基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計探討

郭叢之

（江西省建筑設(shè)計研究總院 江西 南昌 330046）

基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計探討

郭叢之

（江西省建筑設(shè)計研究總院 江西 南昌 330046）

目前，采用建筑信息模型（以下簡稱BIM）的建筑設(shè)計單位數(shù)量越來越多，大幅度提高了建筑工程設(shè)計水平。本文從結(jié)構(gòu)專業(yè)角度入手，簡要分析了基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計及其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用。同時，著重探討了設(shè)計應(yīng)用中的難點，并提出了相應(yīng)的解決措施，以期為建筑工程設(shè)計提供一定的參考借鑒。

BIM技術(shù)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；協(xié)同設(shè)計；三維模型

近年來，BIM技術(shù)在我國建筑工程設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛，與BIM相關(guān)軟件的應(yīng)用水平也大幅度提高，越來越多的建筑設(shè)計單位開始采用BIM技術(shù)提高設(shè)計成果質(zhì)量，并且取得了相當(dāng)好的效果。一直以來，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計都是一個復(fù)雜而瑣碎的工作，既要考慮各方利益，又要保證工程設(shè)計成果質(zhì)量，而引用BIM技術(shù)后，通過建筑信息模型能加快決策進(jìn)度、提高決策質(zhì)量，高效、協(xié)同的進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，能全面的提高項目質(zhì)量、降低項目成本。對于建筑設(shè)計單位來說，借助BIM技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計不僅利于提高設(shè)計成果質(zhì)量，更能提高工作效率，滿足各方和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，所以應(yīng)當(dāng)加大BIM技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計的應(yīng)用研究，有著巨大的現(xiàn)實意義。

1　基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計

BIM是一種以建筑工程項目中的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用計算機(jī)三維模型建立起來的數(shù)據(jù)庫，包含了建筑工程項目的全部參數(shù)信息。這些參數(shù)信息是動態(tài)變化的，在建筑工程實施的不同階段（規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營、維護(hù)等）可以被不同的利益相關(guān)方提取、更新、修改，使各方利用BIM平臺直觀的進(jìn)行各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)，加快了項目進(jìn)程，提高了項目決策質(zhì)量。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用BIM技術(shù)，為工程設(shè)計師提供了一個協(xié)同工作的技術(shù)平臺，也使得生產(chǎn)部門、管理部門借助同一個技術(shù)平臺協(xié)同工作，有效解決了傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的操作平臺問題，改變了傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作模式。同時，這一模型的建立為業(yè)主、施工企業(yè)、制造商等提供了一個協(xié)同工作平臺，他們可以直接通過BIM模型提取、更新、修改相關(guān)的參數(shù)信息，進(jìn)一步提高了項目決策速度和質(zhì)量。因此，基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計能考慮各利益相關(guān)方的需求，優(yōu)化工程設(shè)計，降低工程設(shè)計錯誤與工程變更的可能性，確保工程質(zhì)量。

2　基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計的應(yīng)用實踐

2.1設(shè)計前準(zhǔn)備工作

2.1.1建立協(xié)同工作手冊

由于基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計采用的是一種協(xié)同工作方式，為了使設(shè)計工作順利實施，避免相互碰撞，產(chǎn)生協(xié)調(diào)上的問題，應(yīng)建立企業(yè)級BIM協(xié)同設(shè)計手冊，為各項工作提供標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。協(xié)同手冊內(nèi)容主要包括BIM設(shè)計項目執(zhí)行計劃模板、協(xié)同工作標(biāo)準(zhǔn)、建模方法標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)劃分標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)互用性標(biāo)準(zhǔn)、文件夾結(jié)構(gòu)及命名規(guī)則、顯示樣式標(biāo)準(zhǔn)等。

2.1.2編制設(shè)計項目執(zhí)行計劃

對建筑工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計，工作要求高、所需要的資源較多，建筑設(shè)計企業(yè)承接項目后，要根據(jù)自身實力和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求等編制項目執(zhí)行計劃，嚴(yán)格規(guī)定協(xié)同設(shè)計中的各項規(guī)定，科學(xué)合理的預(yù)判設(shè)計中可能遇到的困難，并提出行之有效的應(yīng)對策略，做好萬全準(zhǔn)備，使設(shè)計工作順利實施。

2.1.3組建團(tuán)隊，分工明確

根據(jù)設(shè)計項目執(zhí)行計劃組件設(shè)計團(tuán)隊，制定項目進(jìn)度計劃，預(yù)估具體設(shè)計工作的工作量，分配給團(tuán)隊中的人員，分工明確。當(dāng)然，工作分配要合理、合適，才能做到人盡其才，充分發(fā)揮每一個人工作潛力。

