建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用探究

阿不都熱依木江·阿布都拉

廣東省華城建筑設(shè)計有限公司喀什分公司 新疆喀什 844000

BIM技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)得到迅速的發(fā)展，在各行各業(yè)中都有相應(yīng)的應(yīng)用，隨著城市化進程的加快，城市高層建筑發(fā)展迅速，應(yīng)用BIM技術(shù)，可以提高施工效率，并提高施工質(zhì)量。2014年，樊則森[1]等人在裝配式建筑中以BIM技術(shù)為技術(shù)集成，將BIM技術(shù)貫穿于裝配式建筑設(shè)計、生產(chǎn)、施工、裝修以及管理的項目全生命周期，以整合建筑全產(chǎn)業(yè)鏈為目的，實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)的信息化集成。2015年，常春光[2]等人探討了BIM技術(shù)和RFID技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用，將BIM于RFID相結(jié)合，成立信息共享平臺，將BIM-RFID系統(tǒng)應(yīng)用在構(gòu)件制造、運輸、進場、儲存和吊裝的過程中，推動BIM技術(shù)和RFID技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用研究。2016年，馬躍強[3]等人以上海市的周康航拓展基地為研究對象，應(yīng)用BIM技術(shù)模擬裝配式建筑施工全過程，為裝配式建筑的施工提供分析和模擬，達到優(yōu)化項目、控制施工質(zhì)量、節(jié)約成本以及提高裝配式建筑的施工效率的目的。

1 工程概況

本文以某住宅樓項目為實例進行BIM技術(shù)的具體應(yīng)用研究，住宅樓的主要結(jié)構(gòu)類型屬于剪力墻結(jié)構(gòu)，裝配式部分為預(yù)制內(nèi)隔墻，建筑樓層數(shù)為16層，層高標準為2.9m，建筑規(guī)劃高度為51.75m，建筑消防高度為50.25m，耐火等級為2級，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計使用年限為50年。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 構(gòu)建可視化的建筑場地模型

建筑物的定位、建筑物的空間方位、建筑物的外觀、建筑物與周圍的環(huán)境景觀的聯(lián)系都是通過場地分析進行確定的，場地分析是項目在規(guī)劃設(shè)計階段需要重點考慮的因素之一，也是在項目該階段應(yīng)用的重要方法之一。在規(guī)劃設(shè)計階段，場地分析主要考慮場地的地貌、場地的植被以及場地的氣候條件，通過分析這些場地因素對項目的場地做出合理科學(xué)的規(guī)劃，并通過分析項目場地的景觀環(huán)境、配套設(shè)施以及項目建成后的交通流量等因素對規(guī)劃好的場地進行評價。傳統(tǒng)對場地分析的方式存在很多的缺陷，分析方式主觀因素占比較多，無法用科學(xué)的方法分析處理數(shù)據(jù)信息，而將 BIM 技術(shù)與 GIS（地理信息系統(tǒng)）相結(jié)合，對場地和擬建的建筑群進行建模分析，可以做出最為合理的場地用地規(guī)劃。

2.2 建筑物朝向確定

用BIM技術(shù)確定建筑的最佳朝向是通過Autodesk Ecotect Analysis軟件中Weather Tool工具分析得出，通過分析建筑群所在區(qū)域的日照時間和所獲得的太陽能輻射量確定建筑的最佳朝向。將項目所在地的氣象數(shù)據(jù)（Weather Data File 格式文件）導(dǎo)入到軟件中，利用 Weather Tool工具中的Best Orientation功能計算出建筑的最佳朝向。

2.3 日照與遮擋分析

對建筑群進行日照與遮擋分析主要應(yīng)用的是 Autodesk Ecotect Analysis 軟件，軟件的分析功能很強大，具有很多方面的分析功能從太陽輻射、日照、遮陽、采光、照明到熱工、室內(nèi)聲場、室外風(fēng)場都可以進行模擬分析，部分模擬分析功能需要借助一些外部插件。軟件的操作界面友好，與 SketchUp、3ds Max、CAD、Revit 等軟件都有很好的兼容性，可以導(dǎo)入多種格式文件，如3DS、DXF、XML 格式，該軟件也自帶建模功能，建模操作簡單方便，可快速建立可視化三維模型。

在 Ecotect Analysis 軟件中建立該項目的建筑群概念模型進行日照和遮擋分析，根據(jù)我國《住宅建筑規(guī)范》和《城市居住規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》，該項目的建筑群需要滿足在大寒日下日照時數(shù)需要大于或等于2小時。通過建模分析得到場地建筑群大寒日日照時間情況。

2.4 風(fēng)環(huán)境模擬分析

Autodesk Ecotect Analysis 軟件本身不具有建筑風(fēng)環(huán)境的分析模擬功能，需要借助一款插件才能在軟件中進行建筑風(fēng)環(huán)境分析模擬，這款插件名稱為 WinAir4，是 Ecotect 的一款CFD（流體動力學(xué)）插件，可以對建筑內(nèi)外部流體環(huán)境進行分析模擬，生成可視化三維圖像。將城市氣象數(shù)據(jù)導(dǎo)入進 Autodesk Ecotect Analysis 軟件中，計算前對風(fēng)環(huán)境進行設(shè)定，在軟件中的表達形式為將風(fēng)向設(shè)置為-90度，將所有參數(shù)設(shè)置完畢后運行軟件對項目的建筑群進行風(fēng)環(huán)境模擬分析，得到不同標高位置處的風(fēng)速分析圖。

2.5 建立建筑、結(jié)構(gòu) BIM 模型

項目建筑、結(jié)構(gòu) BIM 模型主要是應(yīng)用 Revit2015建立的，Revit2015軟件是集建筑、結(jié)構(gòu)、機電三個模塊的軟件，通過應(yīng)用建筑模板、結(jié)構(gòu)模板、機電模板可以建立這三個部分的 BIM模型。建立建筑 BIM 模型的主要流程是：新建軸網(wǎng)和標高；創(chuàng)建柱；創(chuàng)建墻體；創(chuàng)建門窗；創(chuàng)建樓板、屋頂。最終得到的建筑、結(jié)構(gòu)BIM模型如圖1所示。

圖1 左為BIM建筑模型，右為BIM結(jié)構(gòu)模型

3 結(jié)語

在設(shè)計階段，通過BIM技術(shù)的場地分析與建筑朝向分析功能，對項目的場地進行規(guī)劃，確定建筑群的朝向，使得小區(qū)的建筑群的規(guī)劃設(shè)計具有科學(xué)性，從而確定初步的規(guī)劃設(shè)計方案；通過 BIM 技術(shù)的日照與遮擋分析與風(fēng)環(huán)境模擬功能，驗證設(shè)計方案中對于建筑群所在區(qū)域的日照環(huán)境與風(fēng)環(huán)境是否符合綠色建筑的規(guī)范要求，通過 BIM 技術(shù)建立 BIM4D 模型或 BIM5D 模型，建立科學(xué)、合理的信息模型。