探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用

李 斌 華

(忻州市建筑設(shè)計院，山西 忻州 034000)

0 引言

當(dāng)前我國的BIM技術(shù)在逐漸發(fā)展與完善，這種技術(shù)的發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程中項目上不同部門之間的數(shù)據(jù)共享，能夠建立可視化的結(jié)構(gòu)模型，方便不同部門發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的缺點并及時加以修改，數(shù)字化的模擬分析有效地提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，保證了建筑工程的建設(shè)安全。

1 BIM技術(shù)的概念與優(yōu)點

1.1 BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)就是通過對設(shè)計的數(shù)據(jù)進行提煉，創(chuàng)建可視化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型，對建筑物進行實時設(shè)計的方法，這種技術(shù)方便項目部對工程的建造以及運營進行管理。由于可視化的特征，這項技術(shù)的應(yīng)用不僅僅加強了建筑行業(yè)的發(fā)展水平，還顯著地提高了建筑企業(yè)的經(jīng)濟效益，所以，BIM技術(shù)的應(yīng)用，對于提高建筑企業(yè)的設(shè)計水平和節(jié)約施工成本，提高經(jīng)濟效益都是有著巨大好處的。

1.2 BIM技術(shù)的功能

BIM技術(shù)有著非常強大的功能，其中一個比較顯著的功能就是進行圖紙的可視化修改，運用BIM技術(shù)收集大量設(shè)計數(shù)據(jù)建模形成的圖紙，包含所有的設(shè)計信息，因此修改相應(yīng)的條件就能夠?qū)崿F(xiàn)圖紙的智能化修改。BIM技術(shù)的圖紙都是基于整個建筑模型為基礎(chǔ)的，所以如果發(fā)現(xiàn)問題，只需要進行有針對性的修改即可實現(xiàn)參數(shù)的更正與調(diào)整，這樣就避免了由于參數(shù)不對而進行大量反復(fù)修改，在傳統(tǒng)的圖紙設(shè)計與修改中，需要花費大量的時間，消耗設(shè)計人員大量的勞動才能夠?qū)崿F(xiàn)圖紙的更正，但是BIM技術(shù)避免了時間與精力的浪費，從而使得整個項目部能夠更加集中精力完成現(xiàn)場的施工與重點部位的設(shè)計，進行方案比選并實現(xiàn)最佳的設(shè)計，保證設(shè)計的效果。

BIM另一個比較先進的功能是現(xiàn)代信息化的功能，由于BIM技術(shù)下的結(jié)構(gòu)設(shè)計是采集數(shù)據(jù)建立的數(shù)字化模型，因此這個模型能夠攜帶大量的信息。BIM技術(shù)建立的模型可以作為工程信息的數(shù)據(jù)庫，用來存儲在建設(shè)與監(jiān)管中的所有信息，并維持相關(guān)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。在BIM技術(shù)中，如果想要了解某一個部位或者時間的信息，只需要點擊相應(yīng)的部位，就可以獲得所有的信息，因此可以有效避免溝通的不及時以及全面了解工程情況，避免在施工中出現(xiàn)誤差，能夠有效提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的實用效果。

使用BIM技術(shù)，不僅僅可以實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的數(shù)據(jù)積累，還能夠在數(shù)據(jù)中融入后期的暖通設(shè)計，光照設(shè)計等等，因此可以看出，使用BIM可以進行一體化的設(shè)計，將建筑工程中的所有信息融為一體進行施工質(zhì)量的控制，所以在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時還能夠兼顧居住人員的舒適性與安全性，對節(jié)能與光照等進行評價，從而提高設(shè)計的舒適性體驗。BIM技術(shù)不僅僅能夠完成平面圖紙的設(shè)計，更是能夠形成立體的圖紙并進行渲染，對建設(shè)完成以后的建筑物模型進行模擬，并仿真，采用軟件對模型進行分析與處理，將設(shè)計的出圖與渲染、計算結(jié)合為一體。

2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 建立實體模型

采用BIM技術(shù)能夠形成三維模型，將建筑完成后的實體構(gòu)件在設(shè)計圖中表現(xiàn)出來，這是CAD技術(shù)難以達到的，但是也是CAD技術(shù)的升華，BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)與CAD技術(shù)的無縫對接與提高。運用BIM技術(shù)，能夠直接看到構(gòu)件之間的彼此聯(lián)系并方便工作人員發(fā)現(xiàn)存在的問題，還能夠通過可視化技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化進行監(jiān)測，為結(jié)構(gòu)設(shè)計的修改提供重要依據(jù)，保證設(shè)計方案的合理和實用，在實際工程中，使用BIM技術(shù)幫助結(jié)構(gòu)設(shè)計人員節(jié)約了大量的時間，實現(xiàn)了成本的節(jié)約。

