基于BIM的可視化技術(shù)在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

任兵

（江西恒實建設(shè)管理股份有限公司）

1 引言

超高層建筑具有體型大、功能多和結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜的特點，對設(shè)計精細(xì)化程度要求高，BIM技術(shù)在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，使整個項目作業(yè)更加系統(tǒng)化，提高了數(shù)據(jù)處理效率及精準(zhǔn)度，進(jìn)而有效節(jié)約了智慧城市的建設(shè)成本。

2 BIM在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性

2.1 促進(jìn)建筑設(shè)計方式的創(chuàng)新

隨著計算機(jī)技術(shù)和智慧城市的發(fā)展，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計從平面角度轉(zhuǎn)型到空間角度。BIM技術(shù)的應(yīng)用改變了設(shè)計者和建筑建造者的思想。設(shè)計超高層建筑時，不僅要考慮時間和空間因素，還應(yīng)科學(xué)合理地調(diào)整計算機(jī)對建筑外部空間和內(nèi)部空間的設(shè)計。BIM技術(shù)具有三維角度的數(shù)據(jù)邏輯性，可以有效幫助設(shè)計企業(yè)正確表明設(shè)計內(nèi)涵，經(jīng)過模型的構(gòu)建直接得到設(shè)計產(chǎn)品部分的可計算屬性。BIM技術(shù)模型的直觀表達(dá)可以提高工作人員的工作效率，減少審圖人員的審圖時間[1]。

2.2 在思維模式上的轉(zhuǎn)型

建筑設(shè)計師結(jié)合BIM技術(shù)對設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，需要在二維設(shè)計和三維設(shè)計應(yīng)用的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)變建筑設(shè)計師和企業(yè)的思維。BIM技術(shù)強(qiáng)調(diào)建筑的回歸性，可以有效提高建筑設(shè)計師對建筑模式的形態(tài)、空間和時間的探索可行性，以及各種信息數(shù)據(jù)數(shù)字化的實用性。

2.3 優(yōu)化建筑設(shè)計的總體結(jié)構(gòu)

在工程建造過程中采用BIM技術(shù)，可以有效提高施工質(zhì)量水平，并準(zhǔn)確傳輸數(shù)字信息。在BIM技術(shù)應(yīng)用過程中，工作人員可以根據(jù)BIM三維模型和成本維度等信息，實現(xiàn)動態(tài)實施監(jiān)控，可以在任意時間獲取工作信息，并且實現(xiàn)階段之間的造價對比，進(jìn)而實現(xiàn)精準(zhǔn)管理[2]。

3 BIM系統(tǒng)在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 BIM模型與相應(yīng)流程的建立

建筑施工過程中，應(yīng)制定科學(xué)合理的BIM工作流程，進(jìn)而保證工作的順利開展。通常情況下，將建筑設(shè)計和施工進(jìn)行有效的配合，建立溝通平臺，可以解決超高層建設(shè)管理中出現(xiàn)的問題。BIM三維技術(shù)的構(gòu)建模型如圖1所示，深化設(shè)計高層建筑建設(shè)中的結(jié)構(gòu)和裝飾，進(jìn)一步優(yōu)化工程綜合圖，在施工過程中，結(jié)合工程建設(shè)的設(shè)計圖，將施工過程中各部分進(jìn)行疊加和綜合，從而實現(xiàn)三維的可視化，此外，在高層建筑建設(shè)過程中，應(yīng)重視各專業(yè)的交叉問題。BIM檢測系統(tǒng)在檢測后會得出相應(yīng)的檢測報告，方便工作人員對相關(guān)問題進(jìn)行針對性地分析與完善，避免在施工中出現(xiàn)失誤造成返工，可見，BIM技術(shù)在很大程度上提高了建筑工程施工的進(jìn)度，節(jié)省了成本的投入[3]。

圖1 BIM三維技術(shù)構(gòu)建模型

3.2 提高設(shè)計及建筑構(gòu)件的合理性

在高層建筑施工過程中，應(yīng)結(jié)合BIM技術(shù)提高建筑工程質(zhì)量，同時應(yīng)用BIM技術(shù)，對建設(shè)設(shè)計進(jìn)行模擬和標(biāo)準(zhǔn)判定，進(jìn)行統(tǒng)一化管理，并處理在施工中遇到的問題。加強(qiáng)BIM技術(shù)在建筑構(gòu)件方面的應(yīng)用，準(zhǔn)確衡量構(gòu)件的尺寸和定位，完善建筑結(jié)構(gòu)的整體框架，同時還應(yīng)注意各專業(yè)的深化設(shè)計。

