建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

1 朱麗江 2 蘇丹丹

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引言

就現(xiàn)階段的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，雖然已經(jīng)有了很大的發(fā)展與進(jìn)步，但隨著我國建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，一些潛在的諸如設(shè)計效率不高、深度不夠、工程造價過高、復(fù)雜建筑各專業(yè)配合難協(xié)調(diào)等問題也逐漸暴露出來。因此，現(xiàn)階段的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者應(yīng)緊追時代發(fā)展的需求，在鉆研技術(shù)規(guī)范的同時，將工作重點(diǎn)放在提高設(shè)計能力水平上來，這使得BIM技術(shù)在當(dāng)今建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用頻率顯著提升。通過對BIM技術(shù)特征及應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的分析，為設(shè)計及施工技術(shù)人員提供1種發(fā)展進(jìn)步的工作模式。

一、BIM技術(shù)的主要應(yīng)用特點(diǎn)

（一）信息化特征

BIM技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的代表，集成了現(xiàn)代信息技術(shù)的強(qiáng)大功能，可以對海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類儲存和分析管理，建構(gòu)科學(xué)的信息模型。建筑信息模型為后期項(xiàng)目建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，設(shè)計人員需要對建筑模型進(jìn)行優(yōu)化，確保各項(xiàng)參數(shù)的準(zhǔn)確性。BIM技術(shù)構(gòu)建了信息平臺，設(shè)計人員可以登錄信息平臺，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計的一體化。信息建模型以數(shù)據(jù)庫作為基礎(chǔ)，記載了建筑結(jié)構(gòu)信息、施工材料信息、建筑構(gòu)件信息等。設(shè)計人員可以通過查詢功能快速檢索數(shù)據(jù)，加快建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的速度。

（二）協(xié)同性特征

BIM技術(shù)具有突出的實(shí)用價值，其為設(shè)計人員、業(yè)主和施工方提供了互動溝通的平臺，主體可以通過登錄平臺來傳達(dá)主體需求，實(shí)現(xiàn)單位之間的信息連接。設(shè)計人員在完成工作后，需要將模型信息發(fā)送給業(yè)主，在業(yè)主認(rèn)可的前提下指導(dǎo)施工方工作。BIM技術(shù)可以對建筑結(jié)構(gòu)要素、建筑構(gòu)件要素等進(jìn)行檢測，分析構(gòu)件之間的影響要素，并提出削弱外部影響的策略。通過BIM技術(shù)，建筑設(shè)計質(zhì)量將明顯提升，建筑工程項(xiàng)目可以滿足多方主體的需要。

（三）高效性特征

建筑設(shè)計過程中互產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理，成為設(shè)計者關(guān)注的重點(diǎn)問題，BIM技術(shù)解決了設(shè)計人員的困擾，可以將數(shù)據(jù)儲存到適當(dāng)位置。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的數(shù)據(jù)發(fā)生變更時，BIM系統(tǒng)將根據(jù)變化數(shù)據(jù)調(diào)整建筑工程模型，對相關(guān)信息進(jìn)行快速修改。BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)模擬施工的目標(biāo)，對建筑場景進(jìn)行還原。在BIM技術(shù)的作用下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計將更加高效。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中BIM技術(shù)的應(yīng)用

（一）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的直觀性

BIM技術(shù)的基礎(chǔ)是三維模型技術(shù)，是在現(xiàn)代建筑設(shè)計領(lǐng)域中的新型技術(shù)之一，用戶能夠通過建立的三維模型來更真實(shí)地觀察建筑，眾所周知，AutodeskCAD是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中常用的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件進(jìn)行繪圖，CAD能夠向用戶展示每個建筑結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息，BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中的效果則是向用戶展示形象的三維立體模型，不管專業(yè)、非專業(yè)的人員都能夠通過BIM模型來更為直觀地認(rèn)識、了解整個建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)建信息、功能布局。我國目前的大多數(shù)大型通常都是通過BIM技術(shù)來動態(tài)模擬演示建筑的整體結(jié)構(gòu)，幫助建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員更為深刻、直觀地觀察、了解建筑結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)而確定最佳建筑設(shè)計方案，此外建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員通過對BIM建筑模型的分析能夠發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案存在的缺陷，尋找解決措施提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

