基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述

伍蘭

摘 要 本文首先分析了BIM技術(shù)的含義及其特征，然后結(jié)合某實(shí)際案例詳細(xì)分析了BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同環(huán)節(jié)的具體應(yīng)用，最后闡述了BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中需注重的問(wèn)題，以期本文的寫(xiě)作能夠促進(jìn)BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的進(jìn)一步應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù);建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);參數(shù)化設(shè)計(jì);可視化

引言

最近十幾年以來(lái)我國(guó)的建筑行業(yè)得到了快速發(fā)展，這在很大程度上促進(jìn)了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提升。建筑行業(yè)之所以得以如此快速發(fā)展，其中非常重要的一部分原因就是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前大量的新科技都運(yùn)用到建筑建設(shè)中來(lái)[1]。其中BIM技術(shù)就是典型的例子，就目前的情況而言，BIM已經(jīng)廣泛運(yùn)用到建筑行業(yè)中，通過(guò)該技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)建建筑的信息化模型[2]。這必然能夠促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)可以顯著提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率[3]。基于此，針對(duì)BIM技術(shù)在建設(shè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析研究對(duì)于促進(jìn)該技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用具有重要的實(shí)際意義。

1BIM技術(shù)的含義及特征

1.1 BIM技術(shù)的含義

BIM是英文Building Information Model的簡(jiǎn)稱(chēng)，最早有一位美國(guó)的建筑學(xué)博士提出。基于該技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，平臺(tái)能夠得到建筑從設(shè)計(jì)到建造，一直到最后的維護(hù)全過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息。利用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在任何時(shí)候建筑設(shè)計(jì)師都可以對(duì)建筑模型進(jìn)行添加、修改或者刪除操作，這樣可以顯著提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率，大幅度縮短建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的周期。此外，BIM平臺(tái)不僅可以得到建筑結(jié)構(gòu)的三維模型，同時(shí)可以直接根據(jù)建立的三維模型導(dǎo)出二維的施工圖，可以為建筑的施工提供有益參考。

1.2 BIM技術(shù)的特性

（1）參數(shù)化設(shè)計(jì)靈活。BIM平臺(tái)其在運(yùn)行過(guò)程中主要依靠數(shù)據(jù)信息進(jìn)行建筑模型的建立，從設(shè)計(jì)角度出發(fā)，其實(shí)BIM平臺(tái)就是一個(gè)不斷向模型中增添設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的過(guò)程。因此可以將BIM平臺(tái)視為一個(gè)參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程，即在數(shù)據(jù)信息的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且不同數(shù)據(jù)信息之間還存在緊密的關(guān)聯(lián)性。設(shè)計(jì)人員針對(duì)其中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行修改時(shí)，與之關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)信息也會(huì)立即隨之變化，最終的三維圖形和二維施工圖形都會(huì)得到對(duì)應(yīng)的調(diào)整。

（2）可視化程度較高。在利用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)同樣需要在建筑方案的基礎(chǔ)上實(shí)施，等到得到初步設(shè)計(jì)結(jié)果后，建筑結(jié)構(gòu)師就需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)圖及其平面圖的整體設(shè)計(jì)效果、截面設(shè)計(jì)尺寸等進(jìn)行做出初步判斷。再結(jié)合BIM平臺(tái)強(qiáng)大的可視化功能能夠從建筑結(jié)構(gòu)模型中獲取重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息，然后將這些重要的數(shù)據(jù)信息運(yùn)用到后續(xù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。同時(shí)，提取出來(lái)的重要結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息還能夠根據(jù)具體情況來(lái)修改，且修改后的結(jié)果可以馬上以可視化的形式顯示出來(lái)。完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，還需要進(jìn)行大量的精確計(jì)算，然后才可以導(dǎo)出結(jié)構(gòu)施工圖。同時(shí)建筑結(jié)構(gòu)模型以及對(duì)應(yīng)的施工圖還需要專(zhuān)業(yè)的建筑設(shè)計(jì)師對(duì)其實(shí)施優(yōu)化，通過(guò)優(yōu)化進(jìn)一步提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可施工性。

2基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

本文結(jié)合具體案例來(lái)分析基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。某建筑工程項(xiàng)目屬于商業(yè)建筑，總共有六層，其中地下和地上分別有一層和五層，建筑面積總共有34678m2。為了在最大程度上提升該商業(yè)建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及施工質(zhì)量，確保其能夠滿足預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，使用了BIM技術(shù)對(duì)該商業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。概括而言，本建筑工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用主要有下述幾點(diǎn)：

2.1 BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)中的運(yùn)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)時(shí)同樣需要大量的實(shí)際數(shù)據(jù)信息，將這些數(shù)據(jù)信息輸入到平臺(tái)中來(lái)構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)模型。為了確保建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，建設(shè)設(shè)計(jì)人員需要充分考慮具體情況，針對(duì)建筑信息模型中的有關(guān)參數(shù)信息實(shí)施簡(jiǎn)單的調(diào)整與處理。與此同時(shí)還需要將模型中的有關(guān)數(shù)據(jù)信息輸送給相關(guān)人員，目的在于幫助相關(guān)人員更好的理解這些信息。可以通過(guò)中間數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)信息實(shí)施處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完美協(xié)調(diào)，幫助不同建筑設(shè)計(jì)人員之間的溝通合作。

