趙變青

(太原市建筑設(shè)計研究院 太原 030002)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，直接關(guān)系到建筑工程質(zhì)量、使用安全、舒適程度、造價成本、生態(tài)效益等。通過在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以全面提升設(shè)計方案的智能化程度，最終形成一套最佳設(shè)計方案，最大限度呈現(xiàn)設(shè)計意圖，滿足現(xiàn)代化建筑工程的建設(shè)需要。這就需要從合理化角度出發(fā)，針對如何通過BIM技術(shù)實現(xiàn)智能化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行探索與研究，充分體現(xiàn)出BIM的技術(shù)優(yōu)勢，為工程建設(shè)質(zhì)量和整體效益提供可靠保障。

1 BIM技術(shù)在智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的作用

1.1 工程計量更加精準

應(yīng)用BIM技術(shù)，可以快速提取工程量，并且對其進行精細化管理與設(shè)計。這是傳統(tǒng)建設(shè)工程設(shè)計所不具備的，可以有效解決粗放式工程計量模式下的各種弊端。另外，運用BIM技術(shù)構(gòu)建起來的信息模型，項目部可以針對項目實施過程中各階段實時物料信息進行提取，并且針對工程計量進行精準估測，從而快速、全面獲取工程數(shù)據(jù)信息。并且依據(jù)這些信息對項目建設(shè)方案進行規(guī)劃設(shè)計，包括施工技術(shù)、人員安排、機械設(shè)備選用等，還有施工材料需求量的精準計算。通過引進BIM技術(shù)，可以使倉儲、領(lǐng)料、材料使用等環(huán)節(jié)得到有效管控，從而大幅減少資源浪費現(xiàn)象，促進工程效益的整體提升[1]。

1.2 可視化模擬分析

在工程項目設(shè)計階段運用BIM技術(shù)，可以結(jié)合設(shè)計參數(shù)針對建筑外觀、設(shè)計細節(jié)、施工過程進行模擬實驗。這樣一來，項目組人員可以非常直觀的了解設(shè)計人員的設(shè)計意圖，全面掌握施工過程中存在的關(guān)鍵環(huán)節(jié)與注意事項。例如節(jié)能設(shè)計、緊急疏散通道、日照和熱能傳導(dǎo)設(shè)計等等。在項目招投標(biāo)和施工階段，都可以借助BIM的可視化模擬功能，確保工程建設(shè)任務(wù)的順利實施。另外，通過對施工過程進行模型分析，可以全面預(yù)見施工中可能存在的緊急情況或者風(fēng)險因素。從而有針對性的制定應(yīng)急預(yù)案，并組織施工人員進行安全知識培養(yǎng)和應(yīng)急演練，全面提升施工過程中的安全可靠性[2]。

2 BIM技術(shù)在智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的合理應(yīng)用

2.1 構(gòu)建工程實體模型

借助Revit、Bentley等BIM主流軟件，結(jié)合工程設(shè)計方案及設(shè)計參數(shù)，建立一個包含土建、結(jié)構(gòu)、機電、管線在內(nèi)的BIM模型。基于此模型，開展空間布局設(shè)計。不僅可以最大限度提高設(shè)計方案的合理性，還可以針對設(shè)計效果進行動態(tài)化、可視化呈現(xiàn)。由于此模型所見即所得，項目人員可以全面了解建筑結(jié)構(gòu)的空間幾何信息，檢查設(shè)計方案當(dāng)中是否存在結(jié)構(gòu)計算、設(shè)備安裝、節(jié)能設(shè)計、施工障礙、安全風(fēng)險等問題。針對所發(fā)現(xiàn)的問題開展優(yōu)化設(shè)計，為設(shè)備及管線安裝預(yù)留出合理的操作空間，最大限度減少施工過程中的返工、浪費等現(xiàn)象[3]。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)性能分析