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

BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型當(dāng)中都會形成自己的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含了所有的設(shè)計信息，并且BIM建筑模型中的各個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)都是相互關(guān)聯(lián)的、相互聯(lián)系的，各個專業(yè)的人員通對模型的修改都能夠在其他專業(yè)中的模型進(jìn)行分析，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員能夠通過模型中數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息的利用來構(gòu)建整體建筑結(jié)構(gòu)形體，在結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中為了保證能夠及時更新BIM建筑模型中的數(shù)據(jù)庫，需要對模型中的參數(shù)賦予約束。BIM技術(shù)的最大應(yīng)用特點(diǎn)就是能夠提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計信息輸出的質(zhì)量、可靠性，還能夠促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的數(shù)字化發(fā)展。

（三）鋼結(jié)構(gòu)建筑中BIM技術(shù)的應(yīng)用

目前我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)數(shù)量越來越多。大跨度建筑物的建設(shè)數(shù)量越來越多，鋼結(jié)構(gòu)是主要的結(jié)構(gòu)形式，但是大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)連接、加強(qiáng)件布置難度較大，并且進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時需要對梁柱連接、梁梁鉸接、梁梁剛接等連接形式進(jìn)行設(shè)計，在進(jìn)行設(shè)計工作時通常需要通過參數(shù)化技術(shù)來進(jìn)行各個連接件的專項(xiàng)設(shè)計。BIM建筑技術(shù)的應(yīng)用能夠在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中實(shí)現(xiàn)參數(shù)共享，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員通過BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠控制鋼結(jié)構(gòu)螺栓的數(shù)量和簡潔，設(shè)計人員在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)便能夠更改、調(diào)節(jié)連接件，此時建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員只需要畫出大樣即可，鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)人員只需要參考相應(yīng)位置設(shè)計，以此就能夠進(jìn)行加強(qiáng)件形式和位置的確定，能夠促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量和施工效率的提高。

（四）設(shè)計模型和BIM模型的轉(zhuǎn)換

設(shè)計單位在進(jìn)行BIM模型的構(gòu)建時應(yīng)該將各個專業(yè)的設(shè)計人員聯(lián)系到一起，以便在構(gòu)建模型時能夠及時處理遇到的問題，在設(shè)計過程中應(yīng)用BIM技術(shù)能夠?qū)D紙中的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和修改，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)⒍坏膱D紙變得更加形象立體，讓大家通過三維的視角來表現(xiàn)設(shè)計的結(jié)果，進(jìn)行設(shè)計圖紙的移交工作時，設(shè)計人員最好附帶模型，并且向交接人員說明模型的使用規(guī)則和使用說明，便于移交。

（五）計算結(jié)構(gòu)模型的分析

BIM模型包含了力學(xué)性能、材料、成本、幾何信息等多種信息，根據(jù)軟件建造的模型的種類不同對建立的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，將調(diào)整后的BIM模型導(dǎo)入到結(jié)構(gòu)分析軟件，在結(jié)構(gòu)分析軟件當(dāng)中也能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的模型還可以轉(zhuǎn)換為BIM模型，這種模型的優(yōu)勢有兩個方面：首先需要對結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)保持客觀性，其二，需要保證模型計算分析時具有較大的精確性；第三，需要對結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分析、細(xì)化，體現(xiàn)出模型的細(xì)致性。BIM技術(shù)在項(xiàng)目管理當(dāng)中也有所應(yīng)用，能夠通過BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠設(shè)備、構(gòu)建之間的關(guān)系進(jìn)行管理、并且能夠可靠地分析現(xiàn)場條件。

結(jié)語

總而言之，BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用不僅能夠有效提升工作效率與設(shè)計質(zhì)量，更能從根本上保障建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和安全，科學(xué)合理地安排工期、配置工程經(jīng)費(fèi)，推動建筑企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化的發(fā)展目標(biāo)。