2.2建立協(xié)同工作平臺

在設(shè)計過程中，為確保各專業(yè)內(nèi)和專業(yè)間BIM模型的有效銜接，使工作寫作、溝通工作順利進(jìn)行，需要建立協(xié)同工作平臺，所有工作都在這一平臺上完成，所有人都利用這一工作進(jìn)行各自協(xié)同作業(yè)。協(xié)同工作平臺要具備信息管理和人員管理功能，其中的信息管理尤為重要。信息的交流與共享是BIM協(xié)同設(shè)計中的最重要環(huán)節(jié)，如果做不到信息及時交流與共享，協(xié)同設(shè)計工作無法展開。與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)的信息都要放在這一工作平臺上，如設(shè)計規(guī)范、圖紙、文字說明文件等，有助于把建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電設(shè)計等專業(yè)系統(tǒng)的聯(lián)系起來，便于設(shè)計者調(diào)用。

2.3建立BIM模型

建立BIM模型是建筑工程結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中，設(shè)計者要盡職盡責(zé)，做好建模、溝通、協(xié)調(diào)、審核、修改等工作，高質(zhì)量、高效率的完成BIM模型建立。結(jié)合以往的工程實踐經(jīng)驗，可以基于建筑信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)CBIMS，采用Revit Structure軟件建立BIM結(jié)構(gòu)模型。在BIM結(jié)構(gòu)模型建立前，搜集建模需要的資料、信息數(shù)據(jù)，如施工圖紙、裝配圖等，經(jīng)過建筑結(jié)構(gòu)分析后，由設(shè)計團(tuán)隊搭建三維模型，過程中建設(shè)企業(yè)、施工監(jiān)理單位等組織要參與其中，既有查漏補缺、優(yōu)化設(shè)計的效果，也能直觀的理解設(shè)計意圖。

在建筑結(jié)構(gòu)三維模型搭建中，標(biāo)高和軸網(wǎng)是重要的空間定位信息，Revit Structure軟件利用標(biāo)高和軸網(wǎng)定位各構(gòu)件元素在模型中的相對空間關(guān)系，是建筑結(jié)構(gòu)三維模型形成的基礎(chǔ)和條件。所以，在建模前要先繪制標(biāo)高和軸網(wǎng)，以此為據(jù)建立墻、梁、柱、門、窗等模型構(gòu)件，逐步完成三維模型建立。為確保這一過程的高效完成，要對建筑工程的層高、標(biāo)高信息等作出整體規(guī)劃，確定各構(gòu)件元素在模型內(nèi)的高度信息和空間位置，以便確定各構(gòu)件的具體位置。

2.4碰撞檢查與設(shè)計優(yōu)化

完成三維模型搭建后，要利用碰撞檢查軟件或已經(jīng)搭建完成的軟件對建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行各種錯漏碰缺的檢查，及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的不合理之處，并提出設(shè)計優(yōu)化建議，進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性與合理性。同時，還要用物理結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)分析模型，對建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的屬性、結(jié)構(gòu)的剛性連接等進(jìn)行分析，檢查建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是否滿足建筑工程設(shè)計要求?；跈z查提出的設(shè)計優(yōu)化建議對模型進(jìn)行調(diào)整后，再次進(jìn)行檢查，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計合理后才能被運用于實際的工程施工。

3　建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計中的難點及應(yīng)對措施

就現(xiàn)階段而言，我國在建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計中不存在一種軟件能夠滿足BIM設(shè)計的所有需求，建立的模型不可避免的存在錯漏等情況，輕則需要修改、調(diào)整，重則要二次建模。為了避免二次建模，要確保不同軟件間的信息流傳暢通，能夠高效的完成不同軟件間的信息轉(zhuǎn)化，這是建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計的必備條件之一。對此，應(yīng)不斷開發(fā)設(shè)計各類BIM軟件和專業(yè)軟件之間的接口，順利實現(xiàn)各軟件間數(shù)據(jù)的順利流傳，減少錯漏、避免二次建模，唯有這樣才能提高設(shè)計效率?？墒?，這樣的接口在市場上少之又少，應(yīng)加大這方面的經(jīng)濟(jì)投入和人才投入，加大研究力度，盡快的開發(fā)設(shè)計出這樣的接口，滿足數(shù)據(jù)流傳需要，使BIM協(xié)同設(shè)計在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到更廣泛的應(yīng)用。

4　結(jié)束語

綜上所述，基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計是一種高效、優(yōu)秀的建筑設(shè)計方法，其在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，能提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計成果質(zhì)量，促進(jìn)了建筑設(shè)計技術(shù)水平的提高。但是，這種設(shè)計方法在應(yīng)用過程中也存在一些難點問題，需要采用可行的措施加以改善和消除，唯有這樣才能保證設(shè)計成果質(zhì)量優(yōu)良，滿足建筑工程設(shè)計要求，符合相關(guān)的規(guī)范制度。

[1]方婉蓉.基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計研究[D].武漢科技大學(xué)，2013.

[2]邵光華.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].青島理工大學(xué)，2014.

[3]鄭聰.基于BIM的建筑集成化設(shè)計研究[D].中南大學(xué)，2012.

[4]李犁.基于BIM技術(shù)建筑協(xié)同平臺的初步研究[D].上海交通大學(xué)，2012.

[5]高興華，張洪偉，楊鵬飛.基于BIM的協(xié)同化設(shè)計研究[J].中國勘察設(shè)計，2015（01）：77～82.

TU318

A

1673-0038（2015）42-0095-02

2015-10-2