BIM技术在绿色智能建筑结构设计中的应用

王晓晓 袁晓辉 高丹丹

摘 要：BIM技术主要是通过构建建筑信息模型即将“数据描述技术”与“计算机3D绘图技术”结合发展的实用性很强的技术，在设计、管理及相关部门得到广泛应用。显著的特点是模拟性高、透视性强、协作能力较好等，设计人员在开展新型项目的建模工作时此项技术可以起到很好的指导作用。近几年BIM技术得到了很多业内人士的认可，尤其是在智能城市的建设中占据非常重要的地位。绿色智能建筑属于新型建筑，与传统建筑相比有了很大的改进，特别是在结构设计、管理方式等方面有了很大的变化。现阶段，BIM技术逐步应用于绿色智能建筑，一步步取得了较好的应用成果。本文着重罗列了BIM技术的功能特色和优势，并对BIM技术在绿色智能建筑设计中的具体应用进行了详细阐述，得出BIM技术在智能建筑中具有实用性和先进性，为工程设计人员实现绿色智能的设计理念提供有力保障。

关键词：BIM技术；智能建筑；结构设计

1 前言

随着国家大力倡导节能减排政策的推出，建筑行业为了响应国家号召，积极打造智能城市。处在时代发展前沿的当下，以往的设计理念根本无法滿足绿色智能建筑的实际需求。绿色智能建筑应该比普通建筑的要求水平更高，为了在建筑设计中切实落实这些标准，可以根据BIM技术，对具体标准的执行情况进行仿真分析，确认设计方案的可行性、有效性。BIM技术的应用，增加了多维模式下模型的可视化程度，大大改善了信息交互环境，更方便了设计人员的工作。相对比普通建筑来说，借助BIM技术可以有效的提高施工质量水平，使得建筑工程项目迈向智能化更进一步。从而很大程度上提升了智能化建筑的整体发展水平。

2BIM技术概述

2.1 BIM技术介绍

BIM技术是一种辅助工具，目前已广泛应用于工程设计、工程施工及管理等一系列工作中。通过对所有数据和信息进行深度分析，依据项目的实际情况构建仿真建筑信息模型。BIM技术可以应用在整个建筑进程中，最大的作用是可以进行信息的共享和上下层级的传送，为有力的确保建筑整个领域和各个分部能够和谐同步工作，使得各项技术方案得以顺利进行。BIM技术有下列几种优势：

（1）可视化。

普通建筑设计只能呈现二维图形，详细的结构模型只能通过想象在头脑中建立立体模型，这样就显得极其抽象。BIM技术打破了以往设计的局限性，在充分搜集数据信息的基础上依托BIM软件构建3D动态可视模型，同时该技术将所有信息进行综合分析，将构件的所有信息更加形象的在模型中展现出来，这使得我们看到的模型几乎可以接近最终建造的成品。

（2）信息共享。

BIM技术是把整个项目涉及的信息整合到一个数据库的系统中，包括整个建设项目的施工技术及运营管理等信息，需要哪部分信息可以从系统中随时调用。由于BIM技术具有强大的可操作性，工程建设的各个参与方可以在工程项目的任何一个环节将数据信息进行共享，这样可以无时差、无空间约束的进行信息分享。每完工一个阶段的工程任务随之完善BIM数据库的信息，随着资料的不断完善，工程建设信息的真实性和完整性就更加明显。

（3）可协作。

建筑工程在整个设计阶段和各个施工环节都涉及很多专业，工作任务也比较繁重，比如整个建筑设计阶段包括智能化系统设计、结构设计、建筑设计、装饰装修设计等，BIM技术可以同时支撑这些不同阶段的工作需求，包括不同专业、不同的工种可以借助BIM技术平台进行良好的沟通，在进行方案的设计时可以更好的追求利益最大化。

2.2 BIM技术的功能和优点

BIM技术的进步是通过聚合数据信息建立数字模型，通过提取相关数据信息建立具体的施工模型。同时，利用BIM技术可以起到简洁、形象化图纸的整体效果。通过BIM技术构建的模型，可以将以往抽象的设计内容通过构建的模型更加动态、直观、形象地展示在工作人员面前，从而使设计人员能迅速找到建筑结构设计中尚存在的不合理内容，使建筑工程企业节省时间和成本，真正意义上达到了企业利润的最大化。

