BIM技術在工業廠房設計中的應用探索

王天笑

(貴陽鋁鎂設計研究院有限公司,貴州 貴陽 550081)

1 BIM技術基本概述及BIM技術在工業廠房設計中的應用現狀

1.1 BIM技術基本內容概述

BIM是“Building Information Modeling”的英文縮寫，指的是“建筑信息模型”。在上個世紀七十年代，美國專家就提出了在建筑工程的建造過程中通過計算機等多種技術的結合，營造出虛擬的和可視化的環境。從而讓有關工作人員能夠獲得更加準確的數據，以達到提升建造效率和建造質量的目標。這就是BIM技術的雛形表達。當前國內及國外技術人員公認的BIM技術定義，指的是在建筑工程及設施全生命周期內，對它的物理特性和功能特征進行數字化表達，從而讓專門從事設計工作和施工工作等部門工作人員，能夠獲得更加準確和有效的參照數據。近年來BIM技術在我國眾多行業都取得了較為顯著的應用成果，無論是在提高建筑工程施工質量方面，還是在增強工程造價管理準確度方面等都起到了重要的促進作用。未來隨著BIM技術的不斷成熟，國內越來越多的建筑項目都開始嘗試運用該技術來提高施工質量和施工效率。例如“110kV沈蕩變電站項目”、“鄂州市鄂城區鄂州花湖機場”和“新津區天府牧山數字新城”等。未來BIM技術將會在眾多領域和行業獲得極為有效的應用效果，將會對促進經濟和社會的快速發展做出更大的貢獻。

1.2 BIM技術在工業廠房設計中的應用現狀

從實踐經驗來看，工業廠房設計與其他建筑物的設計有一定的不同之處。例如工業廠房所在區域的氣候條件和采光條件都會對廠房后期實際應用產生一定的影響。BIM技術的應用使得廠房內部施工更加精確，施工進度更加快捷，節約了資源的使用情況，大幅度的提高了高大型工程建筑施工信息集成化水平。BIM技術提高了工程建筑的安全性，促進了各個項目之間的相互協作，為工業廠房實施建設的質量提供了保障。BIM技術在信息技術的基礎上進行應用，提高了結構設計的科學性，這個技術在工業廠房設計當中非常重要。施工人員要從施工項目的實際情況出發，提高結構設計的可視化程度。因此，本文將從氣候條件和采光條件兩方面，闡述BIM技術在工業廠房設計中的實際應用現狀。

1.3 BIM技術在工業廠房氣候分析中的實際應用

通常情況，工業廠房內部都是用作生產或倉儲，其中難以避免會出現各種各樣的氣味。BIM技術有效提高了設計數據的集體化程度，減少數據匯總過程中的失誤現象，提高了工業結構的穩定性和可靠性。促進了圖紙設計的自動化程度，有助于看在目前結構設計當中存在不足時進行針對性的設計方案調整，有關工作人員在設計廠房建造方案時，會根據當地實際氣候條件，尤其是風向、風力來決定工業廠房的位置以及朝向。合適的區域位置以及恰當的朝向能夠使廠房內部氣味得到有效的散發，從而對廠房內部工作人員的工作影響降低到最低。BIM技術能夠了解設計人員的施工意圖，降低結構專業與建筑專業和公共設備專業的沖突，促進實施過程資源優化，減少資源浪費。

依照傳統設計觀念和設計手段，設計人員會根據自身實際設計經驗來確定廠房的具體位置以及具體朝向。但是倘若設計人員只依靠個人實踐經驗難免會出現失誤，最終讓廠房正式投入使用后與方案設計之間存在較大的出入，例如導致廠房內部氣流的流動方向和流動速率都無法與預先設計相同。但是在應用了BIM技術后，打破了傳統設計觀念和設計手段，進行了大膽的創新和嘗試，設計人員就可通過BIM技術中的計算機分析軟件，更為科學且準確的判斷出在一定位置和一定朝向上廠房內部的氣流流動情況，這是工業技術的一項重大革新。以卷煙廠的廠房設計為例，設計人員在使用BIM技術開展卷煙廠廠房設計工作時，首先會對廠區所在位置的氣候條件進行調查，判斷該區域的溫度、濕度、風向等氣候條件。根據BIM技術系統分析結果，決定廠房的具體位置以及朝向，持續對設計方案進行優化和完善。當技術人員使用BIM技術開展廠房設計時，能夠模擬出設計每一版設計方案的實際運行效果，從而讓設計人員在前期設計過程中積累比較豐富的經驗，不斷進行修改，最終形成最為完整和全面的定稿方案。

