計算機(jī)科學(xué)技術(shù)在智能化建筑中的應(yīng)用

文/許有成 安徽理工大學(xué) 安徽淮南 232000

1、智能化建筑論述

傳統(tǒng)建筑中，搜索、整理、傳遞資料，監(jiān)控建筑施工過程，都是由建筑人員進(jìn)行操作。因此，經(jīng)常會出現(xiàn)遺漏信息和延誤傳遞信息的情況。

智能化建筑利用了計算機(jī)的諸多優(yōu)點，能夠?qū)π畔①Y料進(jìn)行高效處理，相較于傳統(tǒng)建筑中人員操作，可以確保信息資料的完善、準(zhǔn)確、及時。方便各部門人員更準(zhǔn)確的掌握和監(jiān)控建筑施工過程。這樣?？梢噪S時應(yīng)對施工現(xiàn)場出現(xiàn)的各類問題，提高工作效率。大大節(jié)約了建筑單位的財力、物力和人力。

2、BIM 技術(shù)在計算機(jī)輔助建筑設(shè)計中應(yīng)用的工作原理

BIM 技術(shù)在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計工作流程和任務(wù)分配形式上實現(xiàn)了突破，成為改變固有思維模式的重要應(yīng)用工具，使計算機(jī)軟件技術(shù)得到創(chuàng)新發(fā)展。BIM 技術(shù)是一種專門面向建筑設(shè)計的基于對象的先進(jìn)CAD技術(shù)，能夠在計算機(jī)中便捷實現(xiàn)建筑工程信息的集中存儲和完整描述，將BIM軟件由低級繪圖工具轉(zhuǎn)變?yōu)槔L制大型建筑構(gòu)件及建筑物的高級技術(shù)。與普通CAD繪圖體系只能通過平行線這種二維表達(dá)方式表現(xiàn)墻體信息相比,BIM技術(shù)體現(xiàn)了線條之間的關(guān)聯(lián)及交叉關(guān)系,在使用上更具優(yōu)勢。

3、基于BIM的計算機(jī)輔助用于建筑設(shè)計的實例分析

3.1 工程概況

該工程為某單位科研綜合樓,集研發(fā)?科研?接待?辦公于一體?建筑工程設(shè)計精度和成本具有較高的精細(xì)化要求,并且工期緊張?另外,建筑設(shè)計必須堅持高標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)約資源?環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)?基于以上要求,該項目采用BIM技術(shù)輔助設(shè)計,優(yōu)化建筑設(shè)計方案,提高建筑施工效率?縮短施工周期,降低工程造價,同時利用BIM技術(shù)方便建筑運(yùn)營維護(hù)?工程包括L形科研及停車樓,建筑總面積31600m2,科研樓包括研發(fā)?設(shè)計?辦公?接待等功能,地下建筑為的設(shè)備用房?建筑上層10層,地下一層,采用框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計?建筑主體高45m,綜合樓地面為交通工具存放地,地下室作為機(jī)動車停放點及戰(zhàn)時人防場所?建筑造型力求大氣?美觀?3簡約現(xiàn)代風(fēng),與周邊建筑相互協(xié)調(diào)?

3.2 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

3.2.1 概念設(shè)計

設(shè)計人員利用BIM技術(shù)對建筑場地進(jìn)行了多次比較,綜合建筑項目的各項要求確定建筑位置及形體?具體過程如下:首先,用數(shù)據(jù)模型構(gòu)建施工場地環(huán)境,使用專業(yè)軟件測試施工現(xiàn)場的風(fēng)環(huán)境?測試結(jié)果顯示施工現(xiàn)場的風(fēng)環(huán)境滿足建設(shè)要求,但是較低的風(fēng)速不利于過渡季自然通風(fēng)?其次,構(gòu)建場地模型,分析太陽輻射情況?模型顯示周邊建筑造成大量輻射量分布不均勻,輻射量呈南北遞減特征?最后,對北側(cè)居住建筑的日照遮擋進(jìn)行模型分析,為建筑物不具規(guī)劃提供參考?

