BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的建筑工程設(shè)計優(yōu)化

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摘要：bim和虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的優(yōu)化使用，是建筑工程項目發(fā)展緊跟時代和社會發(fā)展的必然趨勢之一。在建筑工程設(shè)計中合理應(yīng)用BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對于改進(jìn)建筑工程管理模式，提升建筑工程整體管理水平等方面具有非常重要作用。對此，文章以BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用含義為出發(fā)點，進(jìn)一步分析其在建筑工程設(shè)計中的優(yōu)化作用，旨在明晰技術(shù)優(yōu)勢，為建筑工程單位實現(xiàn)對技術(shù)的科學(xué)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：BIM；虛擬現(xiàn)實技術(shù)；建筑工程；設(shè)計優(yōu)化

BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)是信息化技術(shù)與建筑工程設(shè)計實現(xiàn)全面優(yōu)化結(jié)合的重要落腳點，作為現(xiàn)代化信息技術(shù)創(chuàng)新使用的成果，為應(yīng)對當(dāng)前建筑工程項目設(shè)計難題提供了有效的技術(shù)和平臺支持。大量的實踐應(yīng)用證明，BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在可視化操作、三維模型建設(shè)和直觀化管理方面。就建筑工程設(shè)計而言，以往的二維設(shè)計模式在一定程度上導(dǎo)致設(shè)計人員、監(jiān)理人員和工程人員無法全面熟悉項目設(shè)計成果，和全面保證設(shè)計方案的科學(xué)性、合理性。隨著時代創(chuàng)新和建筑行業(yè)的變革發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)和信息化技術(shù)融合應(yīng)用成為一大趨勢。從本質(zhì)上來講，BIM技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)是技術(shù)創(chuàng)新的成果，改變了以往二維設(shè)計模式，三維設(shè)計模式促使一切變得“觸手可及”，在一定程度上緩解了設(shè)計人員工作壓力，保障了建筑工程設(shè)計的科學(xué)性、合理性，同時有助于控制工程設(shè)計成本，提升設(shè)計的可操作性。

1BIM技術(shù)應(yīng)用分析

1.1可視化設(shè)計操作

BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用首先體現(xiàn)在可視化設(shè)計操作層面上。信息化技術(shù)與生產(chǎn)生活相協(xié)調(diào)是當(dāng)前我國全社會創(chuàng)新浪潮推進(jìn)的重要方向。隨著生活水平的提升，人們對建筑形式的建設(shè)要求不斷增多，要求建筑在滿足功能性需求的同時還要具有美觀性、藝術(shù)性，現(xiàn)實需求使建筑工程項目設(shè)計工作面臨更大的挑戰(zhàn)。復(fù)雜的建筑工程設(shè)計急需要加強(qiáng)對信息化技術(shù)的研發(fā)使用，BIM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，且在實際工作中得到了廣泛應(yīng)用。這一技術(shù)的可視化優(yōu)勢體現(xiàn)在，設(shè)計人員通過BIM技術(shù)能夠?qū)⒛X海中的設(shè)計思路通過模型展現(xiàn)出來，由此建筑設(shè)計人員能夠直觀地發(fā)現(xiàn)該模型設(shè)計存在的問題，并有效改進(jìn)。此外，建筑工程項目設(shè)計需要業(yè)主、監(jiān)理單位和管理單位之間的溝通協(xié)調(diào)。BIM技術(shù)的應(yīng)用為工程設(shè)計相關(guān)人員提供了有效的溝通交流平臺，實現(xiàn)信息互通。這樣在BIM信息技術(shù)模型下，無論是交流還是設(shè)計工作，都是可視化的操作。BIM技術(shù)將設(shè)計效果圖充分展示出來，促使工程管理人員從項目設(shè)計到運(yùn)營管理，整個過程在可視化的形式下實施，極大地解決了以往的設(shè)計中存在的問題，提升了管理水平。

