高鑫

摘要：經(jīng)濟的快速發(fā)展推動了建筑行業(yè)的進步，近年來，建筑工程規(guī)模不斷擴大，建筑結(jié)構(gòu)也日趨復雜，這對建筑技術(shù)提出了更高的要求。BIM技術(shù)是一種基于三維信息化的技術(shù)手段，已經(jīng)在我國建筑設計領(lǐng)域得到了較為廣泛地應用。本文以復雜公建建筑為研究對象，分從BIM技術(shù)的應用價值入手，分析BIM技術(shù)在復雜公建建筑設計中的應用，以供參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)技術(shù);公建建筑設計;應用

據(jù)統(tǒng)計，建筑行業(yè)生產(chǎn)效率在近30年來下降趨勢明顯，這與其他產(chǎn)業(yè)形成了鮮明的對比。隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，人們逐漸將信息技術(shù)應用于各個行業(yè)中，旨在提高行業(yè)的生產(chǎn)效率，因此，將信息化技術(shù)應用于建筑領(lǐng)域是提高建筑行業(yè)生產(chǎn)效率的手段之一。目前，我國大型公共建筑不斷涌現(xiàn)，這些建筑具有施工難度大、系統(tǒng)復雜難度等特點，這對建筑技術(shù)提出了新的要求。BIM技術(shù)是近年來快速發(fā)展的新技術(shù)，將其應用于復雜公建建筑設計領(lǐng)域給復雜建設工程項目的管理帶來了巨大的變革。

一、BIM技術(shù)的應用價值

BIM技術(shù)是在項目工程各項信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建模，以此方便項目各參與方利用模型參與到項目建設各個過程中，指導項目決策。BIM技術(shù)貫穿于項目的前期設計至項目改建、拆除的各個環(huán)節(jié)，其為項目工程管理提供了強大的數(shù)據(jù)儲存庫，使管理人員可以利用其計算分析能力進行指導。有學者將對BIM技術(shù)的應用價值進行了研究，認為BIM技術(shù)可以降低4%左右的工程造價，可以提高項目設計圖紙的精度;能夠最大限度避免協(xié)同設計的沖突，降低資源損耗;可以加快約10%的施工進度，縮短工期[1]。

具體來說，在協(xié)同設計環(huán)節(jié)，利用BIM技術(shù)將模型數(shù)據(jù)模型導入專業(yè)的軟件中能夠及時發(fā)現(xiàn)設計存在的問題，及時優(yōu)化施工方案，并可以進行碰撞檢測，使項目設計失誤降至最少;還可以對施工難度大的復雜節(jié)點深入分析與優(yōu)化。在項目施工模擬環(huán)節(jié)，通過該項技術(shù)可以進行仿真模擬，通過仿真模擬可以較好地安排施工資源，優(yōu)化施工現(xiàn)場施工儀器、設備的配置情況，也有利于項目工程的成本控制。 在項目運維管理環(huán)節(jié)，利用BIM技術(shù)可以重復利用數(shù)據(jù)，存儲建筑的維修記錄，便于后期分析，使建筑運維管理信息更清晰。若項目在后期運營過程中需要改擴建，則利用BIM技術(shù)可獲取承重墻等數(shù)據(jù)，明確管線走向，進一步提升了工作效率。

二、BIM技術(shù)在復雜公建建筑設計中的應用

下文以某市大廈改擴建項目為例，該項目地下結(jié)構(gòu)共4層，地上部分為3個獨立結(jié)構(gòu)，為辦公、商用功能混合公共建筑。項目結(jié)構(gòu)總高度115米，基礎(chǔ)埋深約20米。該項目工程施工規(guī)模大、機電工程協(xié)調(diào)量大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜。因此，在項目開發(fā)過程中應該采用先進的技術(shù)手段與管理方式，降低管理難度。

（一）BIM技術(shù)在復雜公建建筑結(jié)構(gòu)體系設計中的應用

在對項目工程進行結(jié)構(gòu)設計過程中首先進行BIM建模，將數(shù)據(jù)信息模型中的數(shù)據(jù)導入專業(yè)的結(jié)構(gòu)設計軟件進行結(jié)構(gòu)設計。在初步設計階段，項目擬采用看鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。然而，利用BIM技術(shù)進行結(jié)構(gòu)設計計算后，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的層間最大位移比規(guī)范限值較高，在其他參數(shù)符合要求的情況下，可能造成項目結(jié)構(gòu)自重視過大。因此，需要對本項目的結(jié)構(gòu)體系進行調(diào)整，認為采用剛度大、自重小的結(jié)構(gòu)體系更為科學。在剛度的調(diào)配方面，分析后發(fā)現(xiàn)水平方向滿足相關(guān)要求，而豎向剪力墻等構(gòu)件需要配置合理。在考慮到剪力墻等構(gòu)件剛度突變的同時，還需要考量項目的延性、安全性等。經(jīng)過分析后，建議采用型鋼混凝土框架、鋼筋混凝核心筒結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)剛度大，具有良好的防火、防腐蝕性能，可以最大限度避免鋼材的浪費。與此同時，型鋼混凝土框架的抗震性能與比變形能力較好，延性強，具有加強的承載力。

