基于BIM和虚拟现实技术的建筑工程设计优化

来源:用户上传      作者:

　　【摘 要】BIM（建筑信息模型）技术是结合虚拟现实、计算机辅助设计和计算机仿真的技术。算法利用三维建模实现施工流程的动态化管理，从而优化施工方案，对保证施工经济性及科学性具有重要的意义，文章对基于BIM及虚拟现实技术的建筑工程优化进行分析。
　　【关键词】BIM;虚拟现实技术;建筑工程优化
　　引言
　　建筑信息模型或建筑信息管理都是将建筑工程项目中的信息数据作为基础，创建三维建筑模型，利用数字信息仿真模拟建筑物中的真实信息。其主要优势就是信息完善性、一致性、可视化、模拟性、协调性等，其在建筑工程项目设计、施工到运营中贯穿，有效使用能够提高工程的经济效益。比如，使用BIM技术能够使建筑工程项目设计效率及质量得到提高，使施工过程中返工率得到降低，从而使施工工期能够顺利的开展，有效节约项目资金。总体来说，BIM（Build-ingInformation Modeling建筑信息模型）技术优势主要包括三维可视化，可模拟及可出图。所以，将传统建筑工程技术中的问题作为基础，分析BIM技术与虚拟现实技术在建筑工程设计优化中的使用具有重要的现实意义。
　　1BIM技术和虚拟施工概述
　　1.1BIM技术概述
　　目前，国内外对BIM定义各有不同，一般都表示为BIM也就是建筑信息模型，基于三维数字，利用数字式表述建筑物理特征及功能特征，并且使建筑工程项目中的各种信息功能数据模型相互聚集。BIM技术的主要特点就是信息完整性及数据一致性，BIM会通过数字方式保存建筑项目实施过程中的信息，并且使其到同一数据库中存储，对信息资源共享和更新的实现是非常有利的;另外，利用BIM能够使各个数据创建实时联系，管理人员通过多种方式更改数据，从而提高工作效率，保证工程质量。
　　1.2虚拟施工概述
　　虚拟施工是指将计算机技术作为基础，结合参数化设计、虚拟现实、结构仿真及计算机辅助技术等，从物、财和人等方面实现全真环境的三维模拟，以此生成可控制、无破坏、小耗费及低风险的试验方法，从而使施工水平得到提高，对施工成本进行控制，避免出现施工事故。在实现虚拟施工过程中具有两个重要的技术，第一种为施工组织技术，第二种就是碰撞检测试验。施工组织技术就是结合施工过程中的施工组织计划，通过最小投入换得最大经济效益。在此环节中被划分成为3个层次，其一，实现施工组织总体设计;其二，实现单位工程施工设计;其三，实现分布工程施工设计。碰撞检测为实现三维图像处理过程中的主要问题，一般碰撞检测算法包括空间分解法及层次包围盒。此两种算法是指使整体虚拟空间划分成为多单元格，要求小单元格体积相同，在进行测算的过程中只需要测试相同单元格及几何对象。
　　2BIM技术在建筑工程设计中的应用优势
　　2.1信息化功能的提供
　　BIM技术具备有信息化功能的一个主要原因便是BIM模型能够为工程设计师提供大量的信息以及数据，而BIM模型的一个最大优势便是其携带的信息非常真实并且安全可靠，由此一来建筑工程设计工作效率便会获得大幅度提升[1]。如果发现有错误的出現，其他相关信息也需要进行修改，此时BIM技术能够自动展开修改工作，因此通过BIM技术传递出来的数据信息具备有非常高的精准性以及真实性，设计师可以放心拿这些数据来进行使用。
　　2.2可以对图纸展开修改工作
　　在任何一项建筑工程中设计工作都是必不可少的一部分，而不管在对任何建筑工程展开设计工作时，都不可避免地会出现要对图纸进行修改的现象，这是在设计工作中必然会经历的一种现象，而将BIM技术应用到建筑工程设计中可以使图纸修改次数得到控制，因为借助BIM技术能够将原本设计好的图纸成功地转化成为设计信息数据[2]。如此一来一旦人们对设计图纸展开修改，接下来的部分便会实现自动修改，这样很大程度上提高了设计师的实际工作效率，减少了设计时在对图纸进行修改工作时遇到的压力，让设计师可以有更多的时间来完善图纸设计，提升建筑工程设计质量
