BIM技術(shù)在廣廈建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)路徑研究

馬倩

摘 要：文章主要從4個(gè)部分對(duì)基于BIM技術(shù)的廣廈建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行論述，分別是BIM技術(shù)的工作原理以及集成過(guò)程、基于BIM技術(shù)的廣廈建筑結(jié)構(gòu)信息模型ASIM集成框架設(shè)計(jì)、可視化模型設(shè)計(jì)以及建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)將BIM技術(shù)與ASIM和可視化模型相結(jié)合，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);廣廈建筑結(jié)構(gòu);可視化模型;ASIM

0 引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展帶動(dòng)了消費(fèi)水平的提高，人們不再滿(mǎn)足現(xiàn)有生活的狀態(tài)，紛紛加入買(mǎi)房熱潮，在很大程度上推動(dòng)了建筑行業(yè)的發(fā)展。由于新技術(shù)發(fā)展的成熟，建筑行業(yè)的技術(shù)人員開(kāi)始將BIM融合于建筑結(jié)構(gòu)之中，顛覆了以往的固有模式。由此可見(jiàn)，基于BIM技術(shù)的廣廈建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

1 BIM技術(shù)的工作原理

BIM技術(shù)的核心是通過(guò)建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為這個(gè)模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程數(shù)據(jù)庫(kù)。BIM技術(shù)屬于一種CAD繪圖技術(shù)，可以應(yīng)用于廣廈建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要借助工作數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)信息作數(shù)字體現(xiàn)。該數(shù)據(jù)庫(kù)可以存儲(chǔ)對(duì)廣廈建筑的詳細(xì)資料信息，很大意義上推動(dòng)了建筑行業(yè)的進(jìn)步，為建筑行業(yè)的深遠(yuǎn)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。該數(shù)據(jù)庫(kù)主要包含了建筑物構(gòu)件的幾何信息、專(zhuān)業(yè)屬性以及狀態(tài)信息，不但如此，還包含了非構(gòu)件對(duì)象（如空間、運(yùn)動(dòng)行為）的狀態(tài)信息。通過(guò)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(xiàng)目的相關(guān)利益提供一個(gè)工程信息交換和共享平臺(tái)[1]。

2 基于BIM技術(shù)的廣廈建筑結(jié)構(gòu)信息模型ASIM集成框架設(shè)計(jì)

2.1 ASIM上層模型流程設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)信息模型（Architectural Structural Information Model，ASIM）是基于DXY和BIM以及建筑規(guī)范的軟件設(shè)計(jì)，三者之前相結(jié)合便是IFC數(shù)據(jù)模型的標(biāo)準(zhǔn)。完成建筑結(jié)構(gòu)的建模過(guò)程，首先需要將IFC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于建筑產(chǎn)品模型，完整的建筑產(chǎn)品模型包括繪圖、材料、造價(jià)等信息，再將IFC文件經(jīng)Express格式進(jìn)行解析后與IFC工程文件格式（中性文件）并行轉(zhuǎn)接至應(yīng)用開(kāi)發(fā)接口，也稱(chēng)為模型信息轉(zhuǎn)換平臺(tái)。模型信息轉(zhuǎn)換平臺(tái)包括C++翻譯器、FORTRAN編輯器以及PKPM顯示平臺(tái)功能，其中C++翻譯器是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，主要負(fù)責(zé)對(duì)文件進(jìn)行編輯與翻譯，形成看得懂的廣廈建筑基本數(shù)據(jù)信息;FORTRAN編輯器為FORmula TRANslator的縮寫(xiě)，屬于“公示翻譯器”，是世界上最早出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，主要負(fù)責(zé)對(duì)隱含公式進(jìn)行編輯翻譯;PKPM顯示平臺(tái)負(fù)責(zé)顯示功能，主要在CFG上顯示操作者所提取的建筑對(duì)象信息。將提起的結(jié)構(gòu)信息經(jīng)結(jié)構(gòu)規(guī)范后設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品模型，將AutoCAD與PMCAD應(yīng)用于結(jié)構(gòu)產(chǎn)品模型，進(jìn)行修改與荷載布置過(guò)程，并將結(jié)構(gòu)產(chǎn)品模型通過(guò)程序語(yǔ)言進(jìn)行分析過(guò)程形成結(jié)構(gòu)分析模型，系統(tǒng)運(yùn)作形成的模型數(shù)據(jù)庫(kù)將對(duì)建筑結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行存儲(chǔ)與更新[2]。

2.2 ASIM集成框架設(shè)計(jì)

綜上所述，將對(duì)ASIM集成框架進(jìn)行設(shè)計(jì)。ASIM體系主要包括建筑信息模型、結(jié)構(gòu)信息模型、節(jié)能信息模型以及其他階段模型，而ASIM系統(tǒng)的集成框架階段流程又分為其他階段、節(jié)能階段、結(jié)構(gòu)階段以及建筑階段，系統(tǒng)體系分為應(yīng)用體系、模型體系、轉(zhuǎn)換體系以及數(shù)據(jù)庫(kù)體系，其中由建筑階段向其他階段發(fā)展將應(yīng)用體系分為建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)、以及其他階段設(shè)計(jì)，其他體系與應(yīng)用體系相類(lèi)似，各個(gè)階段的體系與階段之間的信息交流將通過(guò)模型信息轉(zhuǎn)換平臺(tái)進(jìn)行信息共享?；贐IM技術(shù)的廣廈建筑結(jié)構(gòu)信息模型ASIM集成框架設(shè)計(jì)繼承了BIM模型的優(yōu)點(diǎn)，可以將模型之中的子模型兼容并用。