（二）BIM技術(shù)在在復雜公建建筑結(jié)構(gòu)選型中的應用

在建筑結(jié)構(gòu)體系設計的基礎(chǔ)上，接下來就項目工程的結(jié)構(gòu)選型進行設計。資料顯示，該項目基底附加壓力較大，故而選擇鉆孔灌注樁。地基基礎(chǔ)選擇鋼筋混凝土，樁基為甲級，設計樁直徑為10米。在設計抗側(cè)力體系時，利用BIM技術(shù)進行建模，設定項目次梁端部均為鉸接，型鋼柱等為剛接，在樓層標高處設計構(gòu)造鋼梁。同時，利用BIM技術(shù)模型進一步優(yōu)化施工工藝等。標準層透視圖如圖1所示。

在抗震縫、伸縮縫的設計中，在地基附加應力方面，考慮到主樓與其他結(jié)構(gòu)差異顯著，故而二者之間設計沉降后澆帶;合理提升基礎(chǔ)底板的最小配筋率;選擇碎石骨料、收縮小的混凝土材料;謹慎選擇混凝土外加劑。在設計過程中，還考慮到項目施工過程中，混凝土澆筑時間的影響，因此在施工過程中應該采取一定的措施縮短澆筑時間，使影響降至最低;同時注意混凝土建筑的前期養(yǎng)護。通過BIM技術(shù)建模分析后，在栓中添加0.6千克每立方米、

直徑不超過20微米、抗拉強度不小于365兆帕的聚丙烯纖維，從而縮小建筑的伸縮裂縫。

（三）BIM技術(shù)在在復雜公建建筑結(jié)構(gòu)抗震設計中的應用

該項目為混合結(jié)構(gòu)，針對抗震結(jié)構(gòu)設計中的超限問題，本項目為1.30，大于相關(guān)標準中的要求，所以本項目在扭轉(zhuǎn)不規(guī)則范圍內(nèi)。項目樓層較多，扭轉(zhuǎn)偏大，該項目的結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)周期為0.81，參考相關(guān)規(guī)定，該項目扭轉(zhuǎn)剛度不強[2]。

在進行結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件設計過程中，為了防止剪力墻出現(xiàn)剛度突變，因此要求主樓結(jié)構(gòu)平面布置不可以過于復雜，應該簡潔。在分析項目首層穿層柱后，認為應該加強配筋，并就其承載力進行二次審核;F1至F3層的抗震結(jié)構(gòu)提高為特一級。

（四）技術(shù)在多專業(yè)協(xié)同中的應用

由于該項目數(shù)據(jù)量大、參與方較多、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，若不合理改變作業(yè)方式，則在后續(xù)建設過程中極有可能出現(xiàn)返工、項目成本上升的情況。為了避免上述情況的出現(xiàn)，項目各方可以建立統(tǒng)一的BIM信息數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同。管理人員與信息技術(shù)人員將項目結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)導入計算機中，并建立BIM模型，之后進行空間碰撞檢測[3]。通過BIM技術(shù)的應用，可以找出項目設計階段有問題的線管等，及時調(diào)整，減少后續(xù)設計變更，避免對項目的施工進度造成不良的影響，減少建筑材料的浪費。與此同時，通過修改后的設計圖紙能夠提高施工準確率，也有利于管理人員進行項目進度管理。對于項目建設過程中鍋爐房、配電室等部位的布局，利用BIM技術(shù)在施工前進行圖紙深化，可以提高空間利用率，能夠進一步確定相關(guān)設備的安裝位置;借助相關(guān)模型，管理人員能夠得知某一部件施工階段的實際情況，在碰撞分析的基礎(chǔ)上可以獲得真實、客觀的數(shù)據(jù)，不僅能夠調(diào)整設計不合理處，而且可以更為科學地指導施工工作。以機電管線為例，在建模后，使用專業(yè)的軟件進行碰撞檢測，使該管線的單三維效果直觀地呈現(xiàn)在項目工作人員的眼前（如圖2所示），能夠迅速找到碰撞的圖元。

三、結(jié)語：

綜上所述，BIM技術(shù)在復雜公建建筑設計中的應用可以顯著提高項目設計階段、施工階段的管理水平，可以幫助設計人員及時發(fā)現(xiàn)項目設計問題，減少后期項目設計變更，這在一定程度上可以保證項目施工進度，降低項目成本，對復雜公建建筑設計具有重要的意義。

參考文獻：

[1]魏逸飛. 探討B(tài)IM技術(shù)在綠色公共建筑設計中的運用[J]. 低碳世界， 2016（18）：145-147.

[2]張麗. 探討B(tài)IM技術(shù)在綠色公共建筑設計中的運用[J]. 建材與裝飾， 2016（19）：113-114.