2.2 基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)和施工現(xiàn)場(chǎng)分析

在使用BIM時(shí)還可以充分結(jié)合GIS技術(shù)來(lái)完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣可以更好的呈現(xiàn)建筑工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況。根據(jù)得到的有關(guān)工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)信息來(lái)構(gòu)建建筑信息模型。同時(shí)也可以基于建筑信息模型并考慮實(shí)際情況來(lái)分析建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)。最后根據(jù)分析結(jié)果來(lái)調(diào)整和優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)這樣的方法來(lái)不斷提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，使之更方便施工。

2.3 基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)

在利用BIM進(jìn)行建設(shè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，有些重要的參數(shù)信息需要設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)，而B(niǎo)IM平臺(tái)內(nèi)部建有內(nèi)容豐富的信息數(shù)據(jù)庫(kù)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中建筑設(shè)計(jì)師都可以隨時(shí)調(diào)用該數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)獲得想要的數(shù)據(jù)信息，這樣可以顯著提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的速度，同時(shí)還可以保證建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的準(zhǔn)確性，從而得到準(zhǔn)確的施工圖。

2.4 基于BIM的鋼結(jié)構(gòu)建模分析

本文的實(shí)例中涉及很多鋼結(jié)構(gòu)。并且在本建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)是其中的難點(diǎn)，而利用BIM進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則可以在很大程度上降低其設(shè)計(jì)難度。因?yàn)樵谶M(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)涉及很多的連接形式，基于BIM的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以直接在相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出有關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而快速確定不同的連接形式及其參數(shù)。基于構(gòu)建的三維實(shí)體模型能夠快速科學(xué)的確定鋼結(jié)構(gòu)的位置以及尺寸等重要信息。

2.5 建筑結(jié)構(gòu)干涉檢測(cè)中BIM的應(yīng)用

本文所述的建筑工程項(xiàng)目其規(guī)模很大，所以整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)也相對(duì)較復(fù)雜，建筑中涉及很多管線，而管線設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑設(shè)計(jì)中是難點(diǎn)，預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)的連接部位經(jīng)常遇到有很多鋼筋交錯(cuò)的問(wèn)題。如果基于BIM來(lái)構(gòu)建建筑的三維信息模型，就可以直接在三維模型內(nèi)部模擬布置鋼筋以及管線等信息，甚至對(duì)于一些不叫細(xì)微的部位也可以進(jìn)行放大處理。通過(guò)這樣的方式可以避免不同結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)交叉干涉的現(xiàn)象，在很大程度上提升了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

3BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中需注重的問(wèn)題

3.1 明確BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的難點(diǎn)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該清楚利用該技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的難點(diǎn)問(wèn)題。首先，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該了解所建立的建筑三維模型結(jié)構(gòu)與真實(shí)的建筑結(jié)構(gòu)之間有一定的偏差;其次，設(shè)計(jì)人員還需要關(guān)注所建立的三維建筑結(jié)構(gòu)模型能夠正確轉(zhuǎn)化成為施工方案以及施工圖紙。設(shè)計(jì)人員需要針對(duì)所有的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行有效分析，確保整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性，總之需要細(xì)致全面綜合分析，盡可能提高建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全性。另外，需要建立施工圖紙數(shù)據(jù)模型與結(jié)構(gòu)分析模型之間的聯(lián)系，確保兩者之間能夠進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化。

3.2 項(xiàng)目樣板的完整性建設(shè)

進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，建立項(xiàng)目樣板是其中非常基礎(chǔ)的一部分，可以利用BIM來(lái)完成項(xiàng)目樣板的建立，這樣可以在很短的時(shí)間內(nèi)就完成項(xiàng)目樣板的建立工作，不但降低了設(shè)計(jì)人員的工作量同時(shí)還縮短了設(shè)計(jì)周期，防止了大量重復(fù)無(wú)用的工作。但是利用BIM建立項(xiàng)目樣板時(shí)必須確保項(xiàng)目樣板的完整性，只有這樣才可以為后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及建筑施工提供正確指導(dǎo)。

3.3 注重鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表示方法

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是建筑施工中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要部分。進(jìn)行圖紙繪制的時(shí)候，需要利用標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)來(lái)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)施標(biāo)注，確保施工圖紙能夠滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，保證施工過(guò)程的順利進(jìn)行。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)建筑行業(yè)水平的不斷提升，人們對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)及其質(zhì)量提出了更高的要求。因此建筑領(lǐng)域必須采取行之有效的措施來(lái)提升建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量才能夠不斷迎合大眾的要求，同時(shí)促進(jìn)整個(gè)建筑行業(yè)的發(fā)展。BIM技術(shù)的使用能夠解決上述問(wèn)題，與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法相比較具有顯著的優(yōu)勢(shì)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)可以提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和安全性。

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