建筑结构设计中BIM技术的应用探究

阿不都热依木江·阿布都拉

广东省华城建筑设计有限公司喀什分公司 新疆喀什 844000

BIM技术已经在国内得到迅速的发展，在各行各业中都有相应的应用，随着城市化进程的加快，城市高层建筑发展迅速，应用BIM技术，可以提高施工效率，并提高施工质量。2014年，樊则森[1]等人在装配式建筑中以BIM技术为技术集成，将BIM技术贯穿于装配式建筑设计、生产、施工、装修以及管理的项目全生命周期，以整合建筑全产业链为目的，实现建筑产业的信息化集成。2015年，常春光[2]等人探讨了BIM技术和RFID技术在装配式建筑中的应用，将BIM于RFID相结合，成立信息共享平台，将BIM-RFID系统应用在构件制造、运输、进场、储存和吊装的过程中，推动BIM技术和RFID技术在装配式建筑中的应用研究。2016年，马跃强[3]等人以上海市的周康航拓展基地为研究对象，应用BIM技术模拟装配式建筑施工全过程，为装配式建筑的施工提供分析和模拟，达到优化项目、控制施工质量、节约成本以及提高装配式建筑的施工效率的目的。

1 工程概况

本文以某住宅楼项目为实例进行BIM技术的具体应用研究，住宅楼的主要结构类型属于剪力墙结构，装配式部分为预制内隔墙，建筑楼层数为16层，层高标准为2.9m，建筑规划高度为51.75m，建筑消防高度为50.25m，耐火等级为2级，抗震设防烈度为6度，设计使用年限为50年。

2 建筑结构设计中BIM技术的应用

2.1 构建可视化的建筑场地模型

建筑物的定位、建筑物的空间方位、建筑物的外观、建筑物与周围的环境景观的联系都是通过场地分析进行确定的，场地分析是项目在规划设计阶段需要重点考虑的因素之一，也是在项目该阶段应用的重要方法之一。在规划设计阶段，场地分析主要考虑场地的地貌、场地的植被以及场地的气候条件，通过分析这些场地因素对项目的场地做出合理科学的规划，并通过分析项目场地的景观环境、配套设施以及项目建成后的交通流量等因素对规划好的场地进行评价。传统对场地分析的方式存在很多的缺陷，分析方式主观因素占比较多，无法用科学的方法分析处理数据信息，而将 BIM 技术与 GIS（地理信息系统）相结合，对场地和拟建的建筑群进行建模分析，可以做出最为合理的场地用地规划。

2.2 建筑物朝向确定

用BIM技术确定建筑的最佳朝向是通过Autodesk Ecotect Analysis软件中Weather Tool工具分析得出，通过分析建筑群所在区域的日照时间和所获得的太阳能辐射量确定建筑的最佳朝向。将项目所在地的气象数据（Weather Data File 格式文件）导入到软件中，利用 Weather Tool工具中的Best Orientation功能计算出建筑的最佳朝向。

2.3 日照与遮挡分析

对建筑群进行日照与遮挡分析主要应用的是 Autodesk Ecotect Analysis 软件，软件的分析功能很强大，具有很多方面的分析功能从太阳辐射、日照、遮阳、采光、照明到热工、室内声场、室外风场都可以进行模拟分析，部分模拟分析功能需要借助一些外部插件。软件的操作界面友好，与 SketchUp、3ds Max、CAD、Revit 等软件都有很好的兼容性，可以导入多种格式文件，如3DS、DXF、XML 格式，该软件也自带建模功能，建模操作简单方便，可快速建立可视化三维模型。

在 Ecotect Analysis 软件中建立该项目的建筑群概念模型进行日照和遮挡分析，根据我国《住宅建筑规范》和《城市居住规划设计规范》，该项目的建筑群需要满足在大寒日下日照时数需要大于或等于2小时。通过建模分析得到场地建筑群大寒日日照时间情况。

2.4 风环境模拟分析

Autodesk Ecotect Analysis 软件本身不具有建筑风环境的分析模拟功能，需要借助一款插件才能在软件中进行建筑风环境分析模拟，这款插件名称为 WinAir4，是 Ecotect 的一款CFD（流体动力学）插件，可以对建筑内外部流体环境进行分析模拟，生成可视化三维图像。将城市气象数据导入进 Autodesk Ecotect Analysis 软件中，计算前对风环境进行设定，在软件中的表达形式为将风向设置为-90度，将所有参数设置完毕后运行软件对项目的建筑群进行风环境模拟分析，得到不同标高位置处的风速分析图。

2.5 建立建筑、结构 BIM 模型

项目建筑、结构 BIM 模型主要是应用 Revit2015建立的，Revit2015软件是集建筑、结构、机电三个模块的软件，通过应用建筑模板、结构模板、机电模板可以建立这三个部分的 BIM模型。建立建筑 BIM 模型的主要流程是：新建轴网和标高；创建柱；创建墙体；创建门窗；创建楼板、屋顶。最终得到的建筑、结构BIM模型如图1所示。

图1 左为BIM建筑模型，右为BIM结构模型

3 结语

在设计阶段，通过BIM技术的场地分析与建筑朝向分析功能，对项目的场地进行规划，确定建筑群的朝向，使得小区的建筑群的规划设计具有科学性，从而确定初步的规划设计方案；通过 BIM 技术的日照与遮挡分析与风环境模拟功能，验证设计方案中对于建筑群所在区域的日照环境与风环境是否符合绿色建筑的规范要求，通过 BIM 技术建立 BIM4D 模型或 BIM5D 模型，建立科学、合理的信息模型。