BIM技术在异形建筑设计方面的应用研究

打印 0条评论来源：BIM学社

随着时代的发展，人们对建筑造型的独特性、唯一性有了更深层次的追求，内部空间不拘一格、外立面奇特的流线型异形建筑越来越受欢迎。

但从设计角度看，此类建筑细节在传统二维平面中很难表达清楚，而应用BIM技术可以直观地将平面图参数化地转换为三维模型，为设计理念、方案要求与施工结果相契合奠定基础，高水平推进“好房子”建设。

PART 1：BIM设计的意义

BIM即建筑信息建模，核心是把平面信息量化为虚拟三维实体。BIM设计指项目从方案到成果交付都用BIM模型完成。

借助BIM理论，在设计阶段搭建项目虚拟模型，实现设计信息参数化、方案优化、协同作业、计算与模型结合，摆脱平面表达进行建筑信息传递，能清晰呈现异形构件，对异形幕墙优化、内部空间构建和结构体系辅助计算意义重大。

BIM技术融合多种工程数据模型，提升了相关软件及三维模型在项目执行中的重要性。

BIM设计的特点

1.BIM模型搭建，依据的是设计想法和方案意图，即只要具备方案阶段的手绘草图及现场实勘信息参数就可完成模型创建。

2.BIM模型中包含计算参数，在BIM软件中可以进行各类参数及设计计算。

3.BIM模型中包含几何和非几何的设计相关信息。

4.BIM模型作为核心模型，其接口开放，可结合VR、二次开发平台甚至AI，以满足不同场景需求。

BIM设计的步骤

1.模型搭建。将方案团队的设计思路或者理念通过BIM软件转换成三维模型，然后通过三维模型切换平面视图，在BIM软件内进行平面标注，保证模型和平面视图的一致性，减少施工图的错漏碰缺。通过模型进行设计并非完全没有平面图，而是将平面图和模型进行关联，方便识图和图纸管理。

2.全专业协同设计。项目涉及的所有专业都落实到三维空间，实现各专业之间设计过程的高度协调，降低专业协调次数，提高专业间设计会签效率，更加高效地把控项目设计的进度和质量。

3.模型交付及审核。输出BIM模型，结合BIM软件内置的相关功能，可呈现项目的设计优化、工程算量、造价、出图等一系列内容，提高设计完成度和精细度，减少二维设计盲区，结合模型进行设计审核，可检查出专业间碰撞等问题，提高审核结果的可靠性，提高后期施工的可靠性。

PART 2：BIM技术的优势

（一）可靠性高

基于模型生成的图纸，是直接从三维模型投影得到的二维视图，避免了在手动绘制过程中由于空间想象不足而导致的错误和几何偏差，尤其是在处理形状复杂的异形空间建筑时，通过直接切割模型得到的截面图在准确性上有着显著优势。

此外，当使用传统方法绘制同一建筑平面图、立面图、剖面图及详图时，图纸之间可能会出现不一致的情况，而利用BIM技术生成的各种视图，都是通过对同一个三维模型进行不同角度的切割来实现的，因此可以有效防止不一致性问题的出现。

（二）精准快捷

BIM模型能够快速生成多种三维可视化图像，比如三维组件图、剖面透视图和轴测剖视图等。

传统图纸通过剖切投影来表达，即使图纸非常精确，在理解过程中也可能产生误解，或难以直观地构想出实际的空间关系；

三维可视化图像则规避了这些问题。另外，相较于使用二维绘图技术来绘制三维草图所需的大量工作，利用BIM模型可以更高效地创建三维可视化图像，显著提高阅读速度和理解图纸的质量。

