BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的建筑工程設(shè)計(jì)優(yōu)化
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摘要：bim和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的優(yōu)化使用，是建筑工程項(xiàng)目發(fā)展緊跟時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)之一。在建筑工程設(shè)計(jì)中合理應(yīng)用BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)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(duì)此，文章以BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用含義為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)一步分析其在建筑工程設(shè)計(jì)中的優(yōu)化作用，旨在明晰技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為建筑工程單位實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)技術(shù)；建筑工程；設(shè)計(jì)優(yōu)化
BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是信息化技術(shù)與建筑工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)全面優(yōu)化結(jié)合的重要落腳點(diǎn)，作為現(xiàn)代化信息技術(shù)創(chuàng)新使用的成果，為應(yīng)對(duì)當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)難題提供了有效的技術(shù)和平臺(tái)支持。大量的實(shí)踐應(yīng)用證明，BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)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(jì)而言，以往的二維設(shè)計(jì)模式在一定程度上導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員、監(jiān)理人員和工程人員無(wú)法全面熟悉項(xiàng)目設(shè)計(jì)成果，和全面保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、合理性。隨著時(shí)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(shì)。從本質(zhì)上來(lái)講，BIM技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是技術(shù)創(chuàng)新的成果，改變了以往二維設(shè)計(jì)模式，三維設(shè)計(jì)模式促使一切變得“觸手可及”，在一定程度上緩解了設(shè)計(jì)人員工作壓力，保障了建筑工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性，同時(shí)有助于控制工程設(shè)計(jì)成本，提升設(shè)計(jì)的可操作性。
1BIM技術(shù)應(yīng)用分析
1.1可視化設(shè)計(jì)操作
BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用首先體現(xiàn)在可視化設(shè)計(jì)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(guó)全社會(huì)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(duì)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(shí)還要具有美觀性、藝術(shù)性，現(xiàn)實(shí)需求使建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作面臨更大的挑戰(zhàn)。復(fù)雜的建筑工程設(shè)計(jì)急需要加強(qiáng)對(duì)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(shí)際工作中得到了廣泛應(yīng)用。這一技術(shù)的可視化優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在，設(shè)計(jì)人員通過(guò)BIM技術(shù)能夠?qū)⒛X海中的設(shè)計(jì)思路通過(guò)模型展現(xiàn)出來(lái)，由此建筑設(shè)計(jì)人員能夠直觀地發(fā)現(xiàn)該模型設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，并有效改進(jìn)。此外，建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(jì)相關(guān)人員提供了有效的溝通交流平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息互通。這樣在BIM信息技術(shù)模型下，無(wú)論是交流還是設(shè)計(jì)工作，都是可視化的操作。BIM技術(shù)將設(shè)計(jì)效果圖充分展示出來(lái)，促使工程管理人員從項(xiàng)目設(shè)計(jì)到運(yùn)營(yíng)管理，整個(gè)過(guò)程在可視化的形式下實(shí)施，極大地解決了以往的設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，提升了管理水平。
1.2協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)操作
建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的成功實(shí)現(xiàn)需要多方設(shè)計(jì)人員的有效合作，需要團(tuán)隊(duì)共同協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)。在以往的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中，各方設(shè)計(jì)人員之間未能實(shí)現(xiàn)充分溝通交流，這樣就導(dǎo)致在專業(yè)設(shè)計(jì)上如果遇到問(wèn)題未能實(shí)現(xiàn)有效溝通。例如，管道工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)本身比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員需要保證管道路線布置的協(xié)調(diào)性，否則必然會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目后期施工產(chǎn)生不利影響。并且管線的設(shè)計(jì)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(xiàng)目管線設(shè)計(jì)中，需要密切關(guān)注結(jié)構(gòu)碰撞問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)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(guò)三維建筑信息模型在同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息處理。通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，建筑工程項(xiàng)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(diǎn)都得到了有效解決。
1.3模擬設(shè)計(jì)
BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要通過(guò)三維模型實(shí)現(xiàn)模擬設(shè)計(jì)。例如，某建筑工程項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)需要充分貫徹綠色、文明的施工理念。通過(guò)使用BIM技術(shù)能夠在線實(shí)現(xiàn)節(jié)能模擬和熱傳導(dǎo)模擬。又如，對(duì)于防火通道設(shè)計(jì)，在線實(shí)現(xiàn)緊急疏散模擬。通過(guò)生動(dòng)、直觀的模擬讓設(shè)計(jì)人員明確方案設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理。此外，在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案形成初期，一個(gè)項(xiàng)目可能會(huì)形成多個(gè)投標(biāo)設(shè)計(jì)方案，因此需要進(jìn)行對(duì)比選擇。招標(biāo)單位通過(guò)4D模擬針，對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)模擬操作，以此確定最佳的施工方案。模擬設(shè)計(jì)還可以針對(duì)建筑工程項(xiàng)目造價(jià)管控實(shí)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(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量，同時(shí)為成本控制奠定基礎(chǔ)。通過(guò)使用BIM技術(shù)為后續(xù)建筑工程項(xiàng)目建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)，促使工程項(xiàng)目建設(shè)有序、穩(wěn)定進(jìn)行。
