摘? 要：本文在智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(diǎn)，進(jìn)一步明確了設(shè)計(jì)思路，以及該技術(shù)在智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的具體應(yīng)用，以期為提升智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量作出一定貢獻(xiàn)。

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

中圖分類號(hào)：TU318? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2020）11-0000-00

0 引言

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)了建筑物生命周期全過(guò)程，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)整體建筑工程來(lái)說(shuō)極其重要。對(duì)于日趨智能化、復(fù)雜化的建筑結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)模式在工程質(zhì)量管理和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精度上都存在一些問(wèn)題。BIM技術(shù)作為建筑行業(yè)最前沿的一種技術(shù)。無(wú)論是從建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前期，還是從建筑后期維護(hù)方面，BIM技術(shù)在其中的應(yīng)用，必然能夠有效地解決我們當(dāng)下所面臨的諸多問(wèn)題。確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更科學(xué)合理，符合實(shí)際應(yīng)用需求，同時(shí)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(jì)+BIM技術(shù)越來(lái)越受到人們的認(rèn)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(lái)創(chuàng)建數(shù)字模型，數(shù)字模型其本身就是一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)信息庫(kù)，除了能夠直觀顯示本身的材質(zhì)、規(guī)格型號(hào)等信息外，還融合了設(shè)計(jì)方、建設(shè)方以及施工過(guò)程中的各類信息，能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量控制提供參考。

設(shè)計(jì)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(gè)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(huì)自動(dòng)更新，進(jìn)而促使各個(gè)專業(yè)實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)的應(yīng)用提高了圖紙修改時(shí)間，提升了圖紙調(diào)整效率?；贐IM技術(shù)可視化特點(diǎn)，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(jì)算機(jī)優(yōu)勢(shì)進(jìn)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(yīng)用如圖1所示。

1.2 BIM技術(shù)在工程量計(jì)量及模擬分析方面的作用

1.2.1 更加精準(zhǔn)有效的計(jì)量整體工程量

快速提取工程量是BIM技術(shù)應(yīng)用的一大優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的大型建設(shè)工程項(xiàng)目材料管理較為粗放，很難做到精細(xì)化管理。利用BIM技術(shù)的信息模型可以對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中不同階段的物料信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的提取和預(yù)測(cè)。項(xiàng)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(duì)項(xiàng)目的施工人員、施工機(jī)械和施工材料進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，BIM技術(shù)的引入極大地減少了資源及倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的浪費(fèi)現(xiàn)象。實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)料、消耗的科學(xué)限額控制。不同階段工程量計(jì)算應(yīng)用情況如表1所示。

1.2.2 模擬分析功能

在設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)可以對(duì)設(shè)計(jì)上的一些參數(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，除了對(duì)設(shè)計(jì)的建筑物進(jìn)行常規(guī)分析外，還可以模擬預(yù)計(jì)可能發(fā)生的事件。例如，節(jié)能、緊急疏散、日照和熱能傳導(dǎo)模擬等。在招投標(biāo)和施工階段可以進(jìn)行4D模擬，也就是工程的進(jìn)度模擬，以便更好的對(duì)進(jìn)度進(jìn)行把控，從而確定合理的施工方案[2]。同時(shí)還可以進(jìn)行5D模擬，實(shí)現(xiàn)成本控制。還可以進(jìn)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(jì)中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用分析

2.1 實(shí)體模型建設(shè)

基于市場(chǎng)上的主流軟件，如Revit 、Bentley 等建立土建、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、管線的綜合BIM模型，在優(yōu)化空間布局的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的動(dòng)態(tài)化呈現(xiàn)，以便讓參建各方能夠直覺(jué)的理解設(shè)計(jì)方案，可以預(yù)先通過(guò)各專業(yè)模型所見(jiàn)及所得、更直觀的檢查到設(shè)計(jì)圖上各個(gè)專業(yè)相互間的障礙、空間幾何數(shù)據(jù)信息、結(jié)構(gòu)計(jì)算、設(shè)備安裝、節(jié)能設(shè)計(jì)等方面的設(shè)計(jì)問(wèn)題。在施工前能預(yù)先發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，為設(shè)備及管線預(yù)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(fèi)等問(wèn)題[3]。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)性能分析

一般項(xiàng)目由于缺少合適的技術(shù)手段，很難有時(shí)間和費(fèi)用對(duì)項(xiàng)目景觀的可規(guī)度、日照、風(fēng)環(huán)境、熱環(huán)境、聲環(huán)境等性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)分析。

（1）自然采光模擬：分析相關(guān)設(shè)計(jì)方案的室內(nèi)自然采光效果，通過(guò)調(diào)整建筑布局、飾面材料、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)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(fēng)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(guò)調(diào)整觃劃方案建筑布局、景觀綠化布置，改善住區(qū)流場(chǎng)分布、減小渦流和滯風(fēng)現(xiàn)象，提高住區(qū)環(huán)境質(zhì)量;分析大風(fēng)情況下，哪些區(qū)域可能因狹管效應(yīng)引發(fā)安全隱患等。

（3）建筑環(huán)境噪聲模擬分析：計(jì)算機(jī)聲環(huán)境模擬的優(yōu)勢(shì)在于，建立幾何模型之后，能夠在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)材質(zhì)的變化，房間內(nèi)部裝修的變化，來(lái)預(yù)測(cè)建筑的聲學(xué)質(zhì)量，以及對(duì)建筑聲學(xué)改造方案進(jìn)行可行性預(yù)測(cè)，如圖4所示。

（4）室內(nèi)自然通風(fēng)模擬：分析相關(guān)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)調(diào)整通風(fēng)口位置、尺寸、建筑布局等改善室內(nèi)流場(chǎng)分布情況，并引導(dǎo)室內(nèi)氣流組織有效的通風(fēng)換氣，改善室內(nèi)舒適情況[4]。

通過(guò)對(duì)多項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入全面的分析和計(jì)算，這樣才能進(jìn)行更有效的設(shè)計(jì)，以此進(jìn)一步提升整體智能建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.3 實(shí)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(duì)墻體進(jìn)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(jìn)行墻體的批量預(yù)制，如圖5所示。通過(guò)墻體工廠預(yù)制、模塊運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式進(jìn)行安裝，避免現(xiàn)場(chǎng)交叉施工，縮短建設(shè)周期。

與此同時(shí)，通過(guò)BIM管綜模型優(yōu)化圖紙，確定末端開(kāi)關(guān)、插座、線管等設(shè)備的精確位置，預(yù)留預(yù)埋點(diǎn)位圖要保證孔洞位置、數(shù)量、尺寸的預(yù)留精度，取消后期現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔、開(kāi)槽工序。最終實(shí)現(xiàn)以“裝配式防火墻體”代替“混凝土實(shí)心磚”、“頁(yè)巖實(shí)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(yǔ)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中BIM技術(shù)的應(yīng)用是大勢(shì)所趨，其應(yīng)用將給建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)管理帶來(lái)全方位的革新，有了建筑信息模型，我們可以從一開(kāi)始的圖紙會(huì)審延伸到進(jìn)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(xiàng)目的成本效益管理，進(jìn)而對(duì)各參建單位的管理工作實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)、直觀、從容、自信的管理。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2020-10-13

作者簡(jiǎn)介：尚建強(qiáng)（1977—），男，河北石家莊人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：機(jī)電自動(dòng)化及智慧城市等。