BIM技術在智能建筑結構設計中的合理應用

趙變青

(太原市建筑設計研究院 太原 030002)

建筑結構設計方案，直接關系到建筑工程質量、使用安全、舒適程度、造價成本、生態效益等。通過在建筑結構設計中應用BIM技術，可以全面提升設計方案的智能化程度，最終形成一套最佳設計方案，最大限度呈現設計意圖，滿足現代化建筑工程的建設需要。這就需要從合理化角度出發，針對如何通過BIM技術實現智能化建筑結構設計進行探索與研究，充分體現出BIM的技術優勢，為工程建設質量和整體效益提供可靠保障。

1 BIM技術在智能建筑結構設計中的作用

1.1 工程計量更加精準

應用BIM技術，可以快速提取工程量，并且對其進行精細化管理與設計。這是傳統建設工程設計所不具備的，可以有效解決粗放式工程計量模式下的各種弊端。另外，運用BIM技術構建起來的信息模型，項目部可以針對項目實施過程中各階段實時物料信息進行提取，并且針對工程計量進行精準估測，從而快速、全面獲取工程數據信息。并且依據這些信息對項目建設方案進行規劃設計，包括施工技術、人員安排、機械設備選用等，還有施工材料需求量的精準計算。通過引進BIM技術，可以使倉儲、領料、材料使用等環節得到有效管控，從而大幅減少資源浪費現象，促進工程效益的整體提升[1]。

1.2 可視化模擬分析

在工程項目設計階段運用BIM技術，可以結合設計參數針對建筑外觀、設計細節、施工過程進行模擬實驗。這樣一來，項目組人員可以非常直觀的了解設計人員的設計意圖，全面掌握施工過程中存在的關鍵環節與注意事項。例如節能設計、緊急疏散通道、日照和熱能傳導設計等等。在項目招投標和施工階段，都可以借助BIM的可視化模擬功能，確保工程建設任務的順利實施。另外，通過對施工過程進行模型分析，可以全面預見施工中可能存在的緊急情況或者風險因素。從而有針對性的制定應急預案，并組織施工人員進行安全知識培養和應急演練，全面提升施工過程中的安全可靠性[2]。

2 BIM技術在智能建筑結構設計中的合理應用

2.1 構建工程實體模型

借助Revit、Bentley等BIM主流軟件，結合工程設計方案及設計參數，建立一個包含土建、結構、機電、管線在內的BIM模型。基于此模型，開展空間布局設計。不僅可以最大限度提高設計方案的合理性，還可以針對設計效果進行動態化、可視化呈現。由于此模型所見即所得，項目人員可以全面了解建筑結構的空間幾何信息，檢查設計方案當中是否存在結構計算、設備安裝、節能設計、施工障礙、安全風險等問題。針對所發現的問題開展優化設計，為設備及管線安裝預留出合理的操作空間，最大限度減少施工過程中的返工、浪費等現象[3]。

2.2 建筑結構性能分析

首先，采光效果模擬。設計人員可以通過調整建筑結構布局、飾面材料、圍護結構等途徑，確保一個最佳可見光透射比，最大限度改善室內自然采光效果。在此基礎上進一步優化室內空間布局；其次，風環境模擬。通過BIM技術針對建筑布局、景觀綠化進行設計，對住區流場分布情況進行優化設計。避免住區環境在大風情況下，受到狹管效應影響引發安全事故。同時，為居住區域及周邊區域營造一個適宜的通風環境；再者，自然通風模擬。建筑結構設計人員可以借助BIM技術對通風口位置、尺寸規格、建筑布局等方面修改，并且結合多項數據針對室內通風設計進行精準化與細化分析，使室內流場分布得到明顯改善，從而實現高效通風換氣，為人們營造出一個舒適的居住空間；最后，環境噪聲模擬。借助BIM技術進行聲音環境模擬分析的優勢在于，當建立起模型之后。可以通過材質或者房間內部裝修的變化，針對建筑物的聲學質量進行精準預測，從而幫助設計人員針對建筑聲學方案進行優化。通過上述各項設計調整，實現了更加深入全面的分析與計算，呈現出最合理化、智能化設計效果，為建筑工程的實用性、舒適性和節能環保效益提供全方位保障[4]。

2.3 實現裝配化安裝

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，可以將這項施工工藝引進到施工建設當中。例如在房間墻體規劃設計當中，運用BIM軟件繪制出墻體平面布置圖和立面圖，之后將圖紙提交給墻體預制工廠，工廠按照圖紙進行墻體批量生產。生產完畢后，以預制墻體送達施工現場，由安裝人員進行現場安裝。這種施工方式具有周期短、質量好、成本低等特點，但需要做好施工安排，避免出現交叉施工現象。

2.4 開展精細化設計

利用BIM綜合模型，可以針對設計圖紙當中的細節之處進行優化設計。在施工圖上，明確末端開關、插座、線管位置、預埋點位置、孔洞位置以及預留精度進行明確標注。避免在施工過程中出現現場開孔、開槽工序等情況。通過運用BIM技術，使裝配式防火墻體取代了混凝土實心磚、混凝土砌塊等傳統墻體砌筑施工工藝，使墻體工程質量、施工效率和成本效益均獲得顯著提升。

3 BIM技術合理應用于智能建筑結構設計的保障措施

3.1 做好設計前期準備工作

在運用BIM開展建筑結構設計之前，設計人員要獲取全面完善、真實可靠的工程數據信息，還要針對項目樣本給予足夠的重視。只有這樣，方可確保設計工作的順利開展，避免設計方案在設計過程中出現大幅度修改，使工程設計人員能夠集中精力做好宏觀、微觀和所有細化設計，確保設計方案的科學合理性。

3.2 重視結構部件的合理設計

通過各個部件的合理組合，方可使建筑結構的設計意圖得以有效實現。因此，工程設計人員在運用BIM技術開展建筑結構設計時，要結合各部件的功能需求做好規劃與設計，還要嚴格按照建筑行業相關標準等開展規范化設計，充分保障各個部件的設計質量與合理性。確保該部件在日后長期使用過程中，充分發揮出實用價值。對此，需要設計人員針對所有結構構件的設計參數進行反復審核，力爭確定一個最終方案。

4 結語

在建筑結構設計中引進BIM技術，能夠提高設計方案的科學合理性、節能性與實用性。但是，由于BIM在我國應用時間相對較晚，與之相關的設計經驗還不夠豐富。對此，需要全體建筑結構設計人員針對其應用策略進行持續性探究，不斷拓展設計思路，豐富設計手段，力爭更大限度發揮出BIM技術的優勢。