建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

南振北 大同煤礦集團(tuán)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司

1 前言

現(xiàn)如今我國(guó)建筑工程的規(guī)模不斷擴(kuò)大，數(shù)量也在持續(xù)增多，這就需要建筑結(jié)構(gòu)必須有更加完善與科學(xué)的設(shè)計(jì)，切實(shí)滿足人們具體的使用需求。BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，能夠形成直觀可視的立體三維圖形，幫助設(shè)計(jì)人員更加全面的分析建筑結(jié)構(gòu)，因此可有效改善在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的不足，進(jìn)而可使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平不斷提高，在根源上保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與科學(xué)性。

2 BIM技術(shù)與特征簡(jiǎn)述

BIM是Building Information Modeling 的首字母縮寫(xiě)，譯成中文就是“建筑信息模型”，數(shù)字技術(shù)與三維技術(shù)是建筑信息模型有著廣泛應(yīng)用的技術(shù)前提。隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，BIM技術(shù)也已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域起到重要作用。BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要是利用收集到的各種信息參數(shù)，完成模型的三維搭建，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)信息化管理，同時(shí)對(duì)各數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行整合分析，給出最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，使建筑設(shè)計(jì)具有一定的仿真模擬性與可視性。在具體實(shí)施過(guò)程中，拋棄了傳統(tǒng)的紙質(zhì)設(shè)計(jì)文件而采用更為先進(jìn)的3D可視形式,這極大地提高了工程信息的處理效率，因此可使得建筑設(shè)計(jì)更加科學(xué)。

BIM 技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有以下幾個(gè)明顯的特征：一是可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的可視化。在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常利用CAD技術(shù)獲得2D圖紙，技術(shù)人員很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的不合理的情況。而基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得項(xiàng)目設(shè)計(jì)的全過(guò)程都能在可視化條件下進(jìn)行，這可以幫助技術(shù)人員對(duì)施工設(shè)計(jì)進(jìn)行全方面系統(tǒng)的分析，進(jìn)而給出更加科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，從而促使施工質(zhì)量與施工效率都能得到極大提高；二是能夠?qū)崿F(xiàn)信息的協(xié)調(diào)性。BIM技術(shù)可以將不同的數(shù)據(jù)庫(kù)之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)信息資源的高度共享，也就是說(shuō)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果需要修改模型中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，與之相關(guān)聯(lián)的地方也會(huì)同時(shí)反應(yīng)，可有效降低視圖之間的差異性，從而可最大程度的減少工作人員的工作量，進(jìn)而有效保證工作效率；三是能夠現(xiàn)場(chǎng)修改設(shè)計(jì)圖紙。因?yàn)锽IM 技術(shù)能夠讓設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)參數(shù)化與信息化，設(shè)計(jì)人員一旦發(fā)現(xiàn)圖紙不科學(xué)，就可根據(jù)建筑工程的詳細(xì)數(shù)據(jù)參數(shù)及時(shí)修改圖紙上的相應(yīng)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，而且修改記錄會(huì)被相應(yīng)保留，能夠?yàn)楹罄m(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)支持，確保整個(gè)設(shè)計(jì)更加科學(xué)和合理。

3 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用分析

3.1 設(shè)計(jì)過(guò)程更加直觀

BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，能夠?qū)κ┕み^(guò)程中所涉及到的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的整合與分析，并通過(guò)與各種參數(shù)化信息的對(duì)比，匯總所有數(shù)據(jù)的最終描述結(jié)果，能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)中的所有構(gòu)件進(jìn)行信息化的模型演示。具體來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)可以準(zhǔn)確的反映出建筑結(jié)構(gòu)中梁、柱、墻的具體位置與關(guān)系，真實(shí)的反映出建筑結(jié)構(gòu)的各種特征，這也能在一定程度上幫助設(shè)計(jì)人員更加全面、更加直觀地了解建筑結(jié)構(gòu)的具體情況，進(jìn)而作出科學(xué)的判斷與調(diào)整，可最大程度提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與可靠性。

3.2 可形成和編輯模型參數(shù)

BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，最核心的功能就是構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)的模型數(shù)據(jù)庫(kù)，量化參數(shù)是模型的主要組成部分，所以BIM 技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中需要形成和編輯模型參數(shù)，將工程模型與建筑結(jié)構(gòu)實(shí)體進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，如此一來(lái)即可幫助設(shè)計(jì)人員更為高效的利用設(shè)計(jì)模型，并確保工程的實(shí)際施工與設(shè)計(jì)方案高度一致。

3.3 實(shí)現(xiàn)信息的共享與交換

利用BIM技術(shù)可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的所有相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行共享與交換，設(shè)計(jì)人員可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中輸入相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源共享，而且設(shè)計(jì)人員也可以充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種信息資源，促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加科學(xué)與完善。現(xiàn)如今，云計(jì)算與大數(shù)據(jù)已經(jīng)充分運(yùn)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，使得建筑設(shè)計(jì)更加智能化，這也促使BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著更加可靠的應(yīng)用基礎(chǔ)。