首先，采光效果模擬。設(shè)計人員可以通過調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)布局、飾面材料、圍護結(jié)構(gòu)等途徑，確保一個最佳可見光透射比，最大限度改善室內(nèi)自然采光效果。在此基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化室內(nèi)空間布局；其次，風(fēng)環(huán)境模擬。通過BIM技術(shù)針對建筑布局、景觀綠化進行設(shè)計，對住區(qū)流場分布情況進行優(yōu)化設(shè)計。避免住區(qū)環(huán)境在大風(fēng)情況下，受到狹管效應(yīng)影響引發(fā)安全事故。同時，為居住區(qū)域及周邊區(qū)域營造一個適宜的通風(fēng)環(huán)境；再者，自然通風(fēng)模擬。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員可以借助BIM技術(shù)對通風(fēng)口位置、尺寸規(guī)格、建筑布局等方面修改，并且結(jié)合多項數(shù)據(jù)針對室內(nèi)通風(fēng)設(shè)計進行精準化與細化分析，使室內(nèi)流場分布得到明顯改善，從而實現(xiàn)高效通風(fēng)換氣，為人們營造出一個舒適的居住空間；最后，環(huán)境噪聲模擬。借助BIM技術(shù)進行聲音環(huán)境模擬分析的優(yōu)勢在于，當(dāng)建立起模型之后?？梢酝ㄟ^材質(zhì)或者房間內(nèi)部裝修的變化，針對建筑物的聲學(xué)質(zhì)量進行精準預(yù)測，從而幫助設(shè)計人員針對建筑聲學(xué)方案進行優(yōu)化。通過上述各項設(shè)計調(diào)整，實現(xiàn)了更加深入全面的分析與計算，呈現(xiàn)出最合理化、智能化設(shè)計效果，為建筑工程的實用性、舒適性和節(jié)能環(huán)保效益提供全方位保障[4]。

2.3 實現(xiàn)裝配化安裝

在建筑施工中，裝配化安裝可以顯著提升施工效率，縮減施工周期。而基于BIM技術(shù)，可以將這項施工工藝引進到施工建設(shè)當(dāng)中。例如在房間墻體規(guī)劃設(shè)計當(dāng)中，運用BIM軟件繪制出墻體平面布置圖和立面圖，之后將圖紙?zhí)峤唤o墻體預(yù)制工廠，工廠按照圖紙進行墻體批量生產(chǎn)。生產(chǎn)完畢后，以預(yù)制墻體送達施工現(xiàn)場，由安裝人員進行現(xiàn)場安裝。這種施工方式具有周期短、質(zhì)量好、成本低等特點，但需要做好施工安排，避免出現(xiàn)交叉施工現(xiàn)象。

2.4 開展精細化設(shè)計

利用BIM綜合模型，可以針對設(shè)計圖紙當(dāng)中的細節(jié)之處進行優(yōu)化設(shè)計。在施工圖上，明確末端開關(guān)、插座、線管位置、預(yù)埋點位置、孔洞位置以及預(yù)留精度進行明確標(biāo)注。避免在施工過程中出現(xiàn)現(xiàn)場開孔、開槽工序等情況。通過運用BIM技術(shù)，使裝配式防火墻體取代了混凝土實心磚、混凝土砌塊等傳統(tǒng)墻體砌筑施工工藝，使墻體工程質(zhì)量、施工效率和成本效益均獲得顯著提升。

3 BIM技術(shù)合理應(yīng)用于智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的保障措施

3.1 做好設(shè)計前期準備工作

在運用BIM開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，設(shè)計人員要獲取全面完善、真實可靠的工程數(shù)據(jù)信息，還要針對項目樣本給予足夠的重視。只有這樣，方可確保設(shè)計工作的順利開展，避免設(shè)計方案在設(shè)計過程中出現(xiàn)大幅度修改，使工程設(shè)計人員能夠集中精力做好宏觀、微觀和所有細化設(shè)計，確保設(shè)計方案的科學(xué)合理性。

3.2 重視結(jié)構(gòu)部件的合理設(shè)計

通過各個部件的合理組合，方可使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計意圖得以有效實現(xiàn)。因此，工程設(shè)計人員在運用BIM技術(shù)開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要結(jié)合各部件的功能需求做好規(guī)劃與設(shè)計，還要嚴格按照建筑行業(yè)相關(guān)標(biāo)準等開展規(guī)范化設(shè)計，充分保障各個部件的設(shè)計質(zhì)量與合理性。確保該部件在日后長期使用過程中，充分發(fā)揮出實用價值。對此，需要設(shè)計人員針對所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計參數(shù)進行反復(fù)審核，力爭確定一個最終方案。

4 結(jié)語

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中引進BIM技術(shù)，能夠提高設(shè)計方案的科學(xué)合理性、節(jié)能性與實用性。但是，由于BIM在我國應(yīng)用時間相對較晚，與之相關(guān)的設(shè)計經(jīng)驗還不夠豐富。對此，需要全體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員針對其應(yīng)用策略進行持續(xù)性探究，不斷拓展設(shè)計思路，豐富設(shè)計手段，力爭更大限度發(fā)揮出BIM技術(shù)的優(yōu)勢。