淺析BIM技術在智能建筑結構設計中的應用

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

關鍵詞：BIM技術;智能建筑;結構設計;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

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

1 BIM 技術概述

1.1 BIM技術的概念

BIM技術依托于數據信息采集來創建數字模型，數字模型其本身就是一個獨立的數據信息庫，除了能夠直觀顯示本身的材質、規格型號等信息外，還融合了設計方、建設方以及施工過程中的各類信息，能夠為現場施工質量控制提供參考。

設計方輸出的相關工程圖紙都是以建筑模型為基礎輸出的，模型中的各個元素之間具有關聯性，一旦模型出現變化，與之相關的文檔與圖形也會自動更新，進而促使各個專業實現協同設計，BIM技術的應用提高了圖紙修改時間，提升了圖紙調整效率?；贐IM技術可視化特點，以立體形式展示工程結構，提前模擬竣工后的建筑情況，發揮了計算機優勢進行仿真分析、模型處理[1]，將出圖、渲染等工作融為一體，呈現出內容更為豐富、數據更加智能、全生命周期的特征，全生命周期內各階段的應用如圖1所示。

1.2 BIM技術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技術應用的一大優勢，傳統的大型建設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數據信息，并在此基礎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技術的引入極大地減少了資源及倉儲環節所產生的浪費現象。實現了領料、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

在設計階段，BIM技術可以對設計上的一些參數進行模擬實驗，除了對設計的建筑物進行常規分析外，還可以模擬預計可能發生的事件。例如，節能、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 智能建筑結構設計中BIM技術的具體應用分析

2.1 實體模型建設

基于市場上的主流軟件，如Revit 、Bentley 等建立土建、結構、機電、管線的綜合BIM模型，在優化空間布局的同時，可實現對設計結果的動態化呈現，以便讓參建各方能夠直覺的理解設計方案，可以預先通過各專業模型所見及所得、更直觀的檢查到設計圖上各個專業相互間的障礙、空間幾何數據信息、結構計算、設備安裝、節能設計等方面的設計問題。在施工前能預先發現存在的問題，優化設計方案，為設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 建筑結構性能分析

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

（1）自然采光模擬：分析相關設計方案的室內自然采光效果，通過調整建筑布局、飾面材料、圍護結構的可見光透射比等，改善室內自然采光效果，并根據采光效果調整室內布局布置等。

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

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

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

通過對多項數據進行深入全面的分析和計算，這樣才能進行更有效的設計，以此進一步提升整體智能建筑結構的設計質量。

2.3 實現墻體裝配化安裝

基于BIM技術確定房間墻體的規格尺寸，并在此基礎上對墻體進行分解，按確定好的規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、現場拼裝的方式進行安裝，避免現場交叉施工，縮短建設周期。

與此同時，通過BIM管綜模型優化圖紙，確定末端開關、插座、線管等設備的精確位置，預留預埋點位圖要保證孔洞位置、數量、尺寸的預留精度，取消后期現場開孔、開槽工序。最終實現以“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”等傳統墻體砌筑材料[5]。

3 結語

在建筑結構設計過程中BIM技術的應用是大勢所趨，其應用將給建筑行業的設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、質量管理，再穿插到各專業的協調管理，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更加精細、直觀、從容、自信的管理。

參考文獻

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

[2] 劉明依.BIM技術在舊建筑改造設計中的應用研究[D].徐州：中國礦業大學，2015.

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

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

[5] 李勇，管昌生.基于BIM技術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。