（三）强化图纸表达

传统绘图规则通常依赖设计人员的经验，确保规范、规则得到遵守，而 BIM软件通常可根据已有标准进行调改设置，在项目开始前进行项目样板的制作。

项目样板里包含了各专业的线宽、线型、字体样式，并可将平面样式与三维样式进行关联，平面表达不清的位置可切换到三维模型中查看。

PART 3：异形建筑BIM设计的特点

01.量化数据

1.外形模拟。异形建筑的外形多为曲面，可利用BIM软件对外形方案进行模型搭建，量化尺寸，之后可直接描述幕墙的设置方式，通过BIM软件在三维模型中添加曲面信息，切换视图可直接导出平面图纸。对于需要的材质，可在模型中添加数据，通过材质渲染及测试，展现出与方案构想完全相同的样式。

如图所示，项目通过BIM参数化模型调整分析，对建筑体量形态进行优化设计，使建筑信息数据得到传递，为数字化设计与生产加工的对接提供基础。

2.空间构造。异形建筑内部多为异型构件设施，要综合考虑柱子等结构位置、空间所需的美观度和机电管线末端点位敷设等因素，通过BIM模型搭建可直观反映矛盾信息，衡量在结构受力要求和美观程度中间的平衡点，使得建筑在确保结构安全可实施可落地的情况下也能保证内部空间的美感。

3.批量化提取及数据加工。通过二次开发强化 BIM 软件功能，实现材料数据的批量处理提取。通过对BIM软件进行定制化编程，如使用 C#、python 语言，能够让软件自动生成大量的异形板块加工数据，异形构件以模型族块的形式，通过定向设置指定参数自动生成，再将模型族块相互嵌套链接成为一个整体。族块可单独修改，也可通过参数对其他相邻异形构件进行联动调整。

02.多专业协调

1.专业性统筹。建筑层面的五大专业，通过 BIM 模型可将各专业同时反映在一个模型内，可直观地理解各专业间的影响因素，促使整体设计变得更为“丰满、真实、可靠”。例如，幕墙及外墙为曲面，其曲线方程难以确定，可利用BIM软件中内建体量的方式绘制出与图纸同比例的曲线，在立面创建参照平面，并在该平面放置参照点以确定外部轮廓形状，通过BIM软件自适应幕墙网格建立幕墙族。

2.缩短设计周期。目前异形建筑在博物馆、展览馆及富有艺术色彩的场馆上利用较多，复杂的场馆设计使各专业内部沟通周期变长，需对方案进行多次推敲重塑。BIM软件可以通过数值的输入转换成实体模型，通过实体数据信息结合软件计算便能直接找到问题，大大提升设计效率，节省时间。

PART 4：异形建筑BIM应用的目标

01.寻求设计理念、方案要求与施工结果相契合

异形建筑对于各专业设计人员的能力要求非常高，各专业如何融合成为一个整体，更是重难点。BIM技术的应用为多专业融合，推动设计理念、方案要求与施工结果相契合奠定了坚实基础。

02.避免后期施工投入过大

基于三维可视化特征，解决设计错漏碰缺问题，是BIM技术应用最易实现、最直观、最易产生价值的功能，让以往由于各专业协同设计不足，导致的施工过程中人力、物力、财力及时间耗费过多成为历史。

03.促使异形建筑施工整体可控

BIM技术在前期能全面展示建筑的全貌及细节，实现后期施工各类因素可控。例如，应用BIM技术进行模拟，可以避免建筑内部实际采光位置不可控、温度各区域失调、人流通行不畅、门的设置不合理、展台的位置相互遮挡等情况发生。如果说异形建筑采用传统设计方案施工后能呈现设计理念的80%，那么应用BIM技术后可实现95%及以上。

PART 5：结语

BIM技术在异形建筑设计中的应用为设计理念、方案要求与施工结果的契合奠定了基础，为确保异形建筑质量提供了有效、可靠的抓手。当前，数字化转型正到中流击水，企业要在新形势中脱颖而出，领航者所拥有的创新与开拓的勇气是不可或缺的精神引擎，拥有超前的 BIM技术正成为设计企业实现价值创造的核心竞争力。