BIM (Building Information Modeling, 建筑信息模型) 是一种工程数据模型, 这种基于三维数字技术的模型可以将建筑工程项目各相关信息汇成一体。美国学者率先提出建筑信息模型概念, 其主要是通过数字模型来设计、施工、运营并维护项目, 提升建筑领域数字化与信息化水平。如果将Auto CAD技术研发与应用当成建筑设计领域内的第一次革命 (计算机绘图取代人工绘图) , BIM技术则是这一领域内的二次革命, 因为该技术实质上是将建筑绘图从传统的多专业各种独立、分步骤绘图向计算机信息技术 (多专业共同绘图) 转变。也就是说, BIM技术实质上是某种全新型信息化管理技术, 通常应用于工程项目管理。建筑信息模型技术实施路径如图1所示。

在建筑工程项目设计中, 需要运用各方面的信息, 数据量十分庞杂, 且不少信息属于动态信息, 采用传统的设计方法进行整理存在一定的难度。如果一种新型技术可以实现对这些信息进行及时地收集整理, 使工程设计能够更加有效地运用这些庞杂的信息, 将会对建筑工程的设计和后期的合理施工产生重要的意义。BIM技术就是在这种背景下应用于建筑工程设计领域的。

BIM技术主要是通过构建数字化模型实现对建筑工程设计、施工、管理的一种先进技术, 其主要特征包括3个方面, 即信息集成化、信息传递性以及协同设计。

1) 信息集成化其主要包括设计过程的集成化与设计信息的集成化。

2) 信息传递性该特性是BIM技术的独有特点之一。也即是说, 当修改程序中的单个数据后, BIM系统自带的自动修复功能将会发生作用, 将修改信息传递至相应的图元。

3) 协同设计BIM技术充分发挥了设计、施工、管理之间的纽带作用, 并在这一过程中帮助工程的顺利实施提供详尽的数据支撑, 使工程建设更加趋于科学化、规范化。

从当前我国工程建设领域应用BIM技术的实际情况来看, 该技术在建筑工程领域的应用还存在以下不足。

1) 该软件大都是由国外软件商开发, 实现本土化的过程中还存在一些问题。

2) 软件对应用人员的专业素质要求较高, 我国还需要加大这方面人才的培养力度。

3) 软件模块之间连接不够顺畅, 数据共享、数据传递效率不高, 制约了BIM技术应用于建筑工程领域的发展。

尽管在传统建筑结构设计中探索运用了有关建筑信息模型, 但是该模型尚不完善, 相关模块的设置也不够合理, 影响了其功能的发挥。

建筑信息模型有关软件在建筑信息模型传播时始终被频繁提及, 足以说明相关软件的应用对建筑工程设计具有十分重要的意义, 建筑信息模型软件应用在建筑信息模型实践中同样属于最为普遍的一个突破口。在推动建筑信息模型认知与发展过程中, 软件开发商可谓是功不可没。不过与新型的BIM技术相比, 传统设计软件依然存在明显的分析与设计能力缺陷, 功能尚不够强大, 这似乎成为其无法逾越的鸿沟, 制约了其进一步的发展。

传统建筑工程设计领域内一个最典型的缺陷就是设计协同问题, 且设计协同问题与传统设计流程之间存在互相干扰, 这也是当前设计流程缺陷的主要原因, 现代设计协同发展因此受到明显制约。各专业在传统设计思维中的工作重点均有所不同, 各专业图纸的重点均为本专业设计内容, 关键节点图纸在各设计环节信息交流中成为现实制约, 这一环节不打通, 或打通质量不高, 会增加信息沟通与工作协同难度, 无法实时完成信息共享。特别是在单一专业设计变化条件下, 设计师沟通不及时会导致风险隐藏, 设计返工会因此而出现, 有时甚至会累及各专业设计的整体质量, 进度均有可能因此而受到严重影响。

当前, BIM技术在建筑结构设计中的应用主要集中在模型构建、建筑空间规划、建筑结构性能研究、钢结构建模等方面, 其具体应用情况如下。

BIM技术能通过真实构件有效表示出三维实体结构模型。和传统设计技术相比, BIM技术全面打破了CAD技术只可以完成平面信息传递这一现实瓶颈, 能通过建筑结构构件将结构整体、不同构件相互间关系直观地表达出来。设计实际结构时, 可以基于BIM技术、可视化技术来动态性的展示出结构变化, 在此基础上设计结构构件, 将合理、科学的结构方案设计成功, 将设计缺陷迅速调整, 对设计方案进行及时修改, 实现设计质量提升。

建筑设计的首要环节即为空间规划, 建筑地点选定条件下即应开始分析当地空间、地形, 如果基地地形比较复杂, 则更有必要分析地形结构。利用BIM技术分析建筑基地坡向、斜率、坡高等空间, 可以初步探索地形复杂区域建立建筑物的可行性, 奠定设计基础, 打通设计思路。利用GIS建模可以进行坡度分析, 模拟各项参数, 根据设计需要由各层面以各种视角展开分析、研究, 将系列性基础数据就此生成, 为未来设计提供具体的参考依据。完成地形探索条件下, 建筑物空间规划工作即可展开。通常有必要基于BIM技术来可视化分析建筑物的空间规划, 利用3D技术将建筑物立体化展示出来, 同时展开道路可视分析、规划可视度分析、室内视野分析等, 各类分析展开之前的前置环节是有关模型构建, 建立好相关模型后应利用BIM技术调试, 和各因素相结合进行统一考虑, 将最理想的空间规划模型建立成功。

本质来看, 建筑结构设计实质上并非简单排列建筑的各组成部分, 而是需要有机组合建筑物的各部分, 以此建立起可以相互支持的建筑整体, 为建筑结构整体牢固性、抗震性等达标提供保障, 因此很有必要分析建筑结构性能。BIM技术宜将有关性能分析软件设计出来, 并在软件内导入建筑信息模型数据, 以此将分析过程快速、准确地完成, 基于分析结果将设计缺陷迅速改变, 实现建筑结构设计质量提升。

伴随建筑工程持续发展, 建筑工程日益呈现出大空间、大跨度发展趋势, 这也逐步增大了钢结构的应用数量与规模。钢结构链接、强化件数量众多, 布置极广, 钢结构设计难度因此明显增大。基于BIM技术, 则能在计算钢结构梁高度基础上专门设计所有连接件, 参数化处理这些连接件, 基于BIM技术参数共享则能有效控制好钢结构中连接件 (种螺栓等) 间距与数量, 如果有新连接件构建, 设计师无需进行重复设计工作, 仅需对有关参数进行调整就能实现新连接件设计;基于BIM技术, 设计师同样可以将加强件的大样图轻松绘制成功, 满足加强件的设计与制作需要。而从钢结构施工角度来看, BIM技术能够有效简化技术人员的工作量, 让其仅需基于设计位置全能完成加强件部位设计, 钢结构的设计缺陷因此可以被全面规避。

综上所述, 随着我国经济社会的不断发展, 在建筑设计中应用先进技术的能力逐渐增强。把BIM技术引入建筑设计中, 对于提升我国建筑工程设计水平、提高我国建筑工程的整体质量都具有十分重要的现实意义。从我国目前的实际情况来看, BIM技术已经具有了较为成熟的系统化环境, 作为建筑工程设计师, 应当充分把握建筑设计的相关要求, 同时熟练掌握BIM相关技术规范, 将两者进行有机融合, 唯有如此, 才能实现我国建筑设计的科学化、规范化水平, 建设高水平、高质量的建筑工程。