3.3 通過綜合圖實現(xiàn)可視化施工

高層建筑現(xiàn)場施工時需要大量的信息資料和結(jié)構(gòu)圖，因此，BIM技術(shù)的模型建立非常重要。對各專業(yè)進(jìn)行可視化，需要利用BIM技術(shù)建立三維模型，使實際施工情況與虛擬施工情況更貼合，從而提高建筑施工質(zhì)量。在建筑施工階段，工作人員在采購和安裝施工項目的相關(guān)設(shè)備及建筑構(gòu)件時應(yīng)做好相關(guān)記錄，保證信息的完整性和有效性，為正常施工提供參考依據(jù)。在選擇施工方案時，可通過三維模型對施工方案進(jìn)行完善和修改，盡可能地保證施工質(zhì)量和安全[4]。此外，利用BIM模型的可視化可以為高層建筑施工現(xiàn)場制定科學(xué)的管理制度，實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃。

3.4 檢查設(shè)計合理性，模擬施工進(jìn)度

超高層建筑主要通過BIM系統(tǒng)進(jìn)行人工干預(yù)，要想具有良好的模擬特性，應(yīng)綜合人工的專業(yè)經(jīng)驗，在初步檢查的過程中，優(yōu)化施工圖設(shè)計，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖中存在的問題，進(jìn)行有效解決并做好相關(guān)記錄。后續(xù)施工時，應(yīng)結(jié)合施工設(shè)計圖，不能盲目施工，避免出現(xiàn)返工現(xiàn)象。通常來說，可以通過三維建筑模型將各項施工專業(yè)展現(xiàn)出來，并導(dǎo)入Navisworks軟件中，之后模擬各項工序的施工進(jìn)度，保證各項施工進(jìn)度的合理性和協(xié)調(diào)性。

3.5 提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量

在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，設(shè)計人員主要采用CAD進(jìn)行設(shè)計繪圖，但這種方式不能給用戶提供準(zhǔn)確且詳細(xì)的信息。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計初始階段使用BIM技術(shù)，可以展示建筑結(jié)構(gòu)模式，使用戶準(zhǔn)確地認(rèn)識和理解建筑結(jié)構(gòu)。多數(shù)建筑工程施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作都可以通過BIM技術(shù)完成，BIM技術(shù)不僅可以展現(xiàn)建筑動態(tài)結(jié)構(gòu)，還可以更直觀地顯示建筑結(jié)構(gòu)的各項參數(shù)，并為設(shè)計單位提供優(yōu)先選擇的方案。

我國建筑工程主要采用鋼結(jié)構(gòu)，在鋼結(jié)構(gòu)建模過程中，工作人員應(yīng)處理好結(jié)構(gòu)的連接，并加強(qiáng)布置。鋼結(jié)構(gòu)涉及多種連接形式，主要包括梁柱連接和梁梁連接等形式。在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時，通常需要結(jié)合梁的實際高度，把各個連接件進(jìn)行專項設(shè)計并將其參數(shù)化。在施工過程中，BIM技術(shù)可以起到參數(shù)共享的作用，從而有效控制螺旋的數(shù)量和間距，設(shè)計人員只需調(diào)整系統(tǒng)中的參數(shù)，就可以形成新的連接部件。設(shè)計人員需要繪制加強(qiáng)件和連接件的大樣圖，進(jìn)而提高這2部分的設(shè)計質(zhì)量，施工人員則需要參考相應(yīng)的位置設(shè)計，并根據(jù)實際情況確定加強(qiáng)件和連接件的位置，從而保證鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量。

3.6 合同管理工作的相關(guān)應(yīng)用

在建筑項目招標(biāo)時采用BIM技術(shù)具有很大的優(yōu)越性，在此過程中，應(yīng)提取精確的工程量，并在施工時針對性地設(shè)計施工組織工程，進(jìn)而準(zhǔn)確地進(jìn)行投標(biāo)報價。在分包方的選擇與合同管理中采用BIM技術(shù)，并將合同信息輸入BIM中。在施工過程中出現(xiàn)變更時，相關(guān)人員應(yīng)及時調(diào)整工程價款。

4 結(jié)語

總而言之，隨著智慧城市的建設(shè)，超高層建筑快速發(fā)展，研究BIM技術(shù)在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，重視BIM模型與相應(yīng)流程的建立，提高設(shè)計及建筑構(gòu)件的合理性，通過綜合圖實現(xiàn)可視化施工，進(jìn)而對超高層建筑建設(shè)施工現(xiàn)場進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃與科學(xué)管理，促進(jìn)建筑業(yè)的發(fā)展。