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

趙變青

(太原市建筑設(shè)計(jì)研究院 太原 030002)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jià)成本、生態(tài)效益等。通過在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以全面提升設(shè)計(jì)方案的智能化程度，最終形成一套最佳設(shè)計(jì)方案，最大限度呈現(xiàn)設(shè)計(jì)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(duì)如何通過BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行探索與研究，充分體現(xiàn)出BIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，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(jì)中的作用

1.1 工程計(jì)量更加精準(zhǔn)

應(yīng)用BIM技術(shù)，可以快速提取工程量，并且對(duì)其進(jìn)行精細(xì)化管理與設(shè)計(jì)。這是傳統(tǒng)建設(shè)工程設(shè)計(jì)所不具備的，可以有效解決粗放式工程計(jì)量模式下的各種弊端。另外，運(yùn)用BIM技術(shù)構(gòu)建起來的信息模型，項(xiàng)目部可以針對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過程中各階段實(shí)時(shí)物料信息進(jìn)行提取，并且針對(duì)工程計(jì)量進(jìn)行精準(zhǔn)估測(cè)，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(duì)項(xiàng)目建設(shè)方案進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，包括施工技術(shù)、人員安排、機(jī)械設(shè)備選用等，還有施工材料需求量的精準(zhǔn)計(jì)算。通過引進(jìn)BIM技術(shù)，可以使倉(cāng)儲(chǔ)、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(fèi)現(xiàn)象，促進(jìn)工程效益的整體提升[1]。

1.2 可視化模擬分析

在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段運(yùn)用BIM技術(shù)，可以結(jié)合設(shè)計(jì)參數(shù)針對(duì)建筑外觀、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、施工過程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。這樣一來，項(xiàng)目組人員可以非常直觀的了解設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)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(xiàng)。例如節(jié)能設(shè)計(jì)、緊急疏散通道、日照和熱能傳導(dǎo)設(shè)計(jì)等等。在項(xiàng)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(shí)施。另外，通過對(duì)施工過程進(jìn)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(xiǎn)因素。從而有針對(duì)性的制定應(yīng)急預(yù)案，并組織施工人員進(jìn)行安全知識(shí)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(jì)中的合理應(yīng)用

2.1 構(gòu)建工程實(shí)體模型

借助Revit、Bentley等BIM主流軟件，結(jié)合工程設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)參數(shù)，建立一個(gè)包含土建、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、管線在內(nèi)的BIM模型。基于此模型，開展空間布局設(shè)計(jì)。不僅可以最大限度提高設(shè)計(jì)方案的合理性，還可以針對(duì)設(shè)計(jì)效果進(jìn)行動(dòng)態(tài)化、可視化呈現(xiàn)。由于此模型所見即所得，項(xiàng)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(jì)方案當(dāng)中是否存在結(jié)構(gòu)計(jì)算、設(shè)備安裝、節(jié)能設(shè)計(jì)、施工障礙、安全風(fēng)險(xiǎn)等問題。針對(duì)所發(fā)現(xiàn)的問題開展優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(fèi)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(jì)人員可以通過調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)布局、飾面材料、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等途徑，確保一個(gè)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(jìn)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(duì)建筑布局、景觀綠化進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)住區(qū)流場(chǎng)分布情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。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(shí)，為居住區(qū)域及周邊區(qū)域營(yíng)造一個(gè)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(jì)人員可以借助BIM技術(shù)對(duì)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(xiàng)數(shù)據(jù)針對(duì)室內(nèi)通風(fēng)設(shè)計(jì)進(jìn)行精準(zhǔn)化與細(xì)化分析，使室內(nèi)流場(chǎng)分布得到明顯改善，從而實(shí)現(xiàn)高效通風(fēng)換氣，為人們營(yíng)造出一個(gè)舒適的居住空間；最后，環(huán)境噪聲模擬。借助BIM技術(shù)進(jìn)行聲音環(huán)境模擬分析的優(yōu)勢(shì)在于，當(dāng)建立起模型之后。可以通過材質(zhì)或者房間內(nèi)部裝修的變化，針對(duì)建筑物的聲學(xué)質(zhì)量進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，從而幫助設(shè)計(jì)人員針對(duì)建筑聲學(xué)方案進(jìn)行優(yōu)化。通過上述各項(xiàng)設(shè)計(jì)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了更加深入全面的分析與計(jì)算，呈現(xiàn)出最合理化、智能化設(shè)計(jì)效果，為建筑工程的實(shí)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(shí)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(xiàng)施工工藝引進(jìn)到施工建設(shè)當(dāng)中。例如在房間墻體規(guī)劃設(shè)計(jì)當(dāng)中，運(yùn)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?qǐng)D紙進(jìn)行墻體批量生產(chǎn)。生產(chǎn)完畢后，以預(yù)制墻體送達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)，由安裝人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝。這種施工方式具有周期短、質(zhì)量好、成本低等特點(diǎn)，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(xì)化設(shè)計(jì)

利用BIM綜合模型，可以針對(duì)設(shè)計(jì)圖紙當(dāng)中的細(xì)節(jié)之處進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在施工圖上，明確末端開關(guān)、插座、線管位置、預(yù)埋點(diǎn)位置、孔洞位置以及預(yù)留精度進(jìn)行明確標(biāo)注。避免在施工過程中出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)開孔、開槽工序等情況。通過運(yùn)用BIM技術(shù)，使裝配式防火墻體取代了混凝土實(shí)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(jì)的保障措施

3.1 做好設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備工作

在運(yùn)用BIM開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)人員要獲取全面完善、真實(shí)可靠的工程數(shù)據(jù)信息，還要針對(duì)項(xiàng)目樣本給予足夠的重視。只有這樣，方可確保設(shè)計(jì)工作的順利開展，避免設(shè)計(jì)方案在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)大幅度修改，使工程設(shè)計(jì)人員能夠集中精力做好宏觀、微觀和所有細(xì)化設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)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(jì)

通過各個(gè)部件的合理組合，方可使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)意圖得以有效實(shí)現(xiàn)。因此，工程設(shè)計(jì)人員在運(yùn)用BIM技術(shù)開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合各部件的功能需求做好規(guī)劃與設(shè)計(jì)，還要嚴(yán)格按照建筑行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等開展規(guī)范化設(shè)計(jì)，充分保障各個(gè)部件的設(shè)計(jì)質(zhì)量與合理性。確保該部件在日后長(zhǎng)期使用過程中，充分發(fā)揮出實(shí)用價(jià)值。對(duì)此，需要設(shè)計(jì)人員針對(duì)所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)審核，力爭(zhēng)確定一個(gè)最終方案。

4 結(jié)語

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引進(jìn)BIM技術(shù)，能夠提高設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性、節(jié)能性與實(shí)用性。但是，由于BIM在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較晚，與之相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)還不夠豐富。對(duì)此，需要全體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員針對(duì)其應(yīng)用策略進(jìn)行持續(xù)性探究，不斷拓展設(shè)計(jì)思路，豐富設(shè)計(jì)手段，力爭(zhēng)更大限度發(fā)揮出BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。