BIM和VR指导下建筑可视化设计

BIM和VR指导下建筑可视化设计

摘要：BIM技术的应用为解决相关问题提供良好的技术路径，将VR技术与

BIM三维模型相结合可以更好地呈现建筑的设计效果并提升设计品质。该文针对

BIM和VR的建筑可视化设计进行深入研究，梳理相应的设计流程，通过充分对比

传统的设计方法，明确该技术的优缺点，以期为BIM＋VR技术在建筑设计领域的

广泛应用提供有力的支持。

关键词：BIM；VR技术；建筑设计；可视化；设计

BIM技术通过可视化功能将建设项目从规划到交付的效果立体地呈现出来，

有利于发现设计的矛盾点，提高设计质量，覆盖建筑的所有信息，降低工程的总

造价。与此同时，VR技术在2016年后迎来了爆发式的发展，将VR技术和BIM平

台相结合可以向各个参建单位提供沉浸式的建筑体验，将建筑的光照、空间效果

等几乎建筑的所有信息都有所体现。为了将BIM技术和VR技术进行有机结合并

为建筑设计提供一条新的技术路径，本文就BIM＋VR技术应用于建筑设计的基本

流程和应用优势进行深入研究，达到推升设计的呈现效果和工程整体品质的目地。

1传统设计方式面临的主要问题

目前，我国建筑设计还是采用原有的二维平面表现建筑信息的形式。在如今

数字信息时代，面对着建筑的安装专业数量较多，设计多样性的要求，传统设计

方式暴露出来的主要问题包括以下内容。

1）建筑信息的遗漏。二维图纸的设计是通过平面图、效果图和动画等方式，

通过固定角度或路径的展示建筑信息和效果，该方法无法完全反映建筑的信息，

导致业主、设计和施工之间信息交流的遗漏，设计和实施效果之间误差较大。在

工程实施阶段不可避免地会出现大量的设计变更或洽商，增加项目的投资。2）

无法提供建筑全寿命周期的服务。如今建筑所涉及的专业不仅包括结构和建筑，

机电设备和装饰装修专业已经成为建筑重要的组成部分，这也是未来建筑日常运

行中最依赖的专业内容，所以后期的维护和维修已经成为建筑在设计阶段不能忽

视的一部分。二维图纸在机电和装饰装修中无法提供很详细的信息，只是通过点

和线的简单表现，后期业主在日常的维修和改造中由于人员专业背景和能力的不

同，图纸发挥的作用并不明显。所以，图纸的作用只能在建设阶段发挥功能，在

未来长达几十年里无法发挥很好的功能。3）指导施工的效果欠佳。二维图纸在

指导机电专业施工方面有着明显的劣势，尤其是在管线的综合排布、机房内设施

设备的布局及装饰装修方面，以及各个专业的排布和安装方面，对施工的指导意

义不大，必须要在施工单位进场后再根据专业内容和具体的标高和空间确定施工

方案，不利于施工的进展。为了更好地适应当今建筑设计的要求和发展，将BIM

建筑信息立体模型技术和VR可视化的沉浸式表达技术相结合用于建筑的设计，

可以实现对不同人群建筑信息的全面和准确表现。

3 BIM和VR指导下建筑可视化设计

3.1BIM＋VR技术的软件应用和设计流程

BIM＋VR技术是建筑行业中BIM和VR技术的融合体，现阶段有很多软件支持

该功能的应用，常用的软件包括：720全景、Mars、enscape和Fuzor等，软件

的功能各有侧重点。总体而言，BIM＋VR技术是基于VR的引擎技术来承载BIM建

筑模型的数据，以更贴近现实的可视化方式实现各种BIM的应用，完成管道碰撞

检测、日照分析、风向分析等，明显地增强BIM模型的应用效果。用户可以通过

PC端、移动手机、高逼真全景VR及交互式全息投影等体验方式体验VR效果。本

文根据实际的工程经验和软件的应用效果，选择Modelo和Mars进行BIM＋VR技

术的建筑可视化设计，提炼出相应的设计流程。BIM＋VR技术在建筑设计中，对