3 BIM技术在绿色智能建筑设计中的具体应用

3.1实体模型建设及建筑结构性能分析

目前整个建筑市场上广泛运用的软件还有Revit、Bentley等，这几类软件主要用在构建建筑结构、水电管网、暖通、管道等设计环节。通过研究构建的基础模型，能使整体的工程项目达到最佳水平，可以通过三维立体的可视图形观察最终的结果，这样会让整个设计过程变得更加透明，更能帮助设计人员第一时间找到设计中出现的疑难杂症。借助BIM技术对建筑物的抗震等级、自然采光情况等性状进行仿真，同时将设计方案进行综合论述。建筑物的自然采光也可以通过重置建筑物的整体布局、门窗尺寸、及房子的朝向等来改善。对上述情况进行分类总结，可以利用有用数据对建筑物的有关信息进行计算，有设计不合理的地方可以实时改进，进一步提升智能建筑的整体发展水平。

3.2实现墙体的组装和安装

采用BIM软件将建筑模型完成以后，施工单位可以按照模型中对墙体的具体要求进行平立面设计图的布置，依据模型中的详细尺寸生产批量墙体。采用装配式安装管理的方法对墙体的生产制造、运输、装配过程进行管理控制，可有效提高施工效率，同时降低施工所需时间。正因为采用了装配化安装，操作者才能首先知道开关、电线管、插座等设备的正确位置，这样才能事先留下位置图，避免后续钻孔等零星工序，大大提高工程项目的工作效率及产品的质量水平。

3.3某智能建筑结构设计BIM技术应用案例

以某智能建筑结构设计为例，在设计环节采用BIM技术构建模型，主要抓住建筑物的周围环境、结构设计、空气流通、自然采光等影响因素进行仿真，科学设置建筑物的整体框架、朝向、门窗比及楼与楼之间的距离等，提高建筑物的智能效果。

3.3.1 BIM模型的构建

项目总体设计主要是利用BIM技术建模，以数字化的方式对所有资料进行整理、提取，并进行更深层次的探索，寻找建筑物总体结构中存在的缺陷，进行优化调整。主要针对建筑物内部结构设计、坡度、方向等建立模型，从而确定准确的BIM模型。

3.3.2 BIM技术与装配式建筑施工的调整

将BIM技术应用在整体工程项目的结构设计时，能够最大程度的发挥BIM技术的真正作用，增加建筑结构设计的准确度，从而为提高整体工程项目的结构质量打下牢固的基础。施工人员在每个施工环节应该很好的结合并且高度重视BIM技术，深入研究建筑结构的设计目的，将BIM技术逐步渗透到每个建设阶段。截止到目前为止，大部分建筑工程项目倾向于采用装配式施工方案， BIM技术设计的核心理念符合预制式建筑应用的基本思路。在整个工程项目的结构施工环节，随着施工进度的进展视情况来优化BIM技术及装配式建筑的施工方式，以此来保障施工进度能达到预期计划的目的。

3.3.3小区道路分析

结合工程项目涉及的相关信息，具体研究建设项目的用地情况，借助BIM模型对建筑物的整体布置、周边道路状况等进行分析，重点在于设置各小区每条道路的出入口。比如该项目主干道与次干道呈现平行布局，则可以在这两条道路的对向分别设置进口和出口，目的是为了形成环状的交通模式。

3.3.4空间设计

构建BIM模型时，首先进行新建工程工作，下一步利用绘制轴网轴线的功能建立轴网，布置柱、墙、门窗、地板。最后完善各个空间布局的钢筋及其他尺寸的信息，BIM模型的构建成功后，可以通过3D动态观察更形象的看到最终呈现的效果，深层次的掌握各建筑物的空间布局的设计。

3.3.5管道线路的铺设

要使整个项目顺利施工，必须确保管道布线正确布置。在进行到建筑结构的管道设置及布线系统的有关工作时，能够使用到BIM技术的环节逐步增加，实际工作时，在模型构建时要把空调及给排水管道、相应的标准参数等进行准确设置，此模型能够更加精准的提供整体管道的布置形式。最后可以通过3D动态观察得到整体建设工程管道铺设的三维图形。如果在管道设计过程中出现碰撞摩擦的情况，可以采用BIM模型检测后加以改进，这样大大提高了管道线路的铺设精度，同时大大降低了建筑材料的浪费率，节约成本和合理利用资源的情况得到了改善，大幅度提高了施工总效益。

