BIM技术在复杂公建建筑设计中的应用初探

高鑫

摘要：经济的快速发展推动了建筑行业的进步，近年来，建筑工程规模不断扩大，建筑结构也日趋复杂，这对建筑技术提出了更高的要求。BIM技术是一种基于三维信息化的技术手段，已经在我国建筑设计领域得到了较为广泛地应用。本文以复杂公建建筑为研究对象，分从BIM技术的应用价值入手，分析BIM技术在复杂公建建筑设计中的应用，以供参考。

关键词：BIM技术技术;公建建筑设计;应用

据统计，建筑行业生产效率在近30年来下降趋势明显，这与其他产业形成了鲜明的对比。随着互联网时代的到来，人们逐渐将信息技术应用于各个行业中，旨在提高行业的生产效率，因此，将信息化技术应用于建筑领域是提高建筑行业生产效率的手段之一。目前，我国大型公共建筑不断涌现，这些建筑具有施工难度大、系统复杂难度等特点，这对建筑技术提出了新的要求。BIM技术是近年来快速发展的新技术，将其应用于复杂公建建筑设计领域给复杂建设工程项目的管理带来了巨大的变革。

一、BIM技术的应用价值

BIM技术是在项目工程各项信息数据的基础上建模，以此方便项目各参与方利用模型参与到项目建设各个过程中，指导项目决策。BIM技术贯穿于项目的前期设计至项目改建、拆除的各个环节，其为项目工程管理提供了强大的数据储存库，使管理人员可以利用其计算分析能力进行指导。有学者将对BIM技术的应用价值进行了研究，认为BIM技术可以降低4%左右的工程造价，可以提高项目设计图纸的精度;能够最大限度避免协同设计的冲突，降低资源损耗;可以加快约10%的施工进度，缩短工期[1]。

具体来说，在协同设计环节，利用BIM技术将模型数据模型导入专业的软件中能够及时发现设计存在的问题，及时优化施工方案，并可以进行碰撞检测，使项目设计失误降至最少;还可以对施工难度大的复杂节点深入分析与优化。在项目施工模拟环节，通过该项技术可以进行仿真模拟，通过仿真模拟可以较好地安排施工资源，优化施工现场施工仪器、设备的配置情况，也有利于项目工程的成本控制。 在项目运维管理环节，利用BIM技术可以重复利用数据，存储建筑的维修记录，便于后期分析，使建筑运维管理信息更清晰。若项目在后期运营过程中需要改扩建，则利用BIM技术可获取承重墙等数据，明确管线走向，进一步提升了工作效率。

二、BIM技术在复杂公建建筑设计中的应用

下文以某市大厦改扩建项目为例，该项目地下结构共4层，地上部分为3个独立结构，为办公、商用功能混合公共建筑。项目结构总高度115米，基础埋深约20米。该项目工程施工规模大、机电工程协调量大、内部结构复杂。因此，在项目开发过程中应该采用先进的技术手段与管理方式，降低管理难度。

（一）BIM技术在复杂公建建筑结构体系设计中的应用

在对项目工程进行结构设计过程中首先进行BIM建模，将数据信息模型中的数据导入专业的结构设计软件进行结构设计。在初步设计阶段，项目拟采用看钢筋混凝土结构。然而，利用BIM技术进行结构设计计算后，发现结构的层间最大位移比规范限值较高，在其他参数符合要求的情况下，可能造成项目结构自重视过大。因此，需要对本项目的结构体系进行调整，认为采用刚度大、自重小的结构体系更为科学。在刚度的调配方面，分析后发现水平方向满足相关要求，而竖向剪力墙等构件需要配置合理。在考虑到剪力墙等构件刚度突变的同时，还需要考量项目的延性、安全性等。经过分析后，建议采用型钢混凝土框架、钢筋混凝核心筒结构。这一结构刚度大，具有良好的防火、防腐蚀性能，可以最大限度避免钢材的浪费。与此同时，型钢混凝土框架的抗震性能与比变形能力较好，延性强，具有加强的承载力。

