建筑結構設計中BIM技術的應用探究

阿不都熱依木江·阿布都拉

廣東省華城建筑設計有限公司喀什分公司 新疆喀什 844000

BIM技術已經在國內得到迅速的發展，在各行各業中都有相應的應用，隨著城市化進程的加快，城市高層建筑發展迅速，應用BIM技術，可以提高施工效率，并提高施工質量。2014年，樊則森[1]等人在裝配式建筑中以BIM技術為技術集成，將BIM技術貫穿于裝配式建筑設計、生產、施工、裝修以及管理的項目全生命周期，以整合建筑全產業鏈為目的，實現建筑產業的信息化集成。2015年，常春光[2]等人探討了BIM技術和RFID技術在裝配式建筑中的應用，將BIM于RFID相結合，成立信息共享平臺，將BIM-RFID系統應用在構件制造、運輸、進場、儲存和吊裝的過程中，推動BIM技術和RFID技術在裝配式建筑中的應用研究。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，應用BIM技術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，達到優化項目、控制施工質量、節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技術的具體應用研究，住宅樓的主要結構類型屬于剪力墻結構，裝配式部分為預制內隔墻，建筑樓層數為16層，層高標準為2.9m，建筑規劃高度為51.75m，建筑消防高度為50.25m，耐火等級為2級，抗震設防烈度為6度，設計使用年限為50年。

2 建筑結構設計中BIM技術的應用

2.1 構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、建筑物與周圍的環境景觀的聯系都是通過場地分析進行確定的，場地分析是項目在規劃設計階段需要重點考慮的因素之一，也是在項目該階段應用的重要方法之一。在規劃設計階段，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的規劃，并通過分析項目場地的景觀環境、配套設施以及項目建成后的交通流量等因素對規劃好的場地進行評價。傳統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，無法用科學的方法分析處理數據信息，而將 BIM 技術與 GIS（地理信息系統）相結合，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劃。

2.2 建筑物朝向確定

用BIM技術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據（Weather Data File 格式文件）導入到軟件中，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、室內聲場、室外風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，根據我國《住宅建筑規范》和《城市居住規劃設計規范》，該項目的建筑群需要滿足在大寒日下日照時數需要大于或等于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 風環境模擬分析

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

2.5 建立建筑、結構 BIM 模型

項目建筑、結構 BIM 模型主要是應用 Revit2015建立的，Revit2015軟件是集建筑、結構、機電三個模塊的軟件，通過應用建筑模板、結構模板、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：新建軸網和標高；創建柱；創建墻體；創建門窗；創建樓板、屋頂。最終得到的建筑、結構BIM模型如圖1所示。

圖1 左為BIM建筑模型，右為BIM結構模型

3 結語

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