BIM和虛擬現實技術的建筑工程設計優化

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摘要：bim和虛擬現實技術在建筑工程設計中的優化使用，是建筑工程項目發展緊跟時代和社會發展的必然趨勢之一。在建筑工程設計中合理應用BIM和虛擬現實技術，對于改進建筑工程管理模式，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和虛擬現實技術應用含義為出發點，進一步分析其在建筑工程設計中的優化作用，旨在明晰技術優勢，為建筑工程單位實現對技術的科學化應用奠定基礎。

關鍵詞：BIM；虛擬現實技術；建筑工程；設計優化

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

1BIM技術應用分析

1.1可視化設計操作

BIM技術在建筑工程設計中的應用首先體現在可視化設計操作層面上。信息化技術與生產生活相協調是當前我國全社會創新浪潮推進的重要方向。隨著生活水平的提升，人們對建筑形式的建設要求不斷增多，要求建筑在滿足功能性需求的同時還要具有美觀性、藝術性，現實需求使建筑工程項目設計工作面臨更大的挑戰。復雜的建筑工程設計急需要加強對信息化技術的研發使用，BIM技術應運而生，且在實際工作中得到了廣泛應用。這一技術的可視化優勢體現在，設計人員通過BIM技術能夠將腦海中的設計思路通過模型展現出來，由此建筑設計人員能夠直觀地發現該模型設計存在的問題，并有效改進。此外，建筑工程項目設計需要業主、監理單位和管理單位之間的溝通協調。BIM技術的應用為工程設計相關人員提供了有效的溝通交流平臺，實現信息互通。這樣在BIM信息技術模型下，無論是交流還是設計工作，都是可視化的操作。BIM技術將設計效果圖充分展示出來，促使工程管理人員從項目設計到運營管理，整個過程在可視化的形式下實施，極大地解決了以往的設計中存在的問題，提升了管理水平。

1.2協調設計操作

建筑工程項目設計方案的成功實現需要多方設計人員的有效合作，需要團隊共同協調實現。在以往的傳統設計模式中，各方設計人員之間未能實現充分溝通交流，這樣就導致在專業設計上如果遇到問題未能實現有效溝通。例如，管道工程項目設計本身比較復雜，設計人員需要保證管道路線布置的協調性，否則必然會對工程項目后期施工產生不利影響。并且管線的設計布置需要保證橋梁構建之間的協調性，避免后期運行中出現結構性的碰撞。工程項目管線設計中，需要密切關注結構碰撞問題，需要設計人員提出科學、合理的解決方案。借助BIM技術則可以通過三維建筑信息模型在同一個平臺上進行數據交換和信息處理。通過BIM技術的應用，建筑工程項目電梯井和其他結構協調、防火區與其他空間協調、供排水線路和燃氣線路的協調等操作難點都得到了有效解決。

1.3模擬設計

BIM技術應用于建筑工程項目設計主要通過三維模型實現模擬設計。例如，某建筑工程項目施工設計需要充分貫徹綠色、文明的施工理念。通過使用BIM技術能夠在線實現節能模擬和熱傳導模擬。又如，對于防火通道設計，在線實現緊急疏散模擬。通過生動、直觀的模擬讓設計人員明確方案設計是否科學合理。此外，在工程項目設計方案形成初期，一個項目可能會形成多個投標設計方案，因此需要進行對比選擇。招標單位通過4D模擬針，對工程項目實現模擬操作，以此確定最佳的施工方案。模擬設計還可以針對建筑工程項目造價管控實現模擬操作，以此提出相應的優化改進方案，提升工程項目建設質量，同時為成本控制奠定基礎。通過使用BIM技術為后續建筑工程項目建設奠定良好基礎，促使工程項目建設有序、穩定進行。

2虛擬現實技術

虛擬現實技術在建筑工程設計中的應用，同樣也是信息化技術與工程項目結合應用的結果。虛擬現實技術主要依托計算機實現模型的建設，形成良好的施工管理環境。然后操作人員通過可輸入設備與計算機進行信息交流，實現交互操作。當前虛擬現實技術實際應用有計算機三維環境模型、人體佩戴設備（交互傳感器）、虛擬現實引擎軟件。這些技術的應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備的有HTCVive、OculusRift、GearVR、PlayStationVR、HoloLens。操作人員根據實際需求選擇合理的接觸設備，通過虛擬模擬的環境進行交互操作，實現操作目標。

