BIM技术在辅助工民建设计中的应用分析

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　　 摘要：当今时代，随着科技、信息化的发展及应用，人类的数字化时代已到来.数字化时代的到来，同样为工民建的设计管理工作创造了条件.现今，基于信息建模的BIM技术在工民建设计中取得了良好的发展，建筑信息模型在告别传统工民建设计管理模式及结构的同时，更加丰富了设计人员的管理工作形式.本文对BIM技术在辅助工民建设计中的应用进行分析，以期促进工民建企业积极进行转型升级，提高自身发展.
　　 关键词：BIM技术;工民建;设计;应用分析
　　中图分类号：TU201.4  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）05-0112-03
　　 BIM技术有利于工民建的设计管理工作打破原有的信息壁垒，解除工民建设计中的孤岛限制，从而实现建筑各领域、各行业的有效沟通与协调发展.在BIM技术下，通过建立关于工民建中的虚拟立体模型，将工民建整个过程的建筑物设计、工程施工、建筑物运行，甚至建筑物的全寿命周期等集中整合在BIM的三维数据库中，可有效实现建筑信息的集成化.同样的，工程设计方、施工方、基础运营单位、业主方可以在BIM的平台下，互相配合，协同合作.在提高工作效率、促进管理规范化、节约资源及降低成本上具有重要意义[1].
　　1 BIM技术的发展概述
　　1.1 BIM技術概述
　　 BIM技术即建筑信息模型，简单地说，是关于建筑的一种计算机模型.在传统的建筑工程领域，如工民建等的设计上，往往采用计算机辅助进行建筑设计.随着电子计算机及互联网的飞速发展，传统的计算机辅助设计已无法满足当今信息化发展需求及人们对于建筑设计中特殊属性的需求，在这样的矛盾之下，BIM应运而生.目前，BIM技术已经在美国、欧洲、日本、新加坡等发达国家得到了广泛应用.[2]利用BIM技术可以根据建筑物的实际情况设计出具体的模型，而在这一模型基础上，我们可以更好地“走进”建筑物内部，通过其内部的模块操作实现建筑物运行过程等的一系列模拟，为建筑设计师提供有效的参考[3].因为模拟，可有效得到各种实测数据，其突出的优点在于仿真模拟所得到的数据，人们可以进行自我修改，自我完善，最终达到满意的质量及安全设计需求.
　　1.2 BIM技术的特点
　　 良好的设计需要完善的体制设立.在工民建的计算机辅助BIM技术设计中，尤其是在建筑物的安全性评估等方面，可以利用BIM技术为建筑设计提供可靠依据.BIM技术具有诸多优点，第一，具有良好的可视化优点，即将一个整体的建筑模型通过计算机呈现在人们面前，这种可视化使得建筑设计更加直观，通过直观性的了解，可以帮助设计人员明确设计方案中的优缺点，从而进行合理改进.第二，具有良好的模拟性特点，人们甚至可以“进入其中”，身临其境地进行建筑物内部漫游.第三，具有完善的管理体制，这主要是指利用BIM技术进行的建筑设计可以实现良好的协调性、优化性，借助于专用的打印工具实现建筑设计的出图.以上这些特点可以使得设计人员在工民建的设计中更加方便、快捷[4].
　　2 BIM技术在辅助工民建设计中的应用
　　2.1 BIM技术在建筑工程中的整体应用
　　 BIM技术在辅助工民建设计中的应用是多种多样的.其在工民建节能设计、结构设计、电气设计中都具有广阔的应用，利用其良好的物理性能、设计分析软件及程序可以实现对于建筑设计的全面控制.在现代化建筑设计中，BIM技术的发展无疑是设计史上的一大突破.其在未来建筑设计领域具有广阔的发展前景，其所具有的优势也更值得关注.BIM技术所具有的最大优势就在于其良好的仿真性，这主要是针对传统的计算机辅助设计而言.在传统的计算机辅助设计之下，虽然也可以借助于电子计算机中各类设计软件进行设计，但这种设计往往过多依赖于设计者的主观意识，而由个人主观意识得出的设计结果往往无法客观、真实地反映出设计作品的真实情况.利用BIM技术就能很好地解决这一问题，其本身所具有的仿真性可以对建筑设计进行仿真模拟，利用这些仿真模拟所形成的数据可以为设计方案提供因地制宜的规划.