1.4 BIM技術在工業廠房采光分析中的實際應用

能耗高是工業廠房的一大突出特征，因為工業廠房建筑面積大，對于光源的需求較多。BIM技術強化了建筑項目設計部門建筑主體之間的溝通與銜接，使廠房施工中的程序更加合理，工程建設的進度更高。如果只依靠自然采光，難以有效滿足整個工業廠房的實際采光需求。所以設計人員在設計方案時就要考慮到廠房后期投入使用后的實際采光要求，不但要最大限度利用自然光，而且也要密切結合人工照明。假如設計人員能夠增加自然光在整個廠房所需采光需求中的比例，那么將會大幅度降低工業廠房的能耗。技術人員可使用BIM技術對工業廠房的采光環節進行詳細分析，以卷煙廠廠房的采光為例。一般來說，卷煙廠廠房面積都較大，四周光線較為充足而中間光線較為暗淡。所以在卷煙廠廠房中間位置，通過增設人工光源來保持廠房內部光線的均勻性。為了能夠準確確定出廠房內部人工光源安放的位置以及數量，設計人員可利用BIM技術還原或模擬整個廠房內部不同采光方案的實際效果。再通過結合其他技術而獲得采光比和有效采光比等數據，根據不同設計方案的實際模擬數據得出最為有效且可靠的設計方案。

2 BIM技術在工業廠房設計中的實際應用舉措

2.1 BIM技術在工業廠房場地分析中的應用

在設計工業廠房中，場地的選擇尤為重要。如果能夠設計出最佳方案，將會大幅度提高土地的使用效率。BIM技術大大提高了工業設計的工作效率，為工業設計帶來了整體價值和變革性作用，提升了企業的信心，為業務展示了平臺，為企業的核心競爭力奠定了堅實的基礎。而且設計人員在確定工業廠房場地位置時不但要滿足后期投入使用后生產的實際需求，也要滿足物流環節需要。既要便于廠區工作人員順利開展工作，又能夠節約成本在有限的資金范圍內設計出最安全的廠房。因此設計人員在開展工業廠房場地設計工作時，需要對現場環境有著充分的了解，科學確定平面布置，在場地豎向設計過程中進行動態土方計算。與此同時，設計人員在確定設計方案時也要將廠區的安全性考慮進去，例如通過邊坡處理來增強廠房的安全性。BIM技術的應用便于對施工圖紙進行核對與修改處理，滿足對施工用地的緊湊安排與布置，BIM技術在工業廠房場地設計中的應用舉措，主要集中在以下幾個方面。

首先，設計人員可借助航測技術對擬選定的廠房選址位置及周邊環境進行勘測，利用專業軟件形成三維空間地形模型。設計人員可分別推動高程分析、坡度分析等工作，得出擬選定位置的高程差和坡度等地形數據情況。設計人員根據相應數據合理開展平面布置，例如廠區內部工作人員的辦公場所可被設計到較高的地方，同時在設計過程中可綜合考量企業需要，對整個地形地塊進行重新修整。其次，由于工業廠房進出車輛多為大型車輛，所以設計人員在對廠房位置進行確定時，要能夠選擇出地面較為平坦且方便大型車輛進出的位置。尤其是要考慮到雨雪天氣對整個廠房所帶來的影響，要考慮到廠房在雨雪天氣時雨水倒灌的情形。設計人員可借助C3D軟件模擬擬選定位置廠區的匯水面積，從而及時修訂廠區位置以及采取相應防水防倒灌舉措。最后，在BIM技術工業廠房場地分析中，能夠根據不同的放坡規則對場地進行放坡處理。并且可通過放坡參數，方便實現坡度調整。設計人員利用場地剖面生成算法，可以比較容易的獲得任意一個位置的剖面圖形，而所獲得的數據也可以用作廠區內部廠房的布置依據。設計人員在使用BIM技術開展工業廠房場地分析時，能夠對廠區位置地形進行3D立體還原，從而讓設計人員能夠更加清晰和明確廠區位置的地形情況高度和坡度情況等，便于后期邊坡處理或道路設計等工作環節的處理工作。

