建筑功能与空间的设计趋势及可视化技术探讨

田涛 山东高唐建设集团有限公司

建筑业为中国经济发展作出了重要贡献。但是在施工过程中容易造成资源浪费，同时还对我国的生态环境造成了一定的破坏。BIM 技术应用到装配式建筑设计当中，能够最大程度地节约材料，同时能够仿真设计中的难点和重点过程，从而更好地优化设计过程，从而有效地提高企业的经济性效益。

一、BIM 技术概述

近年来BIM 技术发展迅速。与其它技术相比，BIM 技术在施工效率和经济性方面具有很大的优势。既能以最小的成本获得最大的经济效益，又能保证建设项目的生态环境友好。装配式建筑的概念也是近年来BIM 技术的发展。在发展过程中，BIM 技术体现了以人为本、统筹兼顾的理念，在保证装配式建筑工程质量的基础上，最大限度地提高了管理的效率和经济性。

二、BIM 的发展

21 世纪初，BIM 建筑信息模型的应用开始广泛推广，工具间完全互操作性变得至关重要。何关培先生于2011 年对美国总承包商协会就BIM 的AGC 分类法进行翻译和推介，将其分为八大类，具体包括概念设计与可行性研究软件、核心建模软件、计划软件等。近年来国家认识到BIM 技术的科学性和高效性，住房和城乡建设部先后颁布多项法规明确要求落实我国建筑行业和建设工程中BIM 技术的实际应用问题。

三、BIM 技术在建筑结构设计中的实际应用

（一）BIM 建模

1.基于IFC 标准的BIM 模型构建

BIM 技术应用于结构模型时，应对计算、作图以及工程造价等多种问题进行分析。基于IFC 标准格式的背景下，解决结构模型中的问题，IFC 具有很多优势，有利于BIM 结构模型中对最小结构单元的几何尺寸以及组织形式进行定义，还能为结构模型建立出模型所需要的材料族库。

2. BIM 结构模型的构建

材料族库建立后，BIM 技术可以将材料模型与建筑结构中构建出的模型相关联，例如，建筑结构中的梁、柱、板和楼梯。设计建筑墙体结构中的构件部分时，应先定义好建筑的实体性质再进行关联，以体现建筑中每个楼层与实体之间存在的关联，进而通过空间结构关联实体，更直观地展现墙体实体与各楼层实体之间的联系。

3.关联性结构模型的构建

工作人员在设计过程中应充分考虑结构中构件之间相关联的因素，通过BIM 技术建立建筑模型，分析建筑之间存在哪些关联性。通常有两种形式，一种是对称性，另一种是非对称性。建筑模型中的非对称性主要体现在两个建筑之间存在主要、次要的关系。如果要修改建筑实体，就要保证建筑实体的本质不变。

（二）具体应用

1.建筑结构方案设计

设计建筑结构时，应充分利用BIM 技术中建构的模型，预估建筑造价成本，分析其中利弊。这种做法有利于工程建设初期制定设计方案，避免后期施工出现问题而返工，减少建筑投资在资源和资金上的浪费。例如，设计某面积为4000m2的公共建筑时，应绘制建筑的立面结构后，再计算工程造价。

2.结构可视化设计

BIM 技术中的三维技术能够为建筑结构构建出相应的立体效果，带来更直观的视觉冲击，方便用户对建筑构件大小、方位以及采用的材料进行观察，为用户提供便利条件。BIM技术的可视化特点，可以帮助设计师仔细查看建筑结构整体布局与细节之处，更精准地找到设计漏洞，避免因设计方案引发更多问题。例如，楼梯高度是否符合标准，是否会碰到用户的头部，梁的尺寸是否影响建筑净空等，都可通过BIM技术中的可视化技术进行查看。

3.主体结构受力复核

复杂的建筑结构对建筑结构设计提出了更高的技术要求，尤其是在主体结构受力复核方面。以一幢高层建筑为例，两座塔要连成一个整体，在塔楼间采取高区位、中区位与低区位进行三道楼体连接，其中高区连体部分一共四层，最高点与地面间距离175m，中区位置连体四层，最高点与地面间距离125m。因楼体高度不符合标准，很难进行施工。此时应用BIM技术，降低了三道连体的施工项目难度，进而使工程顺利开展。BIM 技术能专业模拟工程建设中的起吊过程，先对高区进行模拟，尔后模拟下2 层位置，采用塔式起重机安装上2 层。

4.建筑场地分析

建筑结构设计的合理性影响着建筑的安全性与稳定性。利用BIM 技术对建筑工程周围场地进行全面分析可以优化建筑结构设计方案，提高设计水平，既保证建筑结构质量符合标准，又确保建筑工程周围环境与地质不被破坏。

5.建筑结构性能分析

建筑结构布局的合理性，将影响其抗震性能。如果设计师缺乏对抗震性能分析的意识，缺少人力、物力的投入，将会影响建筑的质量与安全性能。设计过程可合理应用BIM 技术，对建筑结构进行虚拟施工，将施工计划与实际进展进行对比，及时发现项目施工期间可能会遇到的问题，更清晰地了解项目总体建设信息，进而有针对性的调整各项建筑信息设计内容，优化现有建筑结构设计方案。

四、结束语

综上所述，当前建筑行业普遍引进BIM 技术，旨在通过此技术提高建筑工程整体效率与质量，优化设计水平，降低建筑工程建设成本，减少返工情况。本文结合BIM 技术在建筑结构设计中的应用进行研究，将建筑结构中的二维结构设计模式转向三维结构设计模式，全面采用信息模型模拟建筑结构，可以更为高效地完成建筑项目。