3BIM和虛擬現實技術在建筑工程設計優化中的應用要點

3.1質量控制目標的實現

BIM和虛擬現實技術在建筑工程設計中的優化應用重點體現在質量管控目標實現方面。質量管理是當前工程項目管理的核心，也是設計階段重點關注問題。對于工程項目來講，質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性，也會對工程項目管理產生不良影響。工程項目質量管理需要在質量建設的全過程中長效落實。針對以上問題，BIM和虛擬現實技術的結合使用能夠有效解決當前工程質量管控存在的問題。一方面，應用這兩種技術能實現數據信息的交換和共享，從設計階段促使各方面利益人員參與管理，實現協調管理；另一方面，工程操作人員在輸入基本的工程建設信息和要求之后，借助提前存儲的信息資料，能夠針對工程項目材料和設計管理實現預估管理。同時預估工程量，做好人員的合理分配，明確責任到人，提前為質量管理做好準備工作。此外，借助BIM和虛擬現實技術能實現數據信息的及時更新，再通過造價數據表格方式呈現，這對于后期人員實現數據的調用起到非常重要的作用。

3.2結構構建的自動布置

將BIM技術應用于建筑工程項目，能夠使建筑設計通過三維模型展示出來，實現可視化的操作。建筑模型實際構建中，包括具體的造型、具體的構件使用、不同細節的處理以及各個零部件的精準使用，以上各個方面之間獨立存在又有著緊密的關系。設計師通過三維建筑模型，能夠使各種結構信息得到分類整理，從而方便人員通過調用信息數據進行科學化的判斷。例如，某建筑工程項目根據要求確定需要使用混凝土或者磚塊，通過數據信息存儲，接口訪問等方式實現信息的交流，由此工程設計人員能夠提取結構構件的相關信息，在信息全面篩選提取的基礎上，確定混凝土構件的結構方向以及具體的使用材料。此外，設計人員借助三維模型，可以實現對應坐標的處理，這樣設計人員能夠借助坐標位置確定柱子的設置是否科學、合理。例如，某設計人員根據柱子的倒影，以投影的中心點作為坐標中心。這樣確定坐標下，能夠將三維空間結構轉變為二維平面設計。

4BIM和虛擬現實技術在建筑工程設計優化中的建議

4.1建設高水平操作隊伍

BIM和虛擬現實技術的應用對操作人員隊伍技術水平要求較高。因此，工程管理單位要加強技術人員隊伍的建設，積極引進人才，建立一支系統化的、專業化的人員隊伍。同時，要為人員接受教育培訓提供資金和平臺支持，以技術創新推動操作隊伍的高水平建設，以此為BIM和虛擬現實技術提供智力支持。其次，注重監理人員隊伍的創新構建。BIM和虛擬操作技術在建筑工程中的應用同時需要一支高水平的監理隊伍作為支撐。監理人員隊伍從專業化角度出發，指出BIM技術實際操作中存在的不合理問題，并提出改進措施建議，以提升技術操作的科學性。

4.2注重硬件系統支持

BIM和虛擬現實技術在建筑工程設計中的優化使用，需要有強有力的硬件系統作為支持。這就需要管理單位提供資金支持，配置相應的計算機硬件系統、相關硬件設備等。對于硬件系統的建設，一方面，要給予資金支持，對現有的硬件設備進行更新，同時引進全新的硬件系統；另一方面，加強人員對于硬件系統的維護，將定期維護工作做到位，提升一次性維護效率。

5結束語

綜上所述，BIM和虛擬現實技術在建筑工程設計中的應用，對于提升工程設計的科學性、合理性有著重要作用。結合當前技術應用情況，應加強質量目標構建、協調處理構件協調問題，積極加強人員隊伍的高水平建設，注重硬件系統的支持等方面，提升設計的科學性、合理性，為工程項目形成科學的設計方案奠定基礎。

參考文獻：

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作者：官慶文 單位：云南營造工程設計集團有限公司