（二）BIM技术在在复杂公建建筑结构选型中的应用

在建筑结构体系设计的基础上，接下来就项目工程的结构选型进行设计。资料显示，该项目基底附加压力较大，故而选择钻孔灌注桩。地基基础选择钢筋混凝土，桩基为甲级，设计桩直径为10米。在设计抗侧力体系时，利用BIM技术进行建模，设定项目次梁端部均为铰接，型钢柱等为刚接，在楼层标高处设计构造钢梁。同时，利用BIM技术模型进一步优化施工工艺等。标准层透视图如图1所示。

在抗震缝、伸缩缝的设计中，在地基附加应力方面，考虑到主楼与其他结构差异显著，故而二者之间设计沉降后浇带;合理提升基础底板的最小配筋率;选择碎石骨料、收缩小的混凝土材料;谨慎选择混凝土外加剂。在设计过程中，还考虑到项目施工过程中，混凝土浇筑时间的影响，因此在施工过程中应该采取一定的措施缩短浇筑时间，使影响降至最低;同时注意混凝土建筑的前期养护。通过BIM技术建模分析后，在栓中添加0.6千克每立方米、

直径不超过20微米、抗拉强度不小于365兆帕的聚丙烯纤维，从而缩小建筑的伸缩裂缝。

（三）BIM技术在在复杂公建建筑结构抗震设计中的应用

该项目为混合结构，针对抗震结构设计中的超限问题，本项目为1.30，大于相关标准中的要求，所以本项目在扭转不规则范围内。项目楼层较多，扭转偏大，该项目的结构的扭转周期为0.81，参考相关规定，该项目扭转刚度不强[2]。

在进行结构布置、构件设计过程中，为了防止剪力墙出现刚度突变，因此要求主楼结构平面布置不可以过于复杂，应该简潔。在分析项目首层穿层柱后，认为应该加强配筋，并就其承载力进行二次审核;F1至F3层的抗震结构提高为特一级。

（四）技术在多专业协同中的应用

由于该项目数据量大、参与方较多、内部结构复杂，若不合理改变作业方式，则在后续建设过程中极有可能出现返工、项目成本上升的情况。为了避免上述情况的出现，项目各方可以建立统一的BIM信息数据库，实现多专业协同。管理人员与信息技术人员将项目结构等数据导入计算机中，并建立BIM模型，之后进行空间碰撞检测[3]。通过BIM技术的应用，可以找出项目设计阶段有问题的线管等，及时调整，减少后续设计变更，避免对项目的施工进度造成不良的影响，减少建筑材料的浪费。与此同时，通过修改后的设计图纸能够提高施工准确率，也有利于管理人员进行项目进度管理。对于项目建设过程中锅炉房、配电室等部位的布局，利用BIM技术在施工前进行图纸深化，可以提高空间利用率，能够进一步确定相关设备的安装位置;借助相关模型，管理人员能够得知某一部件施工阶段的实际情况，在碰撞分析的基础上可以获得真实、客观的数据，不仅能够调整设计不合理处，而且可以更为科学地指导施工工作。以机电管线为例，在建模后，使用专业的软件进行碰撞检测，使该管线的单三维效果直观地呈现在项目工作人员的眼前（如图2所示），能够迅速找到碰撞的图元。

三、结语：

综上所述，BIM技术在复杂公建建筑设计中的应用可以显著提高项目设计阶段、施工阶段的管理水平，可以帮助设计人员及时发现项目设计问题，减少后期项目设计变更，这在一定程度上可以保证项目施工进度，降低项目成本，对复杂公建建筑设计具有重要的意义。

参考文献：

[1]魏逸飞. 探讨BIM技术在绿色公共建筑设计中的运用[J]. 低碳世界， 2016（18）：145-147.

[2]张丽. 探讨BIM技术在绿色公共建筑设计中的运用[J]. 建材与装饰， 2016（19）：113-114.