4绿色智能建筑结构设计中BIM技术的优化

BIM技术在设计环节主要是对建筑信息进行建模，合理配置建筑物的结构设计、相关功能等，利用三维动态空间模拟各构件之间的关联。例如，在设计窗的朝向、风洞口、楼梯口的位置时，需要重点探究不同楼层之间因相互影响而不均匀分布的现象，对地板或墙壁应根据实际需要选择合适的建材，设定相关参数后再设置。这样更能规避建筑结构出现变形等问题。

4.1模型碰撞检验

在整个建筑结构设计过程中BIM技术最大的作用是，不仅能够提升搜集有效信息的效率，同时可以进行碰撞检查以避免后期施工环节出现碰撞问题，借助BIM三维建模将建筑物的有关信息通过计算机网络技术进行仿真虚拟装配，在实际工作中如果发现问题也可以第一时间将问题传递给施工人员。在建筑结构设计要应用BIM技术的前期，需要多方面核对有关数据信息的准确度和完整度。可以通过BIM模型结构进行碰撞检查，在设计图纸上及时发现错误、漏洞或不当操作等。相对比普通建筑行业来说，智能建筑行业对软件的功能和性能有着更高的要求标准，需要逐渐完善图纸信息管理机制，增强工程项目质量的安全意识、培养施工人员的综合素质，以此来应对各种复杂问题的发生。

4.2钢结构的应用

BIM技术的应用提高了结构设计人员的工作效率，避免因构件返厂维修，大幅度的降低了建筑的施工成本。在以往普通的建筑工程设计中使用的是CAD软件来完成工程圖纸以及相关技术信息的输入，而当下智能建筑的结构设计人员可以依托BIM技术，分析建筑模型中各构件之间的关系，将钢结构构件、节点、梁板等三维空间信息输入系统。

4.3设计协调应用

BIM技术的应用可以实现建筑物结构设计过程中技术信息和建筑模型的紧密结合，为建筑行业、施工单位供应更加科学合理化的管理方式。在实际工作中，对于钢筋混凝土框架等大型复杂工程，还可以根据不同类型的建筑工程项目采用不同形式的设计参数，需要计算软件完成相关构件的尺寸和标高信息等。BIM技术在设计过程中主要有效的应用在结构设计协同工作，可同时计算各施工阶段、安装调试及验收后的所有工程量，同时也可利用软件接口完成数据共享。因此，BIM模型建立完成后，需要根据实际情况探索、评估是否达到使用标准，及时优化处理。在细化每个环节的工程量信息之后，核对BIM模型输入的有关技术参数和属性，最后依据模型的有关数据汇总各部分的构件尺寸、总数量和强度值等指标绘制相关视图，将所有信息通过三维图形展示出来，最终完成三维建模工作。

5结语

建筑结构设计过程中，有必要结合各方面的信息，使BIM建筑模式能够更好的响应国家有关政策。随着通讯技术及计算机网络技术的不断发展，BIM技术在建筑结构设计中的应用越来越普及，因为以往普通的建筑设计模式的信息链输送的速度较慢、层级较多出错误的概率较高，所以要求设计师们能更加熟练的操作BIM软件进行建筑模型的绘制。但是实际工作进程中很多建筑师对此理念的认识程度远远不够，首先不能准确无误的判断周边环境，再者对建筑结构的实际运行情况也不了解，因此设计出来的方案可行性及可操作性都欠佳。随着社会不断进步，科学技术不断地更新，BIM软件技术的优势更加凸显，从而可以在更广泛的领域应用。在建筑工程行业依托BIM技术能够更加有效地提高施工效率，保障工程项目能够顺利实施。与此同时，其他部分的人员还可以采用BIM技术，不断地开拓自己的专业水平，逐渐累积实践经验。对于建筑结构设计者而言，需要在工作环节积极采用该技术，在使用中发现问题，解决问题，综合提升BIM技术的应用水平，为推进我国建筑行业的整体发展贡献更大的力量。

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