原有设计的工作流程发生了根本性的变革。原有基于CAD的设计是首先完成建筑

的结构设计，然后各专业在此基础上做深化设计，该设计经常发生的问题是各专

业范畴内的设计都是正确无误的，但是整合后经常发生冲突，增加了工程实施过

程中时间和经济成本。在BIM＋VR技术环境下，通过VR技术将建筑的BIM模型

全面地呈现在设计、业主、施工方面前，让各参建方都能够身临其境的深度参与

前期方案的修改，提出各自意见，提高了项目设计的质量。

3.2BIM＋VR技术应用于建筑设计的效果

BIM和VR技术相结合可以应用在建筑设计的全过程，每一个阶段的应用效果：

第一，规划设计阶段。VR技术可以让设计方和业主对建筑方案和室内效果有身临

其境的感受，并基于BIM数据信息获取材料特征，标注不满意的地方，提升设计

的灵活性；第二，施工图设计。VR技术可以升华BIM可视化的体现效果，更好地

实现碰撞测试等操作的可视化，将所有的专业集中在一个设计平台上显示，明确

设计效果和可能出现的问题；第三，工程实施阶段。在施工阶段，可以通过建立

虚拟体验场景，结合全身动作捕捉等穿戴设备，进行施工安全事故的体验和施工

难点的预演，强化现场的安全管理:抽取国家要求的施工工艺，设计与工程实际

相匹配的VR交互流程，建立场景模型和考核评价系统，确保工程的施工质量；

第四，运维阶段。工程在试运行期间通过VR的集成可以让物业提前进行设备运

行和维护的培训与演练，完成设备的故障维修、消防应急演练的直观体现，便于

移交后设备的整体运行保障；第五，营销阶段。项目的营销阶段对于业主而言通

过头盔或手持移动端可以实现对项目的全景体验，可以替代实体样板间的部分功

能，让业主提前体验完工后的效果。

3.3BIM＋VR技术与传统设计方法的对比

传统的CAD二维设计呈现的是相对孤立和平面化的建筑数据图；BIM技术可

以呈现系统化的立体建筑信息；而基于VR的BIM技术可以实现建筑的可视化，

让用户在工程建设前身临其境地感受建筑的效果。3种设计方法的对比见表2。

BIM不仅可以呈现3D的建筑模型，更重要的是体现建筑的结构和功能组件的信息，

用于设计的会审和建筑全寿命周期的管理。将BIM模型转换为VR体验后为设计、

施工和业主方提供了一个具有较强洞察力的平台，使用户在设计阶段就能够体验

到设计的效果。另外依托BIM＋VR技术可以让用户选择多视角和多流线感受设计

的效果和意图，对不同意见和想法的区域进行标注，让用户提前体验设计的成果。

该技术在特殊人群和特殊环境的设计中有着明显的优势。在满足特殊人群的需求

方面，例如：老人、儿童和残疾人等人群的需求方面，设计可以在虚拟现实环境

中通过不同视角高度、流线和移动速率体验设计的效果，多角度地验证自己的设

计。在特殊环境的设计方面，设计师可以体验一些新奇和超前的设计产品，如地

下空间、海底世界等，通过虚拟现实体验提升设计的效果；在施工前，可以模拟

施工过程的关键过程和危险节点，指导后续的施工，减小施工的风险。

参考文献

[1]朱敏敏. 基于BIM与VR技术装配式建筑与虚拟仿真技术的设计与实现

[J]. 工业建筑, 2022(003):052.

[2]高慧, 孙松山, 陈佳艾,等. VR与BIM在建筑设计的前景[J]. 科技风,

2021(18):2.

[3]张梓颖,

可视化实现[J].

[4]张燕飞. "BIM+VR"

2022(007):000.

杨子哲, 曾志强,等. 基于VR与BIM技术的装配式结构建模及

黑龙江科技信息, 2022(019):000.

技术支持下的建筑设计研究[J]. 中国建筑金属结构,