2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，同樣也是信息化技術(shù)與工程項(xiàng)目結(jié)合應(yīng)用的結(jié)果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要依托計(jì)算機(jī)實(shí)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(guò)可輸入設(shè)備與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交流，實(shí)現(xiàn)交互操作。當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用有計(jì)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(shí)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(shí)際需求選擇合理的接觸設(shè)備，通過(guò)虛擬模擬的環(huán)境進(jìn)行交互操作，實(shí)現(xiàn)操作目標(biāo)。
3BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)優(yōu)化中的應(yīng)用要點(diǎn)
3.1質(zhì)量控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)
BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的優(yōu)化應(yīng)用重點(diǎn)體現(xiàn)在質(zhì)量管控目標(biāo)實(shí)現(xiàn)方面。質(zhì)量管理是當(dāng)前工程項(xiàng)目管理的核心，也是設(shè)計(jì)階段重點(diǎn)關(guān)注問(wèn)題。對(duì)于工程項(xiàng)目來(lái)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(huì)對(duì)工程項(xiàng)目管理產(chǎn)生不良影響。工程項(xiàng)目質(zhì)量管理需要在質(zhì)量建設(shè)的全過(guò)程中長(zhǎng)效落實(shí)。針對(duì)以上問(wèn)題，BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)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(wèn)題。一方面，應(yīng)用這兩種技術(shù)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交換和共享，從設(shè)計(jì)階段促使各方面利益人員參與管理，實(shí)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(chǔ)的信息資料，能夠針對(duì)工程項(xiàng)目材料和設(shè)計(jì)管理實(shí)現(xiàn)預(yù)估管理。同時(shí)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(shí)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的及時(shí)更新，再通過(guò)造價(jià)數(shù)據(jù)表格方式呈現(xiàn)，這對(duì)于后期人員實(shí)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(dòng)布置
將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程項(xiàng)目，能夠使建筑設(shè)計(jì)通過(guò)三維模型展示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)可視化的操作。建筑模型實(shí)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(gè)零部件的精準(zhǔn)使用，以上各個(gè)方面之間獨(dú)立存在又有著緊密的關(guān)系。設(shè)計(jì)師通過(guò)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(guò)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(xiàng)目根據(jù)要求確定需要使用混凝土或者磚塊，通過(guò)數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)，接口訪問(wèn)等方式實(shí)現(xiàn)信息的交流，由此工程設(shè)計(jì)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(jì)人員借助三維模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的處理，這樣設(shè)計(jì)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(jì)人員根據(jù)柱子的倒影，以投影的中心點(diǎn)作為坐標(biāo)中心。這樣確定坐標(biāo)下，能夠?qū)⑷S空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槎S平面設(shè)計(jì)。
4BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)優(yōu)化中的建議
4.1建設(shè)高水平操作隊(duì)伍
BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)操作人員隊(duì)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(duì)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(duì)伍。同時(shí)，要為人員接受教育培訓(xùn)提供資金和平臺(tái)支持，以技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)操作隊(duì)伍的高水平建設(shè)，以此為BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供智力支持。其次，注重監(jiān)理人員隊(duì)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(shí)需要一支高水平的監(jiān)理隊(duì)伍作為支撐。監(jiān)理人員隊(duì)伍從專業(yè)化角度出發(fā)，指出BIM技術(shù)實(shí)際操作中存在的不合理問(wèn)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(shí)技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、相關(guān)硬件設(shè)備等。對(duì)于硬件系統(tǒng)的建設(shè)，一方面，要給予資金支持，對(duì)現(xiàn)有的硬件設(shè)備進(jìn)行更新，同時(shí)引進(jìn)全新的硬件系統(tǒng)；另一方面，加強(qiáng)人員對(duì)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(yǔ)
綜上所述，BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，對(duì)于提升工程設(shè)計(jì)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(wèn)題，積極加強(qiáng)人員隊(duì)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(jì)的科學(xué)性、合理性，為工程項(xiàng)目形成科學(xué)的設(shè)計(jì)方案奠定基礎(chǔ)。
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作者：官慶文 單位：云南營(yíng)造工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司