　　3建筑工程设计优化分析
　　3.1工程质量控制
　　工程质量为建筑行业所重视的核心问题，对工程质量造成影响的不确定因素较多，具有较强的隐蔽性。另外，工程质量管理时间周期比较长，属于动态过程。BIM结合虚拟现实技术能够有效解决目前工程质量问题，从而使工程质量管理效率得到提高。BIM与虚拟现实技术本身就是数据共享平台，占据建筑生命全周期的各阶段中。其能够便于计算建筑构件信息及设备信息的工程量、工程造价预估及建筑材料采购及管理。系统实现建筑工程全省民光周期信息及文档资料的统一管理，变更及时反馈相应专业人员，解决工作职责混乱的问题。从设计到施工过程中的数据信息都会在构件变化过程中实时的更新，工程预算实现造价数据表格，方便工程的调用。
　　3.2结构构件的自动布置
　　建筑设计在BIM平台中是通过三维可视化方式展现的。建筑模型包括具备建筑造型全部构件模型、不同局部做法及各部件精准的关系等。建筑设计模型结构内容为结构设计师重视的内容，基于BIM的建筑模型具备模型构件全部信息，其主要包括构件类别、种类，利用类别信息实现模型是否为墙体、窗户、门及其他等判断，种类信息确定模型类型，比如墙体是否为混凝土或者砖。以数据存储和访问接口的模型类别信息及种类信息，快速实现门、窗及非承重墙的过滤，实现结构构件的提取。通过信息过滤及判断的竖向结构构建混凝土柱。每根柱子都具有确定给空间坐标相互对应，所以利用柱子空间坐标能够对每根柱子空间位置进行确定，使全部柱子都在水平平面中投影，每根柱子投影属于矩形，选择矩形中心点作为柱子空间坐标，使三维空间框架梁自动布置转变到二维平面空间中的空间布局设计[3]。遍历次梁、框架梁及板中的每个元素，并且实现BIM平台调用，实现梁和板模型的创建，根据拓扑约束关系及尺寸关系实现全部框架梁模型的设计，将其作为基础实现次梁模型的生成，最后以建筑面层实现结构楼板模型的生成。
　　3.3材料用量统计模块
　　在建筑模型及结构模型基本完整的背景下，需要的建筑材料为业主最终是的问题。在传统工作流程中，工程材料使用量都是在完成施工图之前根据估算及概算指标、经验实现计算，其结果和实际具有较大的差别[4]。那么可以将三维建筑信息模型作为基础，创建BIM平台，对建筑构件物理量数据直接计算。材料统计过程是将完整三维设计模型作为基础，此模型主要包括建筑工程全部构件，其属于现实结构部分的模拟，基于三维设计对统计构件类型和统计条目进行确定，之后对全场景模型进行遍历，将满足条件模型进行过滤，提取模型属性信息，写入到Excel文件中，最终到统计文件中保存。在统计类别界面中的在统计类别选项中能够选择需要统计的类别，比如梁、墙、钢筋等构件。
　　结束语
　　总而言之，BIM技术应用到建筑工程设计优化中，能够使建筑工程整体工作效率得到提高，从而实现不同阶段及专业之间的无缝沟通，对整体建筑行业和我国整体发展都具有重要意义。
　　参考文献：
　　[1]明亮.BIM技术在建筑工程设计中的应用分析[J].北方建筑，2018，3（05）：22-25.
　　[2]蒋爱明，黄苏.BIM虚拟施工技术在工程管理中的应用[J].施工技术，2014，43（15）：86-89.
　　[3]刘立军.BIM技术在建筑工程设计中的优势及应用探析[J].中国新技术新产品，2017（12）：98-99.
　　[4]刘志强，黄立鹏.BIM技术在建筑工程设计中的应用[J].工程技术研究，2017（04）：209-210.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14951009.htm