關于BIM建筑結構設計過程的研究與實現

文/胡英男 四川省城鄉建設研究院 四川成都 610000

隨著我國社會經濟快速發展，城市建設事業也獲得了長足進步，在這種背景下，如何探索運用具有可視化、協調性、模擬性特征的BIM 技術來有效改善建筑和結構工程師協同作業方式、整合共享集體智慧，從設計、施工到后期管理的全周期調控以提高工作效率和設計水平，利用高效整合的現代信息化技術集合團隊的力量提高建筑師結構設計水平，從而促進城市建設事業可持續發展，成為近年來建筑界和社會各界廣泛關注的熱點問題。

1、BIM 技術定義及應用流程概述

1.1 相關定義

“Building Information Modeling”（“建筑信息建模”）簡稱為BIM，該項技術出現于上個世紀70年代的美國，主要指在建筑設計領域，通過三維數字技術建立建筑模型，同步給予模型相應的結構數據信息庫。在我國，雖然BIM 技術引入時間較晚，但經過短短十幾年，因其在統籌協調結構設計各專業、可視化模擬、敲定方案、施工交底等方面的突出優勢，在建筑結構設計領域得到了迅速推廣和應用。

1.2 BIM 技術應用流程

1.2.1 建筑結構建模

由專業人員按照結構設計方案，將標高、基礎、柱網、樓板、屋頂等建筑構件參數逐一輸入，利用Revit 軟件建立建筑結構模型。

1.2.2 數據計算模型轉換

同第一個步驟類似，數據模型的轉換依然可以由專業人員獨立完成，一般將每個自然層作為一個標準層，對建筑結構模型進行確認和轉換，利用GSSAP 計算各個設計參數，隨后對樓層控制指標層間位移角進行查看、對構件控制指標柱梁板等構件的超筋超限驗算進行審核。

1.2.3 配筋量計算

在使用廣廈主菜單功能進行平法配筋后，將圖紙轉換為DWG 格式，通過AutoCAD 按照建筑結構平法規則修正鋼筋算量數據。

1.2.4 模型結構修正

需要水、電、暖通等各專業技術人員充分利用BIM 可視化模型，對建筑結構進行校核，直至設計方案趨于成熟。這一階段是BIM 技術運用于結構設計的關鍵環節，只有各專業協同作業，才能做出科學合理的結構設計方案。

2、BIM 技術應用于建筑結構設計的現狀問題綜述

2.1 從業人員水準較低，建筑結構模型難以準確構建

在城市建設日新月異、而BIM 本土化應用軟件相對缺乏的情況下，只有建模人員能夠熟練操作計算機軟件，并且掌握建筑結構力學原理，才能準確理解方案中各項設計參數，建立出符合設計意圖的建筑模型，為后期管理人員決策提供依據。然而，從我國行業實際來看，為了節約人力成本，多數設計機構會選擇無工作經驗的大專院校畢業生從事建模工作，這些建模人員有的甚至來自非建筑行業，根本無法再在短時間內掌握建筑領域知識，更難以建出正確無誤的模型，這也是BIM 技術運用舉步維艱的重要原因。

2.2 統籌協調機制尚不完善，難以有效核準建筑結構模型

建筑結構設計涉及建筑抗震等級、人防等級、地基承載力、市政管道等各個方面，在方案敲定階段，需要土建、機電等內部各類專業設計人員的參與。但考量我國實際，由于信息共享不可避免會觸及設計院內部各部門利益，方案設計前期，各方的信息共享便難以實現；而到了模型核準階段，又會出現各部門為保產值而推諉扯皮的問題，導致結構模型核準過程中信息數據來源不實或信息量不足等問題頻發，最終BIM 技術對建筑結構設計的促進作用大打折扣。

2.3 規范標準體系不健全，難以為BIM 技術應用提供依據

由于BIM 技術應用于建筑結構設計尚屬新興領域，相關法律法規、各種規范和標準仍然比較匱乏，數據傳輸標準不統一、信息分類體系不規范等問題普遍存在，BIM 技術市場推廣缺乏良好的支持環境和對接方式，造成建筑結構設計師在實際工作中無法應用BIM 技術的局面屢屢發生。

3、改善BIM 技術運用、提高建筑結構設計水平的對策措施

3.1 提高重視程度，加大培訓力度，為BIM技術應用于建筑結構設計奠定良好基礎

設計機構負責人應在深刻認識BIM 等先進技術對提高設計水平、塑造企業品牌重要意義的基礎上，努力暢通技術運用路徑、實現轉型發展。一是加大投入，完善BIM技術運用硬件設施建設；二是設立專項資金，對建模人員進行包括力學知識、BIM 技術軟件操作等方面的技能培訓，切實保障建筑建模準確度。

3.2 完善統籌協調機制，促進BIM 模型數據信息共享

正如前文所述，BIM 技術運用系統性、復雜樣較強，涉及水、電、熱、氣等多個設計部，因此，建筑設計機構負責人一是應結合企業實際，建立規章制度，明確劃分落實責任，著力破除管理體制障礙，在形成多部門協作應用BIM 技術的共識基礎上，探索建立BIM 模型基礎數據提供的長效制度保障。二是針對當前結構模型敲定過程中矛盾問題等較為突出的方面，可嘗試在各相關部門中抽調專業技術人才，合作建立項目組，從簡單的小項目開始，逐步組織企業所屬的BIM技術團隊。

3.3 完善優化規范標準，為BIM 技術應用于建筑結構設計提供扎實依據

政府有關部門及相關研究機構應在對BIM技術應用現狀進行詳盡調研，以此為基礎，結合現代信息技術最新發展趨勢，對建筑結構設計的相關法律法規進行更新和修正。同時盡快制定與BIM 技術應用的結構構件庫模型分類編碼等方面標準規范，以標準完善填補行業空白，促使BIM技術應用實現質的飛躍。

結語：

綜上所述，隨著建筑行業的不斷發展和現代信息技術的不斷革新，BIM 技術應用于結構設計將會獲得更加廣闊的市場。面臨從業人員水準較低、統籌協調機制尚不完善、規范標準體系不健全等諸多困境，還需設計機構負責人提高重視程度，加大培訓力度，完善統籌協調機制，促進BIM 模型數據信息共享；需要政府有關部門完善優化規范標準，為BIM 技術應用于建筑結構設計提供扎實依據，多措并舉，有效促進城市建設事業獲得長足發展。