BIM技術在廣廈建筑結構優化設計的實現路徑研究

馬倩

摘 要：文章主要從4個部分對基于BIM技術的廣廈建筑結構優化設計方面的實現進行論述，分別是BIM技術的工作原理以及集成過程、基于BIM技術的廣廈建筑結構信息模型ASIM集成框架設計、可視化模型設計以及建筑優化設計，通過將BIM技術與ASIM和可視化模型相結合，優化建筑結構設計。

關鍵詞：BIM技術;廣廈建筑結構;可視化模型;ASIM

0 引言

我國經濟的迅速發展帶動了消費水平的提高，人們不再滿足現有生活的狀態，紛紛加入買房熱潮，在很大程度上推動了建筑行業的發展。由于新技術發展的成熟，建筑行業的技術人員開始將BIM融合于建筑結構之中，顛覆了以往的固有模式。由此可見，基于BIM技術的廣廈建筑結構優化設計方面的實現具有重要意義。

1 BIM技術的工作原理

BIM技術的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數字化技術，為這個模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程數據庫。BIM技術屬于一種CAD繪圖技術，可以應用于廣廈建筑結構設計，主要借助工作數據庫對建筑結構信息作數字體現。該數據庫可以存儲對廣廈建筑的詳細資料信息，很大意義上推動了建筑行業的進步，為建筑行業的深遠發展奠定了基礎。該數據庫主要包含了建筑物構件的幾何信息、專業屬性以及狀態信息，不但如此，還包含了非構件對象（如空間、運動行為）的狀態信息。通過建立虛擬的建筑工程三維模型，可以提高建筑工程的信息集成化程度，為建筑工程項目的相關利益提供一個工程信息交換和共享平臺[1]。

2 基于BIM技術的廣廈建筑結構信息模型ASIM集成框架設計

2.1 ASIM上層模型流程設計

建筑結構信息模型（Architectural Structural Information Model，ASIM）是基于DXY和BIM以及建筑規范的軟件設計，三者之前相結合便是IFC數據模型的標準。完成建筑結構的建模過程，首先需要將IFC標準應用于建筑產品模型，完整的建筑產品模型包括繪圖、材料、造價等信息，再將IFC文件經Express格式進行解析后與IFC工程文件格式（中性文件）并行轉接至應用開發接口，也稱為模型信息轉換平臺。模型信息轉換平臺包括C++翻譯器、FORTRAN編輯器以及PKPM顯示平臺功能，其中C++翻譯器是計算機程序設計語言，主要負責對文件進行編輯與翻譯，形成看得懂的廣廈建筑基本數據信息;FORTRAN編輯器為FORmula TRANslator的縮寫，屬于“公示翻譯器”，是世界上最早出現的計算機高級程序設計語言，主要負責對隱含公式進行編輯翻譯;PKPM顯示平臺負責顯示功能，主要在CFG上顯示操作者所提取的建筑對象信息。將提起的結構信息經結構規范后設計結構產品模型，將AutoCAD與PMCAD應用于結構產品模型，進行修改與荷載布置過程，并將結構產品模型通過程序語言進行分析過程形成結構分析模型，系統運作形成的模型數據庫將對建筑結構信息進行存儲與更新[2]。

2.2 ASIM集成框架設計

綜上所述，將對ASIM集成框架進行設計。ASIM體系主要包括建筑信息模型、結構信息模型、節能信息模型以及其他階段模型，而ASIM系統的集成框架階段流程又分為其他階段、節能階段、結構階段以及建筑階段，系統體系分為應用體系、模型體系、轉換體系以及數據庫體系，其中由建筑階段向其他階段發展將應用體系分為建筑設計、結構設計、節能設計、以及其他階段設計，其他體系與應用體系相類似，各個階段的體系與階段之間的信息交流將通過模型信息轉換平臺進行信息共享?；贐IM技術的廣廈建筑結構信息模型ASIM集成框架設計繼承了BIM模型的優點，可以將模型之中的子模型兼容并用。

2.3 ASIM信息轉換平臺

ASIM信息轉換平臺是集成框架中最重要的組成部分，主要負責整個體系的正常運轉。該過程需要一個高效軟件接口以及一個模擬信息轉換平臺，該平臺的核心為IFC，首先將IFC格式工程文件通過轉換工具輸入IFC工程實體類，由此進行解析分析。分析完成后通過C語言進行程序編輯，優化完畢進行拓撲關系簡化算法，數據映射后存儲至數據信息庫，將所得信息以圖片形式提取至圖形顯示平臺，最終由PKPM系列的PMCAD結構進行展示數據文件，形成建模軟件開發。

3 基于BIM技術的廣廈建筑結構可視化模型設計

3.1 可視化模型功能設計

可視化模型主要通過工程可視化仿真系統進行功能設計，該系統有4部分功能，分別是BIM技術模型、施工現場三維漫游、4D動態仿真以及運維模塊，其中BIM技術模型主要負責圖形展示，施工現場三維漫游主要負責賦予參數將系統形象化發展，4D動態仿真以及運維模塊主要負責將系統進行真實模擬仿真過程，最終進行數據維護[3]。

3.2 可視化模型架構體系

可視化模型系統主要將整體架構分為6部分，分別是應用層、模型層、平臺層、數據層、接口層以及數據源，各部分之間緊密配合，通過對系統進行4D模擬優化，形成可視化架構模型，六者之間缺一不可，該系統的架構體系為基于BIM技術的廣廈建筑結構可視化模型設計的實現奠定了基礎，可視化系統整體架構如圖1所示。

3.3 可視化模型功能模塊實現

可視化模型主要通過BIM技術進行功能實現，實現過程主要通過Revit軟件，該過程需要斜拉橋結構構建以及參數庫等。完成場地模型構建后，特別構建了各個模型，其主要作用是為后續工作進行準備前期，實現了掛籃運動軌跡。通過對各個模型的調試，將掛籃施工定為運動軌跡，開始記錄數據，完成實際運動軌跡。

4 基于BIM技術的廣廈建筑結構優化設計

為保證建筑結構的精準度，須對建筑結構進行優化設計，通過三維模型與BIM技術的結合，將成本與風險降到最低。該過程以連廊為例，需要考慮多種問題，首先是腳手架的選擇，應選擇可以長時間支撐的加密腳手架。除此之外，還需要關注過程中出現的安全隱患問題，相關技術人員應具有極高篩選標準。另外進行混凝土澆筑時應注意防止漏漿現象，以免造成工期的延誤。經過上述問題分析后，將BIM技術與Midas-Gen計算軟件相結合，最終優化方案為取消雙柱，將梁高固定位1.7 m，空間凈含量高度增加1 m。經過優化設計后方案，使施工場地干凈整潔，并較原來相比，有環保的優點，施工時間縮短至36周左右，提高了廣廈建筑工程形象。

5 結語

BIM技術是近幾年新興起的技術，該技術是一種應用于工程建造等方面的數據化工具，也是一個設施建設項目物理和功能特性的數字表達，可以作為知識資源與建筑結構系統進行信息共享，為該設施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供了有效依據。BIM實現了各個部分的協同作業，為系統優化設計提供了技術支持，具有一定的研究價值。

[參考文獻]

[1]敬耀輝，楊丹萍，施航.裝配式建筑工程施工中BIM技術的運用[J].黑龍江科學，2020（2）：154-155.

[2]叢俊華.淺析BIM技術在裝配式建筑中的應用[J].綠色環保建材，2019（12）：217-218.

[3]白庶，張艷坤，韓鳳.BIM技術在裝配式建筑中的應用價值分析[J].建筑經濟，2015（11）：106-109.

（編輯 傅金睿）