　　2.2 BIM技术在工民建设计施工管理中的应用
　　2.2.1 实行现场布置、施工方案及工艺模拟.BIM技术所具有的良好模拟性特点，可以更好地服务于整个建筑工程设计的现场平面布置.利用BIM技术，在工民建建筑物的模型及相关建筑布置建立后，可利用BIM技术生成立体效果图进行实际设计的模拟，通过对设计方案进行可视化模拟，可最终找出最合理的方案组织.例如针对工民建设计施工管理中的土建工程，基础施工中的土方开挖、钢筋工程、钢结构施工工程等，BIM技术都可以对施工方案及施工工艺做出最优展示，以最大程度减少因设计主观因素上的错误判断，最终以最符合的设计施工条件对现场施工进行技术交底，提高施工效率的同时，又有利于实现施工管理过程的优化.
　　2.2.2 实现施工设计中质量、进度、成本的管理.通过BIM技术设计，可以连接移动终端设备做好对于工程设计中的质量控制.通过方便、快捷的数字化模型，在对数字化模型浏览的同时可以进行终端设备数据的输入，使施工过程中的质量控制充分、及时、有效的展示出来.在网络信息含量丰富的云端储备技术支持下，日常管理工作中每一名工作者都能够及时利用个人终端数据进行相关信息的查询及跟踪，监理单位、建设单位同样可以对于现场实际情况进行调查取证，及时跟踪现场的实际施工进度.施工管理者更是能够借助于BIM技术的跟踪，合理控制施工成本，实现施工过程中的效益管理.
　　2.3 BIM技术在工民建设计节能中的应用
　　2.3.1 辅助工民建建筑物朝向.工民建在建设前需要考虑到建筑物的朝向问题，这主要是针对建筑物本身的通风及采光条件而言.我国北方大部分地区冬季盛行西北风，夏季则盛行东南风，冬季日照时间较短，夏季日照时间则较长.在通风及采光上，更需要针对这一特点进行建筑物的朝向设计.但在实际的设计中，影响建筑物采光及通风的因素远远不只如此，设计中稍有疏忽就会导致建筑物建设完成后无法进行整改.而利用BIM技术可有效解决这一难点.在工民建建筑节能设计中，可以充分发挥BIM技术中的能耗分析技术，通过选择不同方案，对比建筑物在不同朝向下的资源利用率及能量消耗，最终找到节能降耗效益最大化的方案.BIM技术中所独有的自动模型分析功能，能够将建筑设计模块转换为能量消耗模块，在能量消耗模块的基础上，设计工作者可以更好进行能量消耗分析. 　　2.3.2 辅助工民建建筑物的形体选择.通常，人们形成对于建筑物的第一印象就在于建筑物的形体.在建筑学中，建筑物的形体设计对于建筑节能同样具有重要意义，形体设计对于实现建筑物本身的实用性、经济性也具有深远影响.很多设计工作者通过塑造良好的建筑物体型以达到建筑节能降耗的目的.在日常的设计工作中，鉴于各地区的地形、气候条件等方面的差异，往往需要根据实际情况选择不同的建筑形体，以此来满足当地地形、气候条件等的需求.例如在山区的工民建筑中，可依据BIM技术，通过对建筑物的布局位置、布局方式，采用合理的山地地形建筑物选择，可以有效实现建筑节能.又比如针对南方的湿热天气，可以通过BIM技术的实施，在形体上扩大建筑物的开口面积、积极架构建筑物底层，确保建筑物的内部的通风散热，保持建筑物内部的干燥性.又比如在某些干旱甚至沙漠地区，通过BIM技术的应用实施，可有效利用建筑物的形体设计，如通过改变进深及层高实现对阳光辐射的有效遮挡[5].
