BIM技术在住宅建筑设计及施工应用研究.pdf

建筑技术 Construction&Decoration建筑与装饰2023年8月下 145BIM技术在住宅建筑设计及施工应用研究张日林山东高速资源开发管理集团 山东 济南 250000摘 要 现阶段，BIM技术在住宅建筑设计及施工中的应用价值日益凸显。文中通过分析住宅建筑设计中的普遍问题，从场地分析及建筑策划、模型维护与协同、可视化设计与方案论证、性能分析及工程量统计等方面对BIM技术的具体应用进行了阐述，并总结了BIM技术在施工阶段的应用，以期为同类住宅建筑设计及工程施工管理工作的优化展开提供参考。关键词 BIM技术；住宅建筑；设计；施工Research on Application of BIM Technology in Residential Building Design and ConstructionZhang Ri-linShandong Hi-speed Resources Development Management Group,Jinan 250000,Shandong Province,ChinaAbstract At the present stage,the application value of BIM technology in residential building design and construction becomes increasingly prominent.In this paper,the common problems in residential building design are analyzed,the specific application of BIM technology is elaborated in site analysis and architectural planning,model maintenance and collaboration,visual design and scheme demonstration,performance analysis and quantity statistics,and the application of BIM technology in the construction stage is summarized,so as to provide reference for the optimization of similar residential building design and engineering construction management.Key words BIM technology;residential buildings;design;construction引言BIM技术是一种集信息化、计算机、3D模型等技术与一体的建筑信息模型技术，其在住宅建筑不同建设阶段中的应用，可充分发挥其空间可视化、模拟性、协调性等特点，有效地采集各种数据信息分析，选择科学合理的建设方式，实现住宅建筑全生命周期数据信息的可靠性分析及高效率传输、共享。1 住宅建筑设计普遍问题1.1 设计前期分析不足设计分析是住宅建筑设计过程中非常重要的组成部分，对住宅质量以及周边环境把控有较大影响。住宅建筑设计前往往缺乏场地分析、建筑功能分析意识；设计分析时，完全按照固定的套路、固定的方法实施。1.2 模拟设计不健全 把控住宅建筑设计的环境因素、发展因素、制约因素是模拟设计的出发点，模拟设计有利于从不同角度研讨，更好地整合住宅建筑设计的每一个环节，在细节创新的同时保障整体质量。目前住宅建筑设计的模拟手段普遍比较单一，缺少实践工作的支持，且在后续工作的部署中难以达到预期目标，如住宅建筑设计的模拟方案未考虑特殊情况的影响，始终按照陈旧的经验开展各项工作。住宅建筑设计的模拟手段、方法应紧随时代的发展及社会环境的变化而进行优化，以上问题对于住宅建筑设计的发展及进步必将造成严重影响。1.3 设计图纸错漏碰缺住宅建筑设计的图纸普遍存在错漏碰缺问题，如设计错误、信息不全、专业图纸之间冲突、内容缺失、图纸与现场条件不符、对二次设计预留条件不足等，按照图纸施工时难以协调或图纸存在严重的安全隐患。住宅设计的图纸问题在于图纸的设计没有进行各专业合图及充分比对，在设计的过程中缺乏对动态因素的思考、探究，由此造成严重后果。住宅建筑设计过程中应充分引入先进技术，把握好图纸设计的质量。2 BIM技术在住宅建筑设计中的运用2.1 场地分析及建筑策划场地分析主要是对建筑空间定位的关键要素进行明确以及对建筑同周围景观设计的研究过程1。对项目进行规划过程中，需要对场地周围的气候、水文、地形地貌等要素进行全面分析，要设计出多种不同的基于场地周围环境状况、景观设计建筑与装饰 2023年 8月下.indd 1452023/8/23 15:27:46建筑技术 Construction&Decoration146 建筑与装饰2023年8月下以及交通情况的规划方案，并制定出尽可能详尽的数据分析表格和设计图纸。一般来说，传统的方案设计方法无法有效避免场地自由的主观性强、定量研究不足、无法对海量信息进行及时处理的弊端。然而，利用BIM技术与GIS系统的有效结合，能够实现对场地信息做出快速准确的研究，并设计出最佳的用地规划设计。建筑策划是基于建筑项目周围环境通过缜密研究和规划设计对建设内容设计和经验的利用，对项目任务书进行正确的指引并作出科学的设计，并通过对设计方案的制定与验证，对设计内容进行合理确定，最终选择有效实现目标的最优方案2。在建筑策划的运行中，不仅使用了建筑原则，而且要汲取有益经验进行学习并实践，除此之外，最关键的还需要通过实地调查，进行科学的研究和准确的计算。2.2 模型维护与协同以施工项目进度为基础的BIM模型维护，从本质上说是通过BIM技术平台将所有项目组的建设信息收集起来，并通过三维模型将收集到的信息进行整理并保存，实现所有项目组之间的信息共享。