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

王洪法

浙江利恩工程設(shè)計咨詢有限公司，浙江 嘉興 314000

在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化建設(shè)發(fā)展的進程中，建筑行業(yè)獲得了蓬勃發(fā)展，對于建筑工程各個體系的設(shè)計要求也越來越嚴格，建筑行業(yè)必須深入挖掘自身的潛力和優(yōu)勢，通過有效的策略進一步提高生產(chǎn)效率，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的提升。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中充分應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠?qū)ㄖ椖刻崆斑M行信息模型的構(gòu)建，基于此對項目進行深入的研究及分析，從而確認項目實施過程中的相關(guān)細節(jié)，以保證項目實施的系統(tǒng)性和科學(xué)性，推動建筑行業(yè)取得更好的發(fā)展。

1 BIM技術(shù)的基本概述

BIM技術(shù)是一種基于現(xiàn)代化信息技術(shù)而實現(xiàn)建筑信息模型構(gòu)建的軟件工具，它具有強大的功能，能夠?qū)υ诮ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計中所需要的各種信息資源進行有效的整理和綜合處理。同時，利用BIM技術(shù)還可實現(xiàn)設(shè)計圖紙的立體化呈現(xiàn)，即構(gòu)建三維模型，還可對相關(guān)參數(shù)進行設(shè)計，并對設(shè)計圖紙的可行性進行檢查，驗證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中是否存在相關(guān)漏洞。應(yīng)用BIM技術(shù)可對數(shù)據(jù)進行實時有效的調(diào)整，最大程度上減少建筑施工的過程中發(fā)生的返工、重復(fù)施工等情況，以保證建筑項目能夠順利實施，使項目成本得到更好的控制和管理。

2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮的作用

（1）實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)“智能化”設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是每一個建筑項目管理過程中的重要維度，與該項目的整體效果呈現(xiàn)及整個工期的施工進度密切相關(guān)。將BIM技術(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計的環(huán)節(jié)中，工程人員可利用3D工程模型將抽象的、復(fù)雜的設(shè)計圖紙進行立體化呈現(xiàn)，同時能夠根據(jù)不同的要求呈現(xiàn)出一個完整的建筑項目中不同建筑之間的數(shù)據(jù)及比例情況，如果出現(xiàn)了設(shè)計不合理，通過BIM技術(shù)能夠在保持原有設(shè)計的基礎(chǔ)之上通過相關(guān)工具實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動調(diào)整，有效避免計算失誤，能夠在最大程度上提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率和質(zhì)量。

（2）實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)“協(xié)調(diào)性”設(shè)計。在建筑項目的施工全過程中，將涉及大量的圖紙及文件的交流，傳統(tǒng)的方式是實體文件之間的交流，難以實現(xiàn)重要數(shù)據(jù)的共享，還會因為信息不對稱、信息掌握不全面、信息更新不及時等，造成結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在大量的問題未及時得到解決，甚至沒有被解決，從而給后期的施工造成極大的影響。應(yīng)用BIM技術(shù)能夠在建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，創(chuàng)建相關(guān)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)自動化的數(shù)據(jù)共享，進一步優(yōu)化部門之間、人員之間、項目之間的溝通機制，提高建筑工程設(shè)計工作效率。

（3）實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)“可視化”設(shè)計。在建筑項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，涉及大量的圖紙結(jié)構(gòu)，通過BIM技術(shù)能夠使復(fù)雜的圖紙以可視化的方式呈現(xiàn)。同時，通過相關(guān)參數(shù)的設(shè)計，還能夠真實地模擬施工現(xiàn)場，進一步增加建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和科學(xué)性。傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要使用手動技術(shù)進行修改，會存在一定的誤差，而BIM技術(shù)以自動化模式實現(xiàn)，主要通過計算機技術(shù)進行操作，能夠準確呈現(xiàn)和展示設(shè)計思想、設(shè)計思路。同時，還能有效評估建筑材料的使用是否符合節(jié)能標準，有效增強建筑項目設(shè)計的可行性。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用實踐

