BIM技術在復雜公建建筑設計中的應用初探

高鑫

摘要：經濟的快速發展推動了建筑行業的進步，近年來，建筑工程規模不斷擴大，建筑結構也日趨復雜，這對建筑技術提出了更高的要求。BIM技術是一種基于三維信息化的技術手段，已經在我國建筑設計領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技術的應用價值入手，分析BIM技術在復雜公建建筑設計中的應用，以供參考。

關鍵詞：BIM技術技術;公建建筑設計;應用

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

一、BIM技術的應用價值

BIM技術是在項目工程各項信息數據的基礎上建模，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技術貫穿于項目的前期設計至項目改建、拆除的各個環節，其為項目工程管理提供了強大的數據儲存庫，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技術的應用價值進行了研究，認為BIM技術可以降低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，在協同設計環節，利用BIM技術將模型數據模型導入專業的軟件中能夠及時發現設計存在的問題，及時優化施工方案，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點深入分析與優化。在項目施工模擬環節，通過該項技術可以進行仿真模擬，通過仿真模擬可以較好地安排施工資源，優化施工現場施工儀器、設備的配置情況，也有利于項目工程的成本控制。 在項目運維管理環節，利用BIM技術可以重復利用數據，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技術可獲取承重墻等數據，明確管線走向，進一步提升了工作效率。

二、BIM技術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，該項目地下結構共4層，地上部分為3個獨立結構，為辦公、商用功能混合公共建筑。項目結構總高度115米，基礎埋深約20米。該項目工程施工規模大、機電工程協調量大、內部結構復雜。因此，在項目開發過程中應該采用先進的技術手段與管理方式，降低管理難度。

（一）BIM技術在復雜公建建筑結構體系設計中的應用

在對項目工程進行結構設計過程中首先進行BIM建模，將數據信息模型中的數據導入專業的結構設計軟件進行結構設計。在初步設計階段，項目擬采用看鋼筋混凝土結構。然而，利用BIM技術進行結構設計計算后，發現結構的層間最大位移比規范限值較高，在其他參數符合要求的情況下，可能造成項目結構自重視過大。因此，需要對本項目的結構體系進行調整，認為采用剛度大、自重小的結構體系更為科學。在剛度的調配方面，分析后發現水平方向滿足相關要求，而豎向剪力墻等構件需要配置合理。在考慮到剪力墻等構件剛度突變的同時，還需要考量項目的延性、安全性等。經過分析后，建議采用型鋼混凝土框架、鋼筋混凝核心筒結構。這一結構剛度大，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技術在在復雜公建建筑結構選型中的應用

在建筑結構體系設計的基礎上，接下來就項目工程的結構選型進行設計。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。在設計抗側力體系時，利用BIM技術進行建模，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造鋼梁。同時，利用BIM技術模型進一步優化施工工藝等。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構差異顯著，故而二者之間設計沉降后澆帶;合理提升基礎底板的最小配筋率;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護。通過BIM技術建模分析后，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技術在在復雜公建建筑結構抗震設計中的應用

該項目為混合結構，針對抗震結構設計中的超限問題，本項目為1.30，大于相關標準中的要求，所以本項目在扭轉不規則范圍內。項目樓層較多，扭轉偏大，該項目的結構的扭轉周期為0.81，參考相關規定，該項目扭轉剛度不強[2]。

在進行結構布置、構件設計過程中，為了防止剪力墻出現剛度突變，因此要求主樓結構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層的抗震結構提高為特一級。

（四）技術在多專業協同中的應用

由于該項目數據量大、參與方較多、內部結構復雜，若不合理改變作業方式，則在后續建設過程中極有可能出現返工、項目成本上升的情況。為了避免上述情況的出現，項目各方可以建立統一的BIM信息數據庫，實現多專業協同。管理人員與信息技術人員將項目結構等數據導入計算機中，并建立BIM模型，之后進行空間碰撞檢測[3]。通過BIM技術的應用，可以找出項目設計階段有問題的線管等，及時調整，減少后續設計變更，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設備的安裝位置;借助相關模型，管理人員能夠得知某一部件施工階段的實際情況，在碰撞分析的基礎上可以獲得真實、客觀的數據，不僅能夠調整設計不合理處，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，使用專業的軟件進行碰撞檢測，使該管線的單三維效果直觀地呈現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、結語：

綜上所述，BIM技術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現項目設計問題，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BIM技術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BIM技術在綠色公共建筑設計中的運用[J]. 建材與裝飾， 2016（19）：113-114.