2.2 BIM技術在工業廠房體量分析中的應用

BIM技術在工業廠房體量分析中的應用，主要由以下四個環節組成：

第一，設計人員需要能夠出具工藝布藝草案，之后根據草案數據確定出工業廠房的大小尺寸。

第二，專業設計人員建立廠房體量模型，此時設計人員可充分利用BIM軟件中的建模程序功能，以點、線、面等基本元素來建立幾何體。根據方案中各分區廠房中的實際應用需要，進行相應大小和形狀的模型，比如“回字形”、“L型”等，最終把眾多形體組合成方案體量模型。

第三，專業技術人員和靈活借助BIM技術建立起工業廠房的體量模型，之后將體量模型數據情況作為后期實際方案完善的重要參考。BIM技術在體量模型中的應用優勢，主要體現在它能夠大幅度縮短方案設計從初步階段到最終施工圖階段的時間。因為BIM技術不僅能夠具備快速開展體量模型的功能，而且還能夠直觀地呈現出不同材質下體量模型中的實際效果，讓設計人員能夠快速確定出各種大小尺寸或形狀的廠房外觀。

第四，設計人員在開展工業廠房設計工作的過程中會根據個人設計經驗以及企業實際需求來推出多版方案，通過對比每一版方案的體量數據得出最佳的方案。BIM技術的特點之一是能夠提供三維可視化數據，在體量分析中的應用優勢體現在可以更為全面且詳細的展示所設計方案中具體建筑物的外觀造型和內在細節，并努力呈現出更加直觀的效果。

2.3 BIM技術在工業廠房環境分析中的應用

由于當前國內很多企業對于廠房環境的要求越來越高，尤其是負責企業生產工作的廠房，對于內部環境的要求更高。所以充分利用BIM技術對廠房內部環境進行詳細分析和判斷，有利于保證生產質量和提高企業市場競爭力。BIM技術的應用使設計和施工變得規范合理，推進了設計工作的順利開展，在工業廠房設計中，技術人員可利用BIM技術的體量模型數據為參照，靈活運用BIM技術的風環境模擬軟件，從而獲得廠房內部以及外部的風環境模擬數據。例如可準確的得到廠房內部和外部風速情況或者廠房建筑表面的風力壓力數據情況。技術人員利用BIM技術讓每一版設計方案分別進行風環境模擬測量，最終得出對廠房內部生產環境影響最小且安全系數最高的廠房形狀方案。在BIM技術的輔助下，技術人員能夠比較準確的獲得產生渦流位置最少的設計方案。從而有效保證廠房內部風速控制在合理的區間范圍內，并讓廠房建筑表面的內部和外部的風壓差控制在合理區間。除此之外，技術人員可利用BIM技術及其他測量軟件，準確得出廠房內部溫度與濕度的模擬云圖。通過模擬云圖的數據情況，實時調整廠房的位置以及廠房內部各工業設備的擺放位置。有效保證廠房內部中最為關鍵和核心的領域，能夠少受或不受外界環境影響，將風速、空氣質量、溫度等數據控制在最佳范圍內。另外技術人員可靈活運用BIM技術，對每一版方案下的實際溫度和濕度影響進行準確的判斷。例如對不同位置的回風、不同送風口的形式、不同送風口的位置。通過BIM技術軟件進行模擬，最終選擇出效果最好，對實際生產影響最低的方案。

3 結 語

綜上所述，近年來隨著BIM技術的不斷成熟，它在眾多行業和領域都獲得了極為顯著的應用效果，可以引領各個行業的業務模式深化變革，開辟新型產業，例如BIM技術在造價管理、建筑工程設計等眾多領域都取得了良好的應用效果。本文對BIM技術在工業廠房設計中的實際應用展開了詳細的論述，通過準確分析工業廠房設計過程中所必需的基本原則以及影響工業廠房后期實際應用最為主要的因素。積極探究和分析BIM技術在工業廠房設計中的主要著力點和應用點，從工業廠房的場地分析到其體量和環境分析，均能夠在BIM技術的輔助下實現更高質量的應用?？茖W運用BIM技術對提高工業廠房設計工作效率，提升工業廠房后期實際投入使用過程中的效果具有重要意義。