3.2.2 方案設(shè)計

方案設(shè)計階段工作主要內(nèi)容為根據(jù)設(shè)計要求,建立建筑與設(shè)計環(huán)境的基本關(guān)系,提出空間建構(gòu)設(shè)想,為后續(xù)工作提供依據(jù)和指導(dǎo)?本項目中,利用BIM技術(shù)進(jìn)行了組織空間?確定以及優(yōu)化建筑風(fēng)格等內(nèi)容?第一,由于項目屬于單位科研及辦公大樓,建筑空間需分配需要與各個部門緊密相連?方案設(shè)計充分利用模型的模塊功能,計算平面分配數(shù)據(jù),利用BIM技術(shù)對數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行調(diào)整?第二,建筑對綠色節(jié)能有極高的要求,因而設(shè)計前使用BIM技術(shù)導(dǎo)入IES分析軟件,分析體塊方案的能耗,深入分析體塊的優(yōu)缺點,提出符合可持續(xù)要求的指導(dǎo)性意見,使方案設(shè)計策略更具針對性?第三,使用BIM模型分析不同設(shè)計方案的環(huán)保型,再從多方面要求進(jìn)行分析,選出“最佳方案”,再結(jié)合其它方案的優(yōu)點優(yōu)化最佳方案?

3.2.3 初步設(shè)計

本工程項目在BIM技術(shù)創(chuàng)建的三維環(huán)境下設(shè)計方案,與傳統(tǒng)建筑設(shè)計相比,三維環(huán)境下的工作流程和數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)等設(shè)計環(huán)節(jié)發(fā)生明顯變化,設(shè)計效率及質(zhì)量更高?第一,使用BIM技術(shù)對細(xì)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計,提高設(shè)計質(zhì)量?例如樓梯間下部設(shè)計,利用BIM技術(shù)度樓梯間下部進(jìn)行反復(fù)解剖,使該區(qū)域空間設(shè)計更加精細(xì)化,空間利用率也更高?第二,使用BIM技術(shù)實現(xiàn)各專業(yè)協(xié)同?例如三維環(huán)境下設(shè)計將管線綜合工作前移,設(shè)計過程中可以及時發(fā)現(xiàn)管線較差和碰撞問題,減少了后期工作量?第三,利用BIM模型分析建筑設(shè)計的可持續(xù)性,提出和確定綠色建筑節(jié)能措施及可再生能源利用策略?初步設(shè)計階段BIM模型分析包括整體分析,計算自然通風(fēng)數(shù)據(jù),指導(dǎo)優(yōu)化策略?根據(jù)室內(nèi)增加的墻上通風(fēng)口,增加自然通風(fēng)?使用BIM模型分屋頂太陽輻射量,確定太陽能集熱器方案?集熱器排布方式?

3.2.4 施工設(shè)計階段

本工程采用AutodeskRevit系列軟件,結(jié)合現(xiàn)行圖紙規(guī)范對于軟件默認(rèn)樣本中的標(biāo)高?尺寸?文字樣式?線型線寬?對象等樣式進(jìn)行定義,制定了適合自身的BIM企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?第一,使用BIM技術(shù)繪圖,實現(xiàn)了從三維數(shù)字模型直接打印二維圖紙,滿足最終出圖要求?第二,利用設(shè)計階段BIM模型,深入處理模型,獲取施工所需模型資源?再根據(jù)施工方法,對管線安裝工序進(jìn)行分析,并進(jìn)行了施工方案模型,提高了施工方案的可行性?第三,對BIM模型進(jìn)行補(bǔ)充,向模型中加入附屬構(gòu)件,針對設(shè)計模型進(jìn)行編碼體系設(shè)置,深入拆分模型,使模型滿足算量及排期要求?

結(jié)語：

智能化建筑是一個新的概念,包括許多先進(jìn)系統(tǒng)，比如火災(zāi)監(jiān)控、通信還有自動化系統(tǒng)。隨著計算機(jī)科學(xué)的不斷進(jìn)步,計算機(jī)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智能化建筑,是智能化建筑的技術(shù)支撐。可以有效降低建設(shè)成本,提高施工效率和施工質(zhì)量,促進(jìn)智能化建筑更好的發(fā)展。