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

田建民

（濟南城建監(jiān)理有限責(zé)任公司，山東 濟南 250000）

1 BIM技術(shù)特點

1.1 可視化

在BIM建筑信息模型中可以直觀的看到不同構(gòu)件之間形成的關(guān)聯(lián)性及反饋性，清楚的看到所有過程，設(shè)計方、施工方、業(yè)主之間可以在可視化的環(huán)境中進行模型的探討及決策。其次，協(xié)調(diào)性。傳統(tǒng)建筑項目建造初期各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)設(shè)計是一項十分復(fù)雜的工作，而應(yīng)用BIM可以優(yōu)化各專業(yè)的協(xié)調(diào)結(jié)果，比如協(xié)調(diào)人防分區(qū)設(shè)計與管道設(shè)計，或者協(xié)調(diào)房間凈空高度與其他設(shè)計布置等。

1.2 優(yōu)化性

BIM提供了海量的數(shù)據(jù)資源，包括形狀、位置的幾何、物理以及規(guī)格信息等資源，這些資源對于設(shè)計方案的進一步優(yōu)化提供了巨大的幫助。有了這些強大的數(shù)據(jù)資源信息，BIM就可以對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些復(fù)雜數(shù)據(jù)進行快速的處理和優(yōu)化，對工程量進行準(zhǔn)確計算統(tǒng)計，加入價格因素，就能計算造價。BIM可以通過碰撞檢測，對結(jié)構(gòu)設(shè)計中的錯誤自動糾正。在施工中發(fā)現(xiàn)問題時，可以直接通過模型查找來解決。如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要更改某個組件或參數(shù)，往往是“牽一發(fā)而動全身”，但在BIM中，就只需要在界面上輸入更改的內(nèi)容，一鍵確定，其他關(guān)聯(lián)＃息就會自動更改生成，如果是傳統(tǒng)的CAD圖紙修改，整個設(shè)計方案都得重來。

1.3 模擬性

利用BIM可以在設(shè)計階段模擬建筑的各項性能，比如日照模擬、緊急疏散模擬、招投標(biāo)階段的4D模擬等，性能模擬可以及時發(fā)現(xiàn)施工組織計劃的問題，及時調(diào)整施工計劃，以減少設(shè)計變更，提高施工效率；此外，以3D模型為基礎(chǔ)結(jié)合造價控制及項目發(fā)展時間可以實現(xiàn)SD模擬，可以提高成本管理的有效性。

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

2.1 BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計中的應(yīng)用

BIM技術(shù)的應(yīng)用是建立在BIM模型的基礎(chǔ)上的，利用BIM完成對于建筑項目的建模：建立新項目-軸網(wǎng)建立-樓層標(biāo)高設(shè)定-結(jié)構(gòu)柱-混凝土梁-混凝土樓板-基礎(chǔ)。以某三層別墅的BIM建模為例，別墅整體采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)，借助于BIM技術(shù)可以方便地完成結(jié)構(gòu)主體的建模與結(jié)構(gòu)分析以及各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)。此別墅的BIM建模采用平法表示，通過共享參數(shù)標(biāo)注族和自己制作的標(biāo)簽族，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的全過程平法表示。在對此別墅進行建模的過程中首先按照建模步驟完成別墅所需基礎(chǔ)、梁、板、柱等構(gòu)件，并借助參數(shù)共享與標(biāo)簽族繪制平法施工圖的方式完成相關(guān)制作，結(jié)構(gòu)設(shè)計師需要結(jié)合自身習(xí)慣完成相關(guān)構(gòu)件的構(gòu)建，在制作構(gòu)件時需要結(jié)合平法施工圖規(guī)范圖集制作合適的文件，完成別墅模型的建立。通過建立共享參數(shù)與標(biāo)簽族可以方便建筑結(jié)構(gòu)圖構(gòu)件信息參數(shù)的共享，在一處信息改變后其他位置的信息都將跟著改變，保證了BIM中參數(shù)的一致性。完成了對于BIM結(jié)構(gòu)模型和族文件的編制后，可以從BIM結(jié)構(gòu)軟件中設(shè)計出梁板柱和相關(guān)詳圖的平法施工圖表示，其所顯示出的圖紙與用CAD所表示的圖形相一致。

2.2 強化建筑基礎(chǔ)設(shè)計

建筑基礎(chǔ)設(shè)計時要提前做好準(zhǔn)備工作，對建筑框架梁柱與填筑墻之間的連接點進行詳細的處理，為建筑獲得較高質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。建筑基礎(chǔ)設(shè)計工作異常重要，會直接對后期整體質(zhì)量產(chǎn)生影響，這就需要建筑設(shè)計人員根據(jù)工程具體情況設(shè)計合理的方案，保證設(shè)計方案的合理性是工程質(zhì)量提升的基礎(chǔ)與關(guān)鍵所在。利用BIM技術(shù)的便捷性特點，構(gòu)建基礎(chǔ)方案設(shè)計模型，通過觀察模型的各個方面了解設(shè)計方案存在的缺陷與不足，及時采取優(yōu)化措施。具體到本次工程來說，設(shè)計人員結(jié)合工程情況，合理利用BIM技術(shù)，大幅節(jié)省設(shè)計人員的時間與精力，奠定高質(zhì)量工程的基礎(chǔ)。此外，工程設(shè)計時很容易出現(xiàn)交叉施工的現(xiàn)象，針對交叉施工現(xiàn)象，如果不能提前采取處置措施，很容易在施工過程中出現(xiàn)延誤工期的情況，利用BIM技術(shù)的仿真模擬，可以為整個施工順利奠定基礎(chǔ)。

2.3 設(shè)計動態(tài)控制

BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)設(shè)計的平面框架，實現(xiàn)了從二維到三維的飛躍，是一種全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式。當(dāng)前，BIM建筑信息模型不僅可以實現(xiàn)分析計算、施工總設(shè)計、工程量計算、造價計算、方案設(shè)計、審核審計，還可以建筑工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)的具體分析及定位，精準(zhǔn)地掌握著結(jié)構(gòu)的設(shè)計動態(tài)，便于設(shè)計人員對設(shè)計環(huán)節(jié)進行合理調(diào)整。建筑中一個微小的變量，都會對建筑整體造成延續(xù)性的影響，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，利用BIM技術(shù)對結(jié)構(gòu)的整體進行模擬，并實時地監(jiān)控設(shè)計環(huán)境，掌握設(shè)計動態(tài)，能夠?qū)⒃O(shè)計的風(fēng)險變量控制在合理的范圍內(nèi)，切實保證了結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，有效地維護了建筑工程的整體安全。例如，在實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，相關(guān)設(shè)計人員可對不同材料在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用損耗情況進行動態(tài)監(jiān)管，分析不同材料的磨損變量，進而合理選擇耐磨材料。

3 結(jié)語

BIM屬于一種描述系統(tǒng)，其包含著豐富的視圖數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出一個建筑項目的全生命周期，通過數(shù)據(jù)共享實現(xiàn)建筑項目各個環(huán)節(jié)的溝通、協(xié)調(diào)，應(yīng)用數(shù)據(jù)預(yù)測進行模擬，再通過反饋改進設(shè)計、文件、成果完成系統(tǒng)的優(yōu)化。在實際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用BIM，可以大大提高設(shè)計效率及效果，從而保證建筑項目的安全性、經(jīng)濟性及適用性。