3D可视化协同设计

通过3D模型的创建和展示，设计团队可以更加直观地理解和沟通设计意图，并且能够实时进行多方位的交流与讨论。此外，借助协同设计平台，各个相关专业人员可以在同一场景中进行实时协作，以便更好地解决潜在问题、优化设计方案并最终实现协同创新。

①需要创建准确、精细的三维模型。通过引入信息丰富的BIM构件库及参数化建模工具，高效地构建具备几何形状、尺寸、材料属性等全面信息的三维模型。

②在三维模型上添加各种专业信息（如结构、给排水、电气等），实现多学科知识的集成与共享。这样一来，在设计过程中可更早地发现并解决不符合规范要求、冲突等问题，避免在施工阶段引发延期和额外成本。

③在3D可视化协同设计中，借助虚拟现实（VR）和增强现实（AR）等技术手段，将设计模型直观地呈现给相关利益相关者，提高沟通效率、降低误解和误导的风险。

（四）信息动态关联

①BIM技术通过数字化建模过程中对各种参数、属性以及关系进行准确录入和管理，在设计阶段就能够全面捕捉到各种元素间的丰富关联性。例如，结构设计师通过BIM软件对结构体系进行三维建模，将其与其他相关专业（如电气工程、给排水工程等）进行连接。在修改结构设计时，系统会自动更新所有依赖于此结构的相关信息，保证了整个项目各个专业之间的协调一致性。

②通过BIM技术，设计人员可将建筑模型细化为不同的构件并赋予其属性和参数。这些构件之间存在着完整而准确的信息链路，在进行任何修改时，系统会自动更新相关构件以保持一致性。这意味着当一个构件被修改时，其他与其相关的构件也会随之改变，从而避免了传统手工绘图时因修改而需要大量重复劳动的情况。

结束语：BIM技术具有模拟性、可视化、协调性等应用特征，在民用建筑设计领域中已得到广泛认可。

参考文献

[1]蓝洪春,董伟强,朱明明等.BIM技术在民用建筑设计中的应用[J].中国高新科技,2021(10):67-68.

[2]魏欣,刘熠.民用建筑设计BIM应用实践与反思[J].湖北工业大学学报,2021,36(04):91-94.