（1）性能分析階段：智能化驗證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需對建筑項目的性能進行綜合分析和改進。通過BIM技術(shù)可以將其中的部分結(jié)構(gòu)設(shè)計直接轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的數(shù)字模型，同時通過智能化手段進一步驗證整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性。例如在地下室的建筑結(jié)構(gòu)性能設(shè)計過程中，不僅需要考慮到地下管道的布置情況，還要考慮具體建筑材料的使用情況。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計前，可通過BIM技術(shù)對地下室的環(huán)境進行相應(yīng)的設(shè)置，從而實現(xiàn)對設(shè)計路線的自動規(guī)劃，有效提升結(jié)構(gòu)性能分析的效力。在項目具體的執(zhí)行過程中，如果出現(xiàn)建筑物比例問題或質(zhì)量問題，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠快速啟動自動修復(fù)的功能，及時完成修復(fù)操作，并將相應(yīng)成果進行可視化的展示。

（2）圖紙設(shè)計階段：全面評價和分析結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的合理性。在建筑項目的圖紙設(shè)計階段，BIM技術(shù)可以構(gòu)建3D圖形，并以此為基礎(chǔ)更加全面地評價和分析相關(guān)數(shù)據(jù)，為后期工作的便利性奠定基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的設(shè)計過程中，如果需要對設(shè)計圖紙的某一部分實施改動，則需要對最初的結(jié)構(gòu)設(shè)計及結(jié)構(gòu)性能進行綜合考慮，再確定具體的改動措施，而多次修改的設(shè)計方案會在一定程度上增加項目的運營成本，有時甚至?xí)x設(shè)計要求。在建筑項目的圖紙設(shè)計過程中應(yīng)用BIM技術(shù)，可將重要的參數(shù)錄入整體系統(tǒng)中，并及時確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計目的，以得到合理的修改建議。例如在某海島旅游綜合項目中，會所單體位于該海島的第一高地南坡，享有全島最為廣闊的景觀面。屋頂進入層被處理為一個反射天光云影的水池，與山色融為一體，該項目總建筑面積約2800m2，地上沿坡地2層，局部地下1層，建筑高度為10.20m，抗震設(shè)防烈度為6度，采用框架結(jié)構(gòu)（見圖1）。該會所單體順應(yīng)山勢布置，嵌于山坡之中，外形為曲面，雖然體量不大，但內(nèi)部空間較為復(fù)雜，對結(jié)構(gòu)梁柱的布置要求較高，在施工圖設(shè)計階段，可以采用Revit軟件進行結(jié)構(gòu)模型的復(fù)核（見圖2），對影響內(nèi)部空間使用和影響觀感的梁柱進行調(diào)整，為項目準確實施提供保障。

圖1 會所鳥瞰圖

圖2 Revit軟件建模的三維模型圖

（3）參數(shù)設(shè)計階段：通過簡單操作實現(xiàn)組件組裝。將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，最核心的部分就是數(shù)據(jù)模型的建立，其不僅是簡單地分析和修改參數(shù)，而是需要對相關(guān)參數(shù)進行準確的設(shè)定，從而展示出整體建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的幾何造型及具體的建造屬性，同時展現(xiàn)出整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中所有相關(guān)的建筑參數(shù)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，需對相關(guān)組件系統(tǒng)進行組裝。傳統(tǒng)的組裝方式需要設(shè)計人員根據(jù)整體設(shè)計的要求和參數(shù)經(jīng)系統(tǒng)分析后再進行修改。通過引進BIM技術(shù)，其操作非常簡單，只需對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行簡單的改動，就能夠?qū)崿F(xiàn)組裝。同時整個過程中能夠通過自動調(diào)整參數(shù)的方式實現(xiàn)，有效保證了建筑的安全性，也能充分滿足客戶提出的個性化建筑設(shè)計要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中不僅能夠有效提高設(shè)計效率，還能進一步保證建筑物的安全性和施工的有效性。因此，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，建筑人員應(yīng)該積極應(yīng)用BIM技術(shù)，充分發(fā)揮其價值，使整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更加智能化，并通過可視化的方式快速展示建筑方案，進一步提高建筑物的質(zhì)量，有效保證建筑項目能在預(yù)期工期內(nèi)完成，同時為項目建設(shè)的后期運營管理提供極大的便利，有效滿足我國建筑行業(yè)發(fā)展過程中的各項需求，推動我國建筑行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。