基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究

陳超

摘要：科技的騰飛，建筑業(yè)中新技術(shù)被應(yīng)用。目前我國(guó)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展中需充分重視BIM技術(shù)應(yīng)用效率對(duì)于工程整體運(yùn)作的重要指導(dǎo)作用，推動(dòng)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)立體化呈現(xiàn)朝著標(biāo)準(zhǔn)化、穩(wěn)定化、精確化方向發(fā)展。基于此，本文探討了BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，以在實(shí)踐中不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)單位經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)應(yīng)用;建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言

在建筑工程項(xiàng)目日漸增多、規(guī)模擴(kuò)大的趨勢(shì)下，BIM技術(shù)得到了更為廣泛的應(yīng)用，但在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用還存在很多的限制。信息技術(shù)快速發(fā)展的今天，BIM技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以發(fā)揮其信息共享和集成的優(yōu)勢(shì)，保持不同結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)性。

1基于BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的價(jià)值

BIM模型即三維建筑工程信息數(shù)據(jù)模型，是基于三維建筑數(shù)字信息技術(shù)的一種新型計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，能夠依據(jù)模型相應(yīng)的建筑工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，構(gòu)建建筑工程數(shù)據(jù)模型，并在建筑工程項(xiàng)目整體建設(shè)的工程設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)環(huán)節(jié)之中發(fā)揮重要指導(dǎo)作用。可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)所有建筑全面使用數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)展現(xiàn)，其中還具有數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)管理的強(qiáng)大功能，不僅是它能夠有效確保所有使用建筑全部數(shù)據(jù)的充分動(dòng)態(tài)展現(xiàn)，同時(shí)還能夠?qū)ㄖ?shù)據(jù)模型進(jìn)行及時(shí)自動(dòng)更新，對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整，大大提高的建筑工作效率及建筑工作管理質(zhì)量。除此之外，BIM建筑技術(shù)的迅速出現(xiàn)及廣泛應(yīng)用，使整個(gè)建筑業(yè)所有結(jié)構(gòu)生產(chǎn)技術(shù)部門都基于同一個(gè)新的建筑技術(shù)模型進(jìn)行工作，為整個(gè)建筑業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提供了統(tǒng)一的建筑技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)。同時(shí)，運(yùn)用這一信息技術(shù)所設(shè)計(jì)構(gòu)建的建筑模型，包含了大量的建筑設(shè)計(jì)參數(shù)信息，工作人員僅僅只需對(duì)其中的基本信息和設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)修改，就已經(jīng)能夠輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自動(dòng)調(diào)整，真正完全實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代建筑主體結(jié)構(gòu)的信息參數(shù)個(gè)性化整體設(shè)計(jì)。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

2.1耐久性

設(shè)計(jì)師開(kāi)始進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，需注重建筑物的耐久性。耐久性是指在建筑的正常維護(hù)過(guò)程中，材料性能雖然隨著時(shí)間變化，但不會(huì)發(fā)生由于保護(hù)層碳化或裂縫寬度過(guò)大而導(dǎo)致鋼筋銹蝕，混凝土不發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)化、老化、腐蝕而影響結(jié)構(gòu)的使用壽命的現(xiàn)象。

2.2安全性

建筑設(shè)計(jì)人員在保障建筑結(jié)構(gòu)安全性的同時(shí)也應(yīng)考慮通過(guò)設(shè)置多層防線的手段用來(lái)抵御外界壓迫對(duì)建筑結(jié)構(gòu)所造成的不利影響。建筑結(jié)構(gòu)的安全程度直接影響建筑在任何時(shí)候受多種荷載、外加變形、約束變形的抵抗作用，及在偶然事件，如地震、火災(zāi)等發(fā)生時(shí)及發(fā)生后最大程度上保障建筑用戶的人身及財(cái)產(chǎn)安全。

2.3適用性

在建筑結(jié)構(gòu)正常工作時(shí)，能夠滿足使用者的要求，不發(fā)生影響正常使用的變形與裂縫寬度等，都是建筑結(jié)構(gòu)的適用性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮到以上因素，還要考慮到大眾對(duì)建筑的要求，才能建造出大眾滿意的舒適建筑。

3 BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法

3.1 BIM技術(shù)參數(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中會(huì)涉及較多的數(shù)據(jù)，而且需要建立相關(guān)資源模型，這些模型的建立是與數(shù)據(jù)庫(kù)有著直接性的關(guān)系，相關(guān)數(shù)據(jù)需要運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，它與設(shè)計(jì)參數(shù)具有較強(qiáng)的聯(lián)系。建筑設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)之前需要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理歸納，在開(kāi)展設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中必須根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)開(kāi)展設(shè)計(jì)，同時(shí)需要建立資源化模型，明確相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，只有這樣才能夠逐步提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，保證設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)師還需要采用參數(shù)約束的措施來(lái)提高BIM技術(shù)的應(yīng)用效率以及維護(hù)效率。只有這樣才能夠從根本上保證輸出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保證參數(shù)設(shè)計(jì)工作能夠正常穩(wěn)定地開(kāi)展，不斷地提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3.2剖析建筑結(jié)構(gòu)和施工現(xiàn)場(chǎng)

