在建筑行业迈向高质量发展的进程中，数字化技术已成为推动建筑设计工程变革的核心驱动力。传统建筑设计工程流程存在信息沟通不畅、设计决策依据不足，以及项目管理效率低下等问题，难以适应新时代对建筑品质、成本控制和工期管理的要求。
在此背景下，数字化技术为建筑设计工程全流程注入活力。其凭借强大的模拟分析、协同作业与数据管理能力，全面赋能建筑设计工程各环节。不仅革新设计流程，推动建筑性能精细化优化，助力工程管理的系统性转型，也为建筑行业可持续发展提供了强劲动力。因此，系统探索数字化技术在建筑设计工程中的应用，具有重要的理论与实践价值。
一、建筑设计流程的数字化革新
（一）设计前端的数字化协同作业
设计前端数字化协同基于计算机支持的协同工作（CSCW）理论，打破传统建筑设计模式下各参与方的沟通壁垒。多专业设计师、业主及其他利益相关者，借助统一数字化平台开展实时交互。且平台运用语义分析和自然语言处理技术，自动梳理、分类海量交互信息，有效过滤冗余内容，进一步提升信息交互的质量和速度。
在该协同模式下，信息交互量与交互效率共同决定协同效果。数字化平台通过优化信息传递机制，提高单位时间内的信息传输量，同时借助简洁直观的界面设计，减少信息处理环节，提高处理效率。两者叠加，显著增强了团队协作效果，确保设计理念在多专业之间高效传达与整合，加快设计进程，减少沟通误差。
（二）BIM 驱动的设计流程重塑
建筑信息模型（BIM）技术构建起一种集成化的建筑设计工程模型（如图 1 所示）。BIM以三维数字化模型作为信息载体，集成建筑项目全生命周期的几何、物理与功能信息。在设计阶段，各专业设计师基于同一 BIM 模型开展工作，实现信息实时共享与更新，极大地避免因信息不对称导致的设计冲突。
同时，借助 BIM 系统自带的碰撞检查功能，可在设计阶段精准定位并解决不同专业设计间的空间冲突，减少施工阶段因设计冲突产生的变更和返工成本。这不仅提升了设计阶段的工作质量，也为施工阶段的顺利推进创造有利条件，显著提升设计与施工整体的衔接效率。
图 1 基于 BIM 的集成化建筑设计工程模型
（三）设计成果的数字化交付体系
设计成果数字化交付是数字化设计流程的关键环节。为确保交付文件的规范性与完整性，引入哈希算法对设计文件生成唯一的校验码。在交付过程中，接收方可对文件重新生成哈希值并进行比对，若与原值一致，即可确认文件在传输过程中未被修改，从而保障设计成果的安全性与可信度。
同时，借助区块链技术（BC）的分布式存储特性，将哈希值与设计文件存储于多个节点，防止数据丢失，保障数据安全性 ；通过数字证书和加密传输协议，防止交付过程中数据被窃取或篡改，进一步增强交付过程的安全性和可信度。
二、建筑性能数字化模拟与设计优化
（一）建筑性能数字化模拟
1. 建筑物理性能模拟分析
建筑物理性能模拟涵盖建筑热工、采光等多个方面，是提升建筑室内环境质量、降低能耗的关键环节。以围护结构的热工性能模拟为例，在稳态传热条件下，通过计算结构的传热量来评估其保温隔热效果。该模拟过程基于室内外温差和围护结构总热阻，反映出材料热性能对整体能效的影响。
为直观展示不同围护结构材料对传热量的影响，分析以下表 1 数据。从表中可知，在相同室内外温差下，不同热阻的围护结构传热量存在显著差异，热阻越大，传热量越小。
表 1 不同围护结构的热阻与传热量
2. 结构力学性能模拟分析
结构力学性能模拟能够对建筑结构在各种荷载作用下的响应进行分析，确保建筑结构的安全性与稳定性。以框架结构为例，在水平地震作用下，常采用底部剪力法进行地震荷载分析。模拟中考虑了建筑的自振周期、地震影响系数以及等效总重力荷载等关键参数。
通过对不同高度框架结构进行模拟分析，得到表 2 数据。由表 2 可知，随着建筑高度增加，结构基本自振周期变长，水平地震影响系数逐渐减小，但因等效总重力荷载代表值增大的影响程度更大，结构总水平地震作用标准值呈增大趋势。
表 2 不同高度框架结构的地震作用模拟结果
（二）基于模拟结果的设计迭代优化
1. 建筑物理性能优化
基于建筑物理性能模拟，若传热量偏高，进行优化设计。通过对围护结构材料进行替换，将其变更为具备高效保温性能的材料，可显著降低传热量。并借助参数化设计工具，设定热阻与传热量关联，利用建筑能耗模拟软件（BEM）模拟、筛选方案，确定既能满足保温隔热要求，又兼具成本效益的围护结构设计方案。
2. 结构力学性能优化
依据结构力学性能模拟，当部分构件应力超标时，调整结构设计。通过增大柱截面尺寸、优化结构布置，改变结构刚度。借助结构分析软件与参数化设计平台，对不同结构设计方案进行模拟分析，全面评估各方案在地震作用下的响应，以形成满足规范要求，且安全性与经济性俱佳的结构设计方案。
三、建筑设计工程管理数字化转型
（一）面向进度管控的数字化作业模式
面向进度管控的数字化作业模式，借助数字化技术实现对工程进度的精准把控。运用计划评审技术，对项目活动的时间和逻辑关系进行分析（其流程如图 2 所示）。每项活动会根据乐观时间、最可能时间和悲观时间进行期望工期估算，以为整体进度计划提供科学依据。进而通过绘制项目进度计划网络图，明确各活动先后顺序与关键路径。
图2 基于PERT的进度管控分析流程
在施工过程中，依托物联网（IoT）技术，对施工现场的设备运行状态、人员定位信息、材料库存数据进行实时采集。并基于 BIM5D 模型，将采集数据与计划进度进行可视化对比。一旦实际进度滞后，系统基于预设阈值自动触发预警，并通过大数据分析为管理者提供赶工策略，帮助其制定合理的进度纠偏措施，确保项目按时交付。
（二）聚焦质量保障的数字化管理机制
聚焦质量保障的数字化管理机制，运用数字化技术对建筑设计工程质量实施全过程管控。搭建质量管理信息系统（QMIS），对原材料检验报告、施工过程记录、质量验收数据等进行数字化存储与分析 ；借助机器视觉与传感器技术，对施工现场的关键工序和质量控制点进行实时监测 ；利用高精度传感器对混凝土强度、钢筋间距等关键质量参数进行实时采集，通过数据采集与监视控制系统上传至 QMIS。
当质量参数偏离预设标准时，系统自动启动不合格品管理流程，追溯问题产生的环节，基于预先设定的责任分配规则生成整改通知单，明确整改责任人与期限。同时，借助大数据分析技术，对质量数据进行深度挖掘，如运用统计过程控制（SPC）工具，分析质量波动趋势，为后续项目质量管控提供决策依据，实现建筑设计工程质量管控的数字化、智能化与精细化。
四、结语
在建筑设计工程领域，借助数字化技术，搭建项目全周期数字化协同架构，开展建筑性能数字化模拟与设计优化，推动工程管理数字化转型。实现设计、施工、管理各环节信息实时共享与高效协同，大幅提升设计质量与工程管理效率，降低项目成本与潜在风险，进而推动建筑业向智能化、绿色化方向迈进。未来，需持续探索数字化技术的创新应用，助力建筑设计工程行业突破发展瓶颈，实现高质量、可持续发展。