BIM模型的准确性取决于使用细节，而且模型中存在的数据量比较多，只利用该模型有关工具无法保证所有工作的有效开展，因此，当前建筑行业中是利用分布式模型技术，确立同项目相符合的BIM模型的运用3。模型的协同能够有效促进不同区域内专业各异的设计师利用网络进行合作设计。专业技术人员间的信息共享仅通过CAD平台无法实现，原因在于CAD平台仅能实现对图形的分析，不能获得其他格式的信息，造成不同专业的信息之间的关联性缺失4。而BIM技术的运用在很大程度上提升了协同设计的质量。2.3 可视化设计与方案论证可视化设计可以让设计方认识方案更方便，三维可视化设计和传统方式进行对比，此方法对于审查传统图纸能力较弱的群体提供了方便，更有利于设计师之间的交流。可视化设计可以使得更加直观的认知设计的外形，但是软件之间有着区别，可视化设计与实际的方案之间有着一定的差异。从设计师的角度看，设计师前期利用可视化设计进行审阅和效果演示，在有的设计上还是运用传统的设计平台，运用平面、立体、剖面图的形式对方案进行视觉上的阐述和演示。在方案论证环节，某些项目的投资运用BIM技术评测采光性、隐私性、光学、纹路、色彩和可见度合理性的方案，该技术还可以针对设计中的细节问题进行推敲，从而发现设计和实施阶段所出现的问题。设计的修改通常是基于BIM技术的平台，通过该平台将最终的结果提供给使用者，客户可以对修改设计有更加直观的认知并与设计方迅速达成意见，从而达到节省时间的目的。2.4 性能分析及工程量统计运用BIM技术，在模型的初始建造阶段就对结构数据、材料特征等相关进行分析，从而得出有关数据，传统的方式会耗费大量的时间，然而运用BIM技术可以进行自动分析，从而降低了失误率，提升方案的质量5。BIM技术可以为工程信息提供大量的数据，提供准确的成本管理信息，在此基础上，计算机可以对不同部分的数据信息进行快速的统计，有效降低了计算量并提高了计算效率，能够有效实现同项目信息完全吻合的方案设计6。在BIM技术的广泛应用下，项目工程信息计算和统计变得相对简单，基于该类信息能够直接设计出明细表，一旦出现需要变更的信息，明细表也随时可以更新。BIM模型的构建，能够帮助设计人员及时发现方案中的矛盾与冲突，促进工作效率的有效提升。3 BIM技术在住宅建筑施工中的运用3.1 碰撞检查与管线综合优化 在住宅建筑项目的建设开展中，基本上采用软件对其建设方案进行分析和修改之后，可以较为准确地对碰撞的位置进行针对性定位处理，这样就可以及时了解碰撞构建的信息，之后将信息返回到构件当中进行修改处理。例如，在某工程项目的建设中，可利用BIM软件，全面地对地下室的土建、机电模型进行整合分析，之后导入到具体的软件当中，开展针对性地碰撞检查处理。从数据检查报告中发现，其存在着大量的碰撞点，因此需要基于这种综合性的碰撞检查报告，针对性地分析问题，充分保障整体地下室管道系统以及建筑通风系统的顺利建设。在软件的使用中，对于碰撞的构件报告信息，相关人员可以在工作人员输入具体的管道标号之后，及时定位到管道的位置，之后则可以在消防管道的建设中，保持贯穿暖通的效果。在设计的方式上，需要在暖通的上方位置进行相应铺设。从暖通的上方的空间分析中能够确定出管道的上弯程度，保障良好的建设效果，实现三维模型的精细化处理与分析。3.1 施工模拟与效果呈现建筑施工是一种动态过程，能够伴随建筑规模和建造的难度的不断增加，丰富建筑项目的管理过程。当前建筑领域设计者通常用甘特图表来表示建筑项目的管理，但是该种方法需要较强的专业能力，并且不具备有效的可视性，导致施工进程和建筑与装饰 2023年 8月下.indd 1462023/8/23 15:27:47建筑技术 Construction&Decoration建筑与装饰2023年8月下 147较为繁杂的关系无法得到清楚地展现，所以建筑施工这一动态过程无法有效的表达。利用BIM技术将施工进程连同时间和空间信息设计成可视性程度比较强的4D模型中，将项目施工的所有过程清晰展现。四维施工模拟通过对方案进行科学设计，在对施工现场任务划分中，对建筑能源使用和施工进程进行科学有效的管理，有效监管建筑施工全过程中建造进程、质量管理和能源利用，有利于成本的降低和质量的提高。施工组织是指对建筑施工过程进行有效管理的科学方法，对所有的施工环节的工作任务进行分配，并负责协调建造单位、建造过程以及建造作业间的相互关系。施工组织设计活动是一个系统性的活动，可以对施工项目的经济、技术以及组织处理办法有引导作用，将建造活动管理和建造技术有效整合7。通过BIM模型的构建，实现了对施工过程的全程分析，并有利于优化建造方案。通过对重要材料、关键环节，甚至是对建造现场施工方法的使用进行模拟和分析，进而提高建造工程的可操作性，同时利用BIM技术能够将其同建造规划有效结合。根据对BIM技术中建造组织过程的仿真与分析，能够帮助项目组明确安装和建造程序以及程序中各个不同的节点，清楚安装程序中的难点与重点，对建造单位设计的安装方案进行优化，进而有效提升工作效率与方案的实践性。3.2 数字化建造与数据跟踪当前制造业由于实现了数字化与自动化，其生产效率得到大幅度提升。若能实现BIM技术同自动化生产方式的有机结合，建筑业的施工效率也将得到提升。将数字化制造体系同BIM技术进行组合，有利于实现住宅施工过程的自动化。建筑物建造过程中所需多种材料都能够通过远程监控，运送到建筑工地，再安装到建筑物中。对建筑构件的构造通过数字模型进行设计，再由构件制造工厂中的精密仪器实现自动化的生产，一方面降低了部件生产的失误率，又大大提升了生产效率，不仅容易控制，而且整个工期也被有效缩短。建筑师和制造企业也可以成为BIM模型中的生产者，也就是在对住宅建筑方案进行设计时充分考虑各种数字化生产可能产生的反馈回路。与此同时，参与招标的构件生产商参与招标的期限也能缩减。生产商对招标企业所需构件的价格标准重新编订，并且对构件的生产标准也进行统一，