1.2協(xié)調(diào)設(shè)計操作

建筑工程項目設(shè)計方案的成功實現(xiàn)需要多方設(shè)計人員的有效合作，需要團(tuán)隊共同協(xié)調(diào)實現(xiàn)。在以往的傳統(tǒng)設(shè)計模式中，各方設(shè)計人員之間未能實現(xiàn)充分溝通交流，這樣就導(dǎo)致在專業(yè)設(shè)計上如果遇到問題未能實現(xiàn)有效溝通。例如，管道工程項目設(shè)計本身比較復(fù)雜，設(shè)計人員需要保證管道路線布置的協(xié)調(diào)性，否則必然會對工程項目后期施工產(chǎn)生不利影響。并且管線的設(shè)計布置需要保證橋梁構(gòu)建之間的協(xié)調(diào)性，避免后期運(yùn)行中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的碰撞。工程項目管線設(shè)計中，需要密切關(guān)注結(jié)構(gòu)碰撞問題，需要設(shè)計人員提出科學(xué)、合理的解決方案。借助BIM技術(shù)則可以通過三維建筑信息模型在同一個平臺上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息處理。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，建筑工程項目電梯井和其他結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)、防火區(qū)與其他空間協(xié)調(diào)、供排水線路和燃?xì)饩€路的協(xié)調(diào)等操作難點都得到了有效解決。

1.3模擬設(shè)計

BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程項目設(shè)計主要通過三維模型實現(xiàn)模擬設(shè)計。例如，某建筑工程項目施工設(shè)計需要充分貫徹綠色、文明的施工理念。通過使用BIM技術(shù)能夠在線實現(xiàn)節(jié)能模擬和熱傳導(dǎo)模擬。又如，對于防火通道設(shè)計，在線實現(xiàn)緊急疏散模擬。通過生動、直觀的模擬讓設(shè)計人員明確方案設(shè)計是否科學(xué)合理。此外，在工程項目設(shè)計方案形成初期，一個項目可能會形成多個投標(biāo)設(shè)計方案，因此需要進(jìn)行對比選擇。招標(biāo)單位通過4D模擬針，對工程項目實現(xiàn)模擬操作，以此確定最佳的施工方案。模擬設(shè)計還可以針對建筑工程項目造價管控實現(xiàn)模擬操作，以此提出相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)方案，提升工程項目建設(shè)質(zhì)量，同時為成本控制奠定基礎(chǔ)。通過使用BIM技術(shù)為后續(xù)建筑工程項目建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)，促使工程項目建設(shè)有序、穩(wěn)定進(jìn)行。

2虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用，同樣也是信息化技術(shù)與工程項目結(jié)合應(yīng)用的結(jié)果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要依托計算機(jī)實現(xiàn)模型的建設(shè)，形成良好的施工管理環(huán)境。然后操作人員通過可輸入設(shè)備與計算機(jī)進(jìn)行信息交流，實現(xiàn)交互操作。當(dāng)前虛擬現(xiàn)實技術(shù)實際應(yīng)用有計算機(jī)三維環(huán)境模型、人體佩戴設(shè)備（交互傳感器）、虛擬現(xiàn)實引擎軟件。這些技術(shù)的應(yīng)用需要搭配良好的制作軟件，主要有Unity3D、UnrealEngine4、CryENGINE，可以選擇使用的接觸設(shè)備的有HTCVive、OculusRift、GearVR、PlayStationVR、HoloLens。操作人員根據(jù)實際需求選擇合理的接觸設(shè)備，通過虛擬模擬的環(huán)境進(jìn)行交互操作，實現(xiàn)操作目標(biāo)。

3BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑工程設(shè)計優(yōu)化中的應(yīng)用要點

3.1質(zhì)量控制目標(biāo)的實現(xiàn)

BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的優(yōu)化應(yīng)用重點體現(xiàn)在質(zhì)量管控目標(biāo)實現(xiàn)方面。質(zhì)量管理是當(dāng)前工程項目管理的核心，也是設(shè)計階段重點關(guān)注問題。對于工程項目來講，質(zhì)量管控除了存在可控因素，還存在大量的不可控因素。不可控因素具有突發(fā)性，也會對工程項目管理產(chǎn)生不良影響。工程項目質(zhì)量管理需要在質(zhì)量建設(shè)的全過程中長效落實。針對以上問題，BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合使用能夠有效解決當(dāng)前工程質(zhì)量管控存在的問題。一方面，應(yīng)用這兩種技術(shù)能實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交換和共享，從設(shè)計階段促使各方面利益人員參與管理，實現(xiàn)協(xié)調(diào)管理；另一方面，工程操作人員在輸入基本的工程建設(shè)信息和要求之后，借助提前存儲的信息資料，能夠針對工程項目材料和設(shè)計管理實現(xiàn)預(yù)估管理。同時預(yù)估工程量，做好人員的合理分配，明確責(zé)任到人，提前為質(zhì)量管理做好準(zhǔn)備工作。此外，借助BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)能實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的及時更新，再通過造價數(shù)據(jù)表格方式呈現(xiàn)，這對于后期人員實現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)用起到非常重要的作用。