2.3 ASIM信息轉(zhuǎn)換平臺(tái)

ASIM信息轉(zhuǎn)換平臺(tái)是集成框架中最重要的組成部分，主要負(fù)責(zé)整個(gè)體系的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。該過(guò)程需要一個(gè)高效軟件接口以及一個(gè)模擬信息轉(zhuǎn)換平臺(tái)，該平臺(tái)的核心為IFC，首先將IFC格式工程文件通過(guò)轉(zhuǎn)換工具輸入IFC工程實(shí)體類(lèi)，由此進(jìn)行解析分析。分析完成后通過(guò)C語(yǔ)言進(jìn)行程序編輯，優(yōu)化完畢進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系簡(jiǎn)化算法，數(shù)據(jù)映射后存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)信息庫(kù)，將所得信息以圖片形式提取至圖形顯示平臺(tái)，最終由PKPM系列的PMCAD結(jié)構(gòu)進(jìn)行展示數(shù)據(jù)文件，形成建模軟件開(kāi)發(fā)。

3 基于BIM技術(shù)的廣廈建筑結(jié)構(gòu)可視化模型設(shè)計(jì)

3.1 可視化模型功能設(shè)計(jì)

可視化模型主要通過(guò)工程可視化仿真系統(tǒng)進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)有4部分功能，分別是BIM技術(shù)模型、施工現(xiàn)場(chǎng)三維漫游、4D動(dòng)態(tài)仿真以及運(yùn)維模塊，其中BIM技術(shù)模型主要負(fù)責(zé)圖形展示，施工現(xiàn)場(chǎng)三維漫游主要負(fù)責(zé)賦予參數(shù)將系統(tǒng)形象化發(fā)展，4D動(dòng)態(tài)仿真以及運(yùn)維模塊主要負(fù)責(zé)將系統(tǒng)進(jìn)行真實(shí)模擬仿真過(guò)程，最終進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)[3]。

3.2 可視化模型架構(gòu)體系

可視化模型系統(tǒng)主要將整體架構(gòu)分為6部分，分別是應(yīng)用層、模型層、平臺(tái)層、數(shù)據(jù)層、接口層以及數(shù)據(jù)源，各部分之間緊密配合，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行4D模擬優(yōu)化，形成可視化架構(gòu)模型，六者之間缺一不可，該系統(tǒng)的架構(gòu)體系為基于BIM技術(shù)的廣廈建筑結(jié)構(gòu)可視化模型設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，可視化系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

3.3 可視化模型功能模塊實(shí)現(xiàn)

可視化模型主要通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程主要通過(guò)Revit軟件，該過(guò)程需要斜拉橋結(jié)構(gòu)構(gòu)建以及參數(shù)庫(kù)等。完成場(chǎng)地模型構(gòu)建后，特別構(gòu)建了各個(gè)模型，其主要作用是為后續(xù)工作進(jìn)行準(zhǔn)備前期，實(shí)現(xiàn)了掛籃運(yùn)動(dòng)軌跡。通過(guò)對(duì)各個(gè)模型的調(diào)試，將掛籃施工定為運(yùn)動(dòng)軌跡，開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，完成實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡。

4 基于BIM技術(shù)的廣廈建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

為保證建筑結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)度，須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)三維模型與BIM技術(shù)的結(jié)合，將成本與風(fēng)險(xiǎn)降到最低。該過(guò)程以連廊為例，需要考慮多種問(wèn)題，首先是腳手架的選擇，應(yīng)選擇可以長(zhǎng)時(shí)間支撐的加密腳手架。除此之外，還需要關(guān)注過(guò)程中出現(xiàn)的安全隱患問(wèn)題，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)具有極高篩選標(biāo)準(zhǔn)。另外進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)應(yīng)注意防止漏漿現(xiàn)象，以免造成工期的延誤。經(jīng)過(guò)上述問(wèn)題分析后，將BIM技術(shù)與Midas-Gen計(jì)算軟件相結(jié)合，最終優(yōu)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(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后方案，使施工場(chǎng)地干凈整潔，并較原來(lái)相比，有環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，施工時(shí)間縮短至36周左右，提高了廣廈建筑工程形象。

5 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)是近幾年新興起的技術(shù)，該技術(shù)是一種應(yīng)用于工程建造等方面的數(shù)據(jù)化工具，也是一個(gè)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)，可以作為知識(shí)資源與建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行信息共享，為該設(shè)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(jù)。BIM實(shí)現(xiàn)了各個(gè)部分的協(xié)同作業(yè)，為系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持，具有一定的研究?jī)r(jià)值。

[參考文獻(xiàn)]

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

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

[3]白庶，張艷坤，韓鳳.BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價(jià)值分析[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2015（11）：106-109.

（編輯 傅金睿）