摘? 要：本文在智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中引入BIM技術(shù)，基于BIM技術(shù)的可視化、信息化、智能化等特點，進一步明確了設(shè)計思路，以及該技術(shù)在智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的具體應用，以期為提升智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量作出一定貢獻。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);智能建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;應用

中圖分類號：TU318? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）11-0000-00

0 引言

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)了建筑物生命周期全過程，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對整體建筑工程來說極其重要。對于日趨智能化、復雜化的建筑結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的CAD設(shè)計模式在工程質(zhì)量管理和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計精度上都存在一些問題。BIM技術(shù)作為建筑行業(yè)最前沿的一種技術(shù)。無論是從建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計前期，還是從建筑后期維護方面，BIM技術(shù)在其中的應用，必然能夠有效地解決我們當下所面臨的諸多問題。確保結(jié)構(gòu)設(shè)計更科學合理，符合實際應用需求，同時也可以保證建筑工程的整體質(zhì)量和性能提升。因此，智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計+BIM技術(shù)越來越受到人們的認可。

1 BIM 技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)依托于數(shù)據(jù)信息采集來創(chuàng)建數(shù)字模型，數(shù)字模型其本身就是一個獨立的數(shù)據(jù)信息庫，除了能夠直觀顯示本身的材質(zhì)、規(guī)格型號等信息外，還融合了設(shè)計方、建設(shè)方以及施工過程中的各類信息，能夠為現(xiàn)場施工質(zhì)量控制提供參考。

設(shè)計方輸出的相關(guān)工程圖紙都是以建筑模型為基礎(chǔ)輸出的，模型中的各個元素之間具有關(guān)聯(lián)性，一旦模型出現(xiàn)變化，與之相關(guān)的文檔與圖形也會自動更新，進而促使各個專業(yè)實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計，BIM技術(shù)的應用提高了圖紙修改時間，提升了圖紙調(diào)整效率?；贐IM技術(shù)可視化特點，以立體形式展示工程結(jié)構(gòu)，提前模擬竣工后的建筑情況，發(fā)揮了計算機優(yōu)勢進行仿真分析、模型處理[1]，將出圖、渲染等工作融為一體，呈現(xiàn)出內(nèi)容更為豐富、數(shù)據(jù)更加智能、全生命周期的特征，全生命周期內(nèi)各階段的應用如圖1所示。

1.2 BIM技術(shù)在工程量計量及模擬分析方面的作用

1.2.1 更加精準有效的計量整體工程量

快速提取工程量是BIM技術(shù)應用的一大優(yōu)勢，傳統(tǒng)的大型建設(shè)工程項目材料管理較為粗放，很難做到精細化管理。利用BIM技術(shù)的信息模型可以對項目實施過程中不同階段的物料信息進行實時的提取和預測。項目的管理部門可以迅速獲得工程的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并在此基礎(chǔ)上對項目的施工人員、施工機械和施工材料進行精準計算，BIM技術(shù)的引入極大地減少了資源及倉儲環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的浪費現(xiàn)象。實現(xiàn)了領(lǐng)料、消耗的科學限額控制。不同階段工程量計算應用情況如表1所示。

1.2.2 模擬分析功能

在設(shè)計階段，BIM技術(shù)可以對設(shè)計上的一些參數(shù)進行模擬實驗，除了對設(shè)計的建筑物進行常規(guī)分析外，還可以模擬預計可能發(fā)生的事件。例如，節(jié)能、緊急疏散、日照和熱能傳導模擬等。在招投標和施工階段可以進行4D模擬，也就是工程的進度模擬，以便更好的對進度進行把控，從而確定合理的施工方案[2]。同時還可以進行5D模擬，實現(xiàn)成本控制。還可以進行日常緊急情況處理方式的模擬，如地震人員逃生模擬和消防人員疏散模擬等，如圖2所示。

2 智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的具體應用分析

2.1 實體模型建設(shè)

基于市場上的主流軟件，如Revit 、Bentley 等建立土建、結(jié)構(gòu)、機電、管線的綜合BIM模型，在優(yōu)化空間布局的同時，可實現(xiàn)對設(shè)計結(jié)果的動態(tài)化呈現(xiàn)，以便讓參建各方能夠直覺的理解設(shè)計方案，可以預先通過各專業(yè)模型所見及所得、更直觀的檢查到設(shè)計圖上各個專業(yè)相互間的障礙、空間幾何數(shù)據(jù)信息、結(jié)構(gòu)計算、設(shè)備安裝、節(jié)能設(shè)計等方面的設(shè)計問題。在施工前能預先發(fā)現(xiàn)存在的問題，優(yōu)化設(shè)計方案，為設(shè)備及管線預留合理的安裝及操作空間，減少占用使用空間，以降低施工重工、返工浪費等問題[3]。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)性能分析