4 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

4.1 應(yīng)用在建筑場(chǎng)地和結(jié)構(gòu)分析中

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)性非常強(qiáng)的工作，不僅需要構(gòu)建更為合理的建筑主體，同時(shí)也要對(duì)施工場(chǎng)地的水文地質(zhì)、氣候環(huán)境等因素進(jìn)行綜合分析，BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)陀^的外界因素進(jìn)行系統(tǒng)判斷，并利用數(shù)字化的方式呈現(xiàn)出建筑主體結(jié)構(gòu)的仿真模型，同時(shí)結(jié)合GIS技術(shù)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的選型進(jìn)行合理預(yù)判，進(jìn)而確保在實(shí)際施工過(guò)程中，施工進(jìn)度與施工任務(wù)能夠在水文、地質(zhì)、氣候等多種外界環(huán)境因素影響下與建筑設(shè)計(jì)高度一致，確保整個(gè)施工過(guò)程的可靠性與準(zhǔn)確性。

4.2 應(yīng)用在分析建筑結(jié)構(gòu)性能上

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不是對(duì)建筑構(gòu)件的簡(jiǎn)單組合，而是需要利用科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，確保整個(gè)結(jié)構(gòu)處于平衡的受力狀態(tài)，并且在強(qiáng)震動(dòng)、高荷載情況下都能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。充分利用BIM技術(shù)，技術(shù)人員就可利用內(nèi)置軟件對(duì)構(gòu)建出來(lái)的仿真模型進(jìn)行具體分析，分析各個(gè)結(jié)構(gòu)的實(shí)際性能，并通過(guò)調(diào)整外界環(huán)境參數(shù)，具體計(jì)算出在模擬的現(xiàn)實(shí)情況下建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際使用情況，如此一來(lái)就可科學(xué)的判斷出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的不合理之處，從而促使技術(shù)人員及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，最大程度的保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

4.3 應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)中

在BIM技術(shù)的作用下，可以匯總各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)，使得設(shè)計(jì)人員能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行共享并及時(shí)交流，這可極大提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性。具體表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面：一是可以充分連接不同的數(shù)據(jù)文件，既使設(shè)計(jì)信息處于不同的軟件中，BIM技術(shù)也可充當(dāng)連接因素，對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行共享與交流；二是可以構(gòu)建相對(duì)中性的數(shù)據(jù)庫(kù)，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不同專(zhuān)業(yè)進(jìn)行連接，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)的傳遞與共享，例如在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要涉及到土建、水暖、裝飾等多個(gè)部門(mén)，利用BIM 技術(shù)可將所有數(shù)據(jù)集中到統(tǒng)一平臺(tái)中，這可在一定程度上提高建筑設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性，促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加科學(xué)。

4.4 應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)的空間規(guī)劃上

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)空間設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮多方因素，例如室內(nèi)的空間布局、室外的建筑排列以及街道布設(shè)等。利用BIM 技術(shù)可視化特征，能夠充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的可用數(shù)據(jù)，從而幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)空間規(guī)劃進(jìn)行科學(xué)分析，最大程度的提高空間規(guī)劃效果，更加符合人們的使用需求。

5 BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題與對(duì)策分析

5.1 問(wèn)題分析

一是缺乏明確的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與管理體系。現(xiàn)如今隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，BIM 技術(shù)相對(duì)已經(jīng)比較成熟，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也有著十分廣泛的應(yīng)用，但是就應(yīng)用的過(guò)程來(lái)看，相對(duì)缺乏規(guī)范的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與管理體系，使得BIM 技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中存在著一些不規(guī)范的地方，無(wú)法發(fā)揮出技術(shù)的最大價(jià)值；二是應(yīng)用成本較高。BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要有大量的資金做支撐，同時(shí)也要求工作人員具備更高的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，因此需要建筑企業(yè)投入充足資金來(lái)購(gòu)買(mǎi)設(shè)備、招聘人才，而且在使用過(guò)程中需要及時(shí)對(duì)軟件進(jìn)行更新與維護(hù)，這都會(huì)在一定程度上加大建筑企業(yè)的成本支出，這也是限制BIM 技術(shù)無(wú)法廣泛落實(shí)的原因之一。

5.2 對(duì)策分析

首先，健全項(xiàng)目樣板。項(xiàng)目樣板是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，同時(shí)涉及到符號(hào)、線型、字體、有限標(biāo)準(zhǔn)化處理表達(dá)方式等多個(gè)方面，如果項(xiàng)目樣板的質(zhì)量較高，會(huì)極大降低工作的重復(fù)性，也會(huì)促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率更高。

其次，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件一定要滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。梁、柱、墻、樓梯與樓板是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的最主要內(nèi)容，通常情況最常用的結(jié)構(gòu)方式為預(yù)制構(gòu)件、現(xiàn)澆構(gòu)件與鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，因此建筑設(shè)計(jì)一定要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的具體功能與性質(zhì)，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。以現(xiàn)澆構(gòu)架為例，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案時(shí)，一定要嚴(yán)格確保所有構(gòu)件的管線走向與功能符合實(shí)際要求，在應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)相互沖突的情況。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，將BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于提高施工效率與建筑質(zhì)量都有著十分重要的作用，與傳統(tǒng)的CAD技術(shù)相比，BIM 技術(shù)更加科學(xué)與高效，能夠促使建筑企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)利益。但是不可否認(rèn)的是，隨著B(niǎo)IM 技術(shù)的高速發(fā)展，該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中也出現(xiàn)了一些亟待解決的問(wèn)題，相關(guān)技術(shù)部門(mén)一定要加大對(duì)BIM 技術(shù)的研究力度，促使技術(shù)更加科學(xué)合理，能夠應(yīng)用在建筑工程的全過(guò)程，在更加合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，有效提高建筑工程施工質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)建筑企業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展。