2.2 應(yīng)用在建筑空間的規(guī)劃當(dāng)中

在進行建筑設(shè)計之前需要提前進行建筑的空間規(guī)劃，所以在建設(shè)地點選擇完畢之后，首先要對建筑的空間進行分析，分析建筑空間的地形以及對一些復(fù)雜的地形進行研究與計算，確定相應(yīng)的方案，在地形的分析中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠開闊設(shè)計的思路，在分析中能夠?qū)⑵赂摺⑿甭室约靶逼碌男甭实葏?shù)進行分析。例如對具體的工程，斜坡走向的分析可以先采用GIS軟件進行建模，對采集到的參數(shù)進行匯總與歸類并模擬，這樣，設(shè)計人員可以從不同的設(shè)計角度對工程實際情況進行模擬，為后期的設(shè)計提供依據(jù)。

在地形探索之后再開始對建筑物的設(shè)計規(guī)劃，對于建筑物的空間規(guī)劃，BIM技術(shù)有著良好的現(xiàn)實應(yīng)用，因為BIM技術(shù)能夠完好地將建筑物的內(nèi)外空間以3D模型完全展現(xiàn)出來，所以設(shè)計人員可以通過對設(shè)計效果的評價，對建筑物的室內(nèi)與空間進行分割，詳細布置建筑物周邊的道路與外觀等參數(shù)，利用BIM技術(shù)的調(diào)試功能，嘗試不同的參數(shù)設(shè)置并選擇最優(yōu)化設(shè)置，得到最佳的空間規(guī)劃模型。

2.3 實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能分析

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了保證建筑物的安全與穩(wěn)定，需要設(shè)計人員花費大量的精力對建筑構(gòu)件進行受力計算，以便完成構(gòu)件的受力分析，對于重要的構(gòu)件往往需要計算幾次，而且不同的設(shè)計人員采用的參數(shù)不同，往往計算結(jié)果也不同，這樣就花費了大量的人力與時間，也影響了建筑物結(jié)構(gòu)分析的準(zhǔn)確率。BIM設(shè)計針對這種情況引入了相關(guān)的性能分析軟件，只需要把BIM中的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件當(dāng)中就能夠?qū)崿F(xiàn)整個過程的分析計算，并且自動生成分析結(jié)果，方便設(shè)計人員進行下一步的糾正與修改，提高了設(shè)計效率。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計建模應(yīng)用

我國當(dāng)前建筑工程的規(guī)模不斷擴張，新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計模型與新型材料的應(yīng)用都實現(xiàn)了突破，尤其是鋼結(jié)構(gòu)，跨度不斷加大，空間也不斷擴張，應(yīng)用也越來越多，很多異型結(jié)構(gòu)都采用鋼結(jié)構(gòu)建模，在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，構(gòu)件之間的連接與加強構(gòu)件的設(shè)計都非常復(fù)雜，因此在設(shè)計中存在一定的困難。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決這些問題，因為BIM技術(shù)能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)梁體的高度進行精確計算，還能夠?qū)λ械倪B接件進行自動計算，自動選擇參數(shù)并分析不同參數(shù)的影響。并且通過數(shù)據(jù)共享的功能，BIM能夠?qū)υ阡摻Y(jié)構(gòu)建筑物中使用的高強螺栓的數(shù)量、焊縫的數(shù)量以及間距等等進行計算，掌控設(shè)計的間距等。所以如果有新的構(gòu)件需要增加到模型當(dāng)中的時候，設(shè)計人員只需要對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行調(diào)整，并且利用BIM繪制出大樣圖，方便施工人員在現(xiàn)場進行施工，設(shè)計人員利用大樣圖也能夠合理確定加強件的設(shè)置位置，避免鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)薄弱點，影響結(jié)構(gòu)安全。

3 結(jié)語

當(dāng)前在建筑中采用BIM技術(shù)尚且處于初始階段，很多技術(shù)的運用并不成熟，所以有著很大的發(fā)展進步的空間，但是BIM技術(shù)確實給傳統(tǒng)的項目管理提供了很大的幫助，提高了設(shè)計水平以及現(xiàn)場管理水平，并節(jié)約了企業(yè)的成本，隨著時間的推移，BIM技術(shù)必然越來越成熟，能夠在建設(shè)行業(yè)當(dāng)中發(fā)揮更多的作用，促進建筑行業(yè)的進一步健康發(fā)展。