3.2結(jié)構(gòu)構(gòu)建的自動布置

將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程項目，能夠使建筑設(shè)計通過三維模型展示出來，實現(xiàn)可視化的操作。建筑模型實際構(gòu)建中，包括具體的造型、具體的構(gòu)件使用、不同細(xì)節(jié)的處理以及各個零部件的精準(zhǔn)使用，以上各個方面之間獨立存在又有著緊密的關(guān)系。設(shè)計師通過三維建筑模型，能夠使各種結(jié)構(gòu)信息得到分類整理，從而方便人員通過調(diào)用信息數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)化的判斷。例如，某建筑工程項目根據(jù)要求確定需要使用混凝土或者磚塊，通過數(shù)據(jù)信息存儲，接口訪問等方式實現(xiàn)信息的交流，由此工程設(shè)計人員能夠提取結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相關(guān)信息，在信息全面篩選提取的基礎(chǔ)上，確定混凝土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)方向以及具體的使用材料。此外，設(shè)計人員借助三維模型，可以實現(xiàn)對應(yīng)坐標(biāo)的處理，這樣設(shè)計人員能夠借助坐標(biāo)位置確定柱子的設(shè)置是否科學(xué)、合理。例如，某設(shè)計人員根據(jù)柱子的倒影，以投影的中心點作為坐標(biāo)中心。這樣確定坐標(biāo)下，能夠?qū)⑷S空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槎S平面設(shè)計。

4BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑工程設(shè)計優(yōu)化中的建議

4.1建設(shè)高水平操作隊伍

BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用對操作人員隊伍技術(shù)水平要求較高。因此，工程管理單位要加強(qiáng)技術(shù)人員隊伍的建設(shè)，積極引進(jìn)人才，建立一支系統(tǒng)化的、專業(yè)化的人員隊伍。同時，要為人員接受教育培訓(xùn)提供資金和平臺支持，以技術(shù)創(chuàng)新推動操作隊伍的高水平建設(shè)，以此為BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供智力支持。其次，注重監(jiān)理人員隊伍的創(chuàng)新構(gòu)建。BIM和虛擬操作技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用同時需要一支高水平的監(jiān)理隊伍作為支撐。監(jiān)理人員隊伍從專業(yè)化角度出發(fā)，指出BIM技術(shù)實際操作中存在的不合理問題，并提出改進(jìn)措施建議，以提升技術(shù)操作的科學(xué)性。

4.2注重硬件系統(tǒng)支持

BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的優(yōu)化使用，需要有強(qiáng)有力的硬件系統(tǒng)作為支持。這就需要管理單位提供資金支持，配置相應(yīng)的計算機(jī)硬件系統(tǒng)、相關(guān)硬件設(shè)備等。對于硬件系統(tǒng)的建設(shè)，一方面，要給予資金支持，對現(xiàn)有的硬件設(shè)備進(jìn)行更新，同時引進(jìn)全新的硬件系統(tǒng)；另一方面，加強(qiáng)人員對于硬件系統(tǒng)的維護(hù)，將定期維護(hù)工作做到位，提升一次性維護(hù)效率。

5結(jié)束語

綜上所述，BIM和虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用，對于提升工程設(shè)計的科學(xué)性、合理性有著重要作用。結(jié)合當(dāng)前技術(shù)應(yīng)用情況，應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量目標(biāo)構(gòu)建、協(xié)調(diào)處理構(gòu)件協(xié)調(diào)問題，積極加強(qiáng)人員隊伍的高水平建設(shè)，注重硬件系統(tǒng)的支持等方面，提升設(shè)計的科學(xué)性、合理性，為工程項目形成科學(xué)的設(shè)計方案奠定基礎(chǔ)。

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作者：官慶文 單位：云南營造工程設(shè)計集團(tuán)有限公司