在將BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中時(shí)，專業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入工程現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展相應(yīng)的調(diào)查，在全面掌握現(xiàn)場(chǎng)信息的基礎(chǔ)上開(kāi)展有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。事實(shí)上，對(duì)任何的建筑質(zhì)量而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要，相關(guān)人員在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)，同樣需加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等的綜合分析。BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)與施工現(xiàn)場(chǎng)的分析上同樣有著突出的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)锽IM系統(tǒng)能夠直接與地理信息系統(tǒng)建立緊密聯(lián)系，真實(shí)還原工程現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，也就保障了建筑模型的有效性與合理性，設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，直接利用BIM模型中的相關(guān)數(shù)據(jù)，也就保障了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工現(xiàn)場(chǎng)情況的匹配度。

3.3構(gòu)件設(shè)計(jì)方法

在現(xiàn)代建筑工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，構(gòu)件設(shè)計(jì)族主要類型包含板式結(jié)構(gòu)構(gòu)件基礎(chǔ)、板式結(jié)構(gòu)樓梯等。其中，鋼結(jié)構(gòu)和各種預(yù)制建筑構(gòu)件在各種建筑工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目中十分常見(jiàn)，主要廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)工程建筑中，而高層住宅等各類工程建筑中，一般也都會(huì)盡量選用這種現(xiàn)澆鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件。設(shè)計(jì)施工人員可能需要根據(jù)不同工程實(shí)際設(shè)計(jì)需求隨時(shí)進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)型和構(gòu)件族的設(shè)計(jì)選擇，以大大提升工程設(shè)計(jì)施工效率。

3.4優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程的軟件使用和建筑模型設(shè)計(jì)工作

為了提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作效率，設(shè)計(jì)師必須優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程的軟件使用和建筑模型設(shè)計(jì)工作，首先應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建工程結(jié)構(gòu)方案模型，將此模型導(dǎo)入相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析軟件，通過(guò)分析計(jì)算、修改數(shù)據(jù)來(lái)不斷提升準(zhǔn)確度和合理性。然后，將分析后的模型導(dǎo)回BIM軟件，及時(shí)保存建筑工程結(jié)構(gòu)信息，便于各專業(yè)工程師獲取、查看相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析信息，從而推動(dòng)工程的協(xié)同設(shè)計(jì)效果。

科學(xué)應(yīng)用BIM技術(shù)需要做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程的模型設(shè)計(jì)工作，首先需要設(shè)計(jì)師合理加載建筑模型，由于在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須重視建筑模型的構(gòu)建，建筑模型作為工程設(shè)計(jì)的主體必須實(shí)現(xiàn)其本身的實(shí)用性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的審美水平和使用功能。通過(guò)在建筑設(shè)計(jì)工作之中采用Revit軟件，發(fā)揮其顏色區(qū)分化、三維可視化的技術(shù)效果，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化的管理，優(yōu)化設(shè)定、調(diào)整視圖樣板，全面檢查模型，能夠更加高效地檢查出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行調(diào)整、修改，從而優(yōu)化出圖的質(zhì)量和效率。BIM技術(shù)能夠在建筑工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)可視化轉(zhuǎn)變，不再拘泥于傳統(tǒng)平面布局，實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部構(gòu)造的三維立體化呈現(xiàn)，同時(shí)，受力構(gòu)件也能夠做到立體狀呈現(xiàn)。

3.5在協(xié)同方面的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)難度相對(duì)較高，涉及的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)繁重，為達(dá)到最為理想的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果，專業(yè)設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，尤其要保持不同結(jié)構(gòu)部位的協(xié)同性。因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)的構(gòu)成復(fù)雜，包含了不同的結(jié)構(gòu)模塊，在利用BIM技術(shù)開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不同專業(yè)之間的信息和數(shù)據(jù)集成特征更為突出，也就使得不同部門和崗位人員均可以在數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化，提升了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)應(yīng)用對(duì)于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建設(shè)的社會(huì)效益非常關(guān)鍵，設(shè)計(jì)人員通過(guò)應(yīng)用BIM可視化技術(shù)能夠?qū)IM設(shè)計(jì)的專業(yè)模型應(yīng)用于圖紙的設(shè)計(jì)工作之中，推動(dòng)建筑工程內(nèi)部構(gòu)造的立體化、直觀化、清晰化呈現(xiàn)。只有將先進(jìn)的管理制度和設(shè)計(jì)方案充分應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中融入更多的創(chuàng)新化BIM技術(shù)應(yīng)用能力，才能優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果，推動(dòng)建筑行業(yè)的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧云凡，陸志祥，劉揚(yáng).基于BIM的裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2019，17（4）：29-30.

[2]陳波.基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程管理研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（7）：260-261.

[3]李彬瑜，史健勇.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的知識(shí)管理與智能化方法研究[J].工程管理學(xué)報(bào)，2020，34（2）：123-124.

[4]張愛(ài)青，方偉國(guó).基于BIM的建筑工程管理模型優(yōu)化研究[J].九江學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，34（01）：38-39.

[5]張巖.建筑工程管理中BIM技術(shù)的運(yùn)用[J].磚瓦，2021（4）：123-124.