一般項目由于缺少合適的技術(shù)手段，很難有時間和費用對項目景觀的可規(guī)度、日照、風環(huán)境、熱環(huán)境、聲環(huán)境等性能指標進行檢測分析。

（1）自然采光模擬：分析相關(guān)設(shè)計方案的室內(nèi)自然采光效果，通過調(diào)整建筑布局、飾面材料、圍護結(jié)構(gòu)的可見光透射比等，改善室內(nèi)自然采光效果，并根據(jù)采光效果調(diào)整室內(nèi)布局布置等。

（2）室外風環(huán)境模擬：改善住區(qū)建筑周邊人行區(qū)域的舒適性，通過調(diào)整觃劃方案建筑布局、景觀綠化布置，改善住區(qū)流場分布、減小渦流和滯風現(xiàn)象，提高住區(qū)環(huán)境質(zhì)量;分析大風情況下，哪些區(qū)域可能因狹管效應引發(fā)安全隱患等。

（3）建筑環(huán)境噪聲模擬分析：計算機聲環(huán)境模擬的優(yōu)勢在于，建立幾何模型之后，能夠在短時間內(nèi)通過材質(zhì)的變化，房間內(nèi)部裝修的變化，來預測建筑的聲學質(zhì)量，以及對建筑聲學改造方案進行可行性預測，如圖4所示。

（4）室內(nèi)自然通風模擬：分析相關(guān)設(shè)計方案，通過調(diào)整通風口位置、尺寸、建筑布局等改善室內(nèi)流場分布情況，并引導室內(nèi)氣流組織有效的通風換氣，改善室內(nèi)舒適情況[4]。

通過對多項數(shù)據(jù)進行深入全面的分析和計算，這樣才能進行更有效的設(shè)計，以此進一步提升整體智能建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量。

2.3 實現(xiàn)墻體裝配化安裝

基于BIM技術(shù)確定房間墻體的規(guī)格尺寸，并在此基礎(chǔ)上對墻體進行分解，按確定好的規(guī)格尺寸輸出墻體平面布置圖、立面圖，工廠按圖紙進行墻體的批量預制，如圖5所示。通過墻體工廠預制、模塊運輸、現(xiàn)場拼裝的方式進行安裝，避免現(xiàn)場交叉施工，縮短建設(shè)周期。

與此同時，通過BIM管綜模型優(yōu)化圖紙，確定末端開關(guān)、插座、線管等設(shè)備的精確位置，預留預埋點位圖要保證孔洞位置、數(shù)量、尺寸的預留精度，取消后期現(xiàn)場開孔、開槽工序。最終實現(xiàn)以“裝配式防火墻體”代替“混凝土實心磚”、“頁巖實心磚”、“蒸壓加氣混凝土砌塊”等傳統(tǒng)墻體砌筑材料[5]。

3 結(jié)語

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中BIM技術(shù)的應用是大勢所趨，其應用將給建筑行業(yè)的設(shè)計管理帶來全方位的革新，有了建筑信息模型，我們可以從一開始的圖紙會審延伸到進度管理、安全管理、質(zhì)量管理，再穿插到各專業(yè)的協(xié)調(diào)管理，最后到項目的成本效益管理，進而對各參建單位的管理工作實現(xiàn)更加精細、直觀、從容、自信的管理。

參考文獻

[1] 蒲紅克.BIM技術(shù)在城市道路與管道協(xié)同規(guī)劃設(shè)計中的應[J].城市道橋與防洪，2013（11）：37-39.

[2] 劉明依.BIM技術(shù)在舊建筑改造設(shè)計中的應用研究[D].徐州：中國礦業(yè)大學，2015.

[3] 翟越，李楠，艾曉芹，等.BIM技術(shù)在建筑施工安全管理中的應用研究[J].施工技術(shù)，2015，44（12）：81-83.

[4] 劉占省，趙明，徐瑞龍.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計，項目施工及管理中的應用[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2013，40（3）：65-71.

[5] 李勇，管昌生.基于BIM技術(shù)的工程項目信息管理模式與策略[J].工程管理學報，2012，26（4）：17-21.

收稿日期：2020-10-13

作者簡介：尚建強（1977—），男，河北石家莊人，本科，高級工程師，研究方向：機電自動化及智慧城市等。