　　2.4 BIM技术在工民建结构设计中的应用
　　2.4.1 可建立有效的项目样板.利用BIM技术，可以建立有效的工民建项目样板.通常在建筑设计中，都需要针对工程建设实际需要建立一定的基础样板，这些样板需包含一些看似复杂但基础性明确的信息.例如，针对工民建项目中的一些基本线型表示、节点符号表示、字号等，在利用这些基础样板的基础上，可以针对工民建设计实际情况加以采用，大大提高设计效率.这些基础项目样板，同样为图纸设计提供了一定的参考标准，使得结构设计的各个环节能够针对设计因素，具体因素具体分析，做好各环节的有效监控.
　　2.4.2 进行结构构件的设计.工民建筑设计更加强调结构设计的稳定性及质量安全性.一般来说，工民建设计都是为满足既定的生产及生活要求，一旦发生设计缺陷，将给工程质量及工程安全带来不可估量的后果.因此，BIM技术的出现可有效防止人为主观判断缺失导致的工程质量.在建筑物的实际结构中，建筑物的梁板、受力筋、构造柱等都是建筑结构设计的重中之重，在传统方式下，许多结构构件的设计都需要遵循一定的应力计算及经验判断，因此设计存在复杂的计算[6].BIM技术很好地解决了这一难点，针对受力承重构件、现浇结构构件可以从实际需要出发，严格进行设计方法、方案的选择，对于不同构件的功能、浇筑方式的选择都可以严格进行分析，最大限度地保证结构构件应力的发挥，有效减少不同力学因素的冲突.
　　2.4.3 实现建筑结构标注的多样性.传统的施工图设计中，针对于建筑结构的标注往往采用平法标注，这在鋼筋标注中应用广泛，由此而形成的钢筋等平法标注需要结合三视图的形式，施工方需要将施工工艺转换成抽象的三维形象，因而对于施工方的抽象思维、分析能力要求较强[7].而以BIM技术形成的建筑设计模型化，可以实现标注样式多角度、全方位的展示.在工民建设计施工绘图中，通过三维空间展示，可以更加方便、快捷地提取相应的关键性数据及重要信息.需要指出的是，BIM本质上属于一种物理模型，其中的数据更加强调完全数据性.因此，只有实现数据间的连接及吻合，采用标准的设计规范，才能实现数据彼此间的正确转换.
　　2.5 BIM技术在工民建电气设计中的应用
　　2.5.1 优化设计步骤，实现专业建模.通过将电气CAD施工图纸导入BIM中的REVIT软件中，可以根据设计图例、建立自身的电气组库，最终使其成为三维的图例模型.一般在项目建模上，BIM技术软件同CAD具有一定的关联性，其都是可以通过指令的输入及输出来完成全部的建模过程[7].设计人员可以根据项目的实际设计特点，在软件中制定一些基本的绘图模板，包括项目的基本设置，如线型、比例等的设置.针对不同标识创建不同的线型表示.而在建模中，通过遵循既定的设计标准，工民建行业的设计规范，最终形成标准的建模图纸[9].
　　2.5.2 可通过专业间协调，实行碰撞试验.传统的CAD二维设计中，线条的表示更加趋向于平面性.很多针对现场实际的内容往往无法做到有效表达，特别是在复杂的地形条件限制下，设计中的工作难度随之加大.例如在山地地形下的电缆敷设，比较费时费力的往往在于躲避实际地形中的障碍物，如其他工艺管道等[10].而通过BIM技术，利用其本身三维模型所具有的可视化特点，可进行碰撞分析，以此解决同一专业不同电缆线、不同专业间管道的交叉冲突限制，为密集性建筑内部配置也可以提供可靠施工方案.
　　2.5.3 实现设计优化，完成最终电气施工图.针对工民建的电气专业出图应该包含动力系统、电气照明系统以及智能化的电气系统应用.此外还应包含关于电气机房、变电室及配电室的具体图纸.利用BIM技术可具体分析实现电气系统工程的整体优化，有效确保电气系统的整体协调性及密切配合性，实现最终出图[11].
　　3 结语
　　 结合BIM的技术特点可以了解到，BIM技术相对于传统设计拥有诸多优点，在辅助工民建设计中的作用不容小觑.通过正确及合理应用，辅助于建筑结构、建筑电气、建筑节能设计中，能够有效实现建筑设计的高效、稳定发展.同时，在未来的建筑设计领域，其在引领设计变革，促进建筑行业的高质量、高安全性上，也必将提供强大的助力.
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