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

易靖

（湖南順天建設(shè)集團(tuán)）

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

易靖

（湖南順天建設(shè)集團(tuán)）

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系到其建設(shè)質(zhì)量，建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)周期、影響范圍廣和生產(chǎn)規(guī)模大，因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)建筑的最終產(chǎn)品質(zhì)量造成比較大的影響。作為設(shè)計(jì)單位，為了提高建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量，可引用BIM技術(shù)，提高其設(shè)計(jì)水平，保證建筑設(shè)計(jì)的安全性、穩(wěn)定性，滿足當(dāng)前用戶的多元化要求。本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的引用進(jìn)行深入分析，供相關(guān)人士參考。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；BIM技術(shù)；具體應(yīng)用

1 引言

當(dāng)前BIM的軟件產(chǎn)品會(huì)受到BIM技術(shù)的影響，相關(guān)的設(shè)計(jì)思想和應(yīng)用不斷完善和提高，實(shí)現(xiàn)了不同專業(yè)之間的信息交流與溝通，對(duì)于工程建設(shè)中的專業(yè)合作和調(diào)度十分有利，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以有效分析不同用戶的多元化需求，并進(jìn)行工程選址、模型建立等工作，幫助設(shè)計(jì)師了解設(shè)計(jì)方案的合理性。BIM技術(shù)的可視化數(shù)字模型還可以幫助用戶進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的模擬和分析，便于施工單位更好地了解設(shè)計(jì)師的意圖和想法，提高了建筑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

所謂BIM，是指建筑信息模型，該技術(shù)隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展不斷成熟趨于完善，當(dāng)前BIM技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用于各個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)作過程中，對(duì)于建筑工程建設(shè)起到了促進(jìn)作用。BIM技術(shù)可以通過建立計(jì)算機(jī)模擬三維模型，將工程建設(shè)從二維模型轉(zhuǎn)換為三維模型，并應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)建立和建筑工程實(shí)際情況相符的信息庫(kù)，如圖1所示。在建立信息數(shù)據(jù)庫(kù)的過程中，可以獲得有關(guān)工程的集合信息和專業(yè)信息，甚至包括非構(gòu)件對(duì)象，如空間和運(yùn)行行為等狀態(tài)信息，這些信息的獲得都有利于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

圖1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的BIM模型示意圖

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

3.1 應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)與場(chǎng)地分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性不僅僅體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定安全，還和建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境以及地質(zhì)條件息息相關(guān)。BIM系統(tǒng)可以和地理信息系統(tǒng)連接在一起，對(duì)建筑工程場(chǎng)地進(jìn)行模擬，建立建筑工程模型，如圖2所示，對(duì)建筑場(chǎng)地的特點(diǎn)、條件進(jìn)行全面分析，選擇出建筑最佳的建設(shè)地點(diǎn)，使得建筑結(jié)構(gòu)和場(chǎng)地的適應(yīng)性達(dá)到最佳。

圖2 BIM技術(shù)建筑工程模型建立示意圖

3.2 應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)性能分析

所謂的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅僅是對(duì)局部進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置排列，而是要保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性、牢固性符合建筑質(zhì)量要求。在傳統(tǒng)的分析工作中，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)功能的分析工作需要大量的人力且要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間完成，且分析結(jié)果會(huì)存在誤差。BIM技術(shù)具有性能分析軟件，只需要將BIM模型的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到軟件中，即可實(shí)現(xiàn)分析過程。若發(fā)現(xiàn)當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中存在的不足之處，立即進(jìn)行更改，有效提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3.3 應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)同

在BIM模型中，建筑工程的數(shù)據(jù)信息是不斷更新和增多，為了保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和共享，在這一過程中，需要注意以下兩個(gè)方面：①可以借助中間數(shù)據(jù)文件滿足異地不同設(shè)計(jì)軟件的模型設(shè)計(jì)需求，為其提供必要的數(shù)據(jù)信息；②對(duì)中型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行合理設(shè)置，保證不同專業(yè)之間的數(shù)據(jù)交流沒有任何障礙，這樣也可以將不同專業(yè)如水暖、土建、裝飾等之間的設(shè)計(jì)內(nèi)容融為一體，借助統(tǒng)一的平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行處理分析，保證了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性。

3.4 應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的建模

當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)成為了大跨度建筑物中的重要結(jié)構(gòu)形式，但是在建模過程中通常會(huì)遇到結(jié)構(gòu)鏈接以及加強(qiáng)件布置等多個(gè)問題，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還會(huì)涉及梁柱連接、梁梁鉸接、梁梁剛接等不同的連接形式。因此，在設(shè)計(jì)過程中，需要依據(jù)梁的具體高度，將各個(gè)連接件進(jìn)行具有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，并使其參數(shù)化。將BIM系統(tǒng)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的建模，優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)共享，并且可以對(duì)螺栓的數(shù)量以及間距等進(jìn)行控制，作為設(shè)計(jì)人員，只需要調(diào)整參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)新的連接件的設(shè)計(jì)制作，在加強(qiáng)件、連接件設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員只需要?jiǎng)澇龌镜拇髽?，并在鋼結(jié)構(gòu)施工中，工作人員只需要根據(jù)對(duì)應(yīng)部位的設(shè)計(jì)就可以完成對(duì)加強(qiáng)件、連接件的準(zhǔn)確定位。

4 BIM在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的難點(diǎn)

在應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，也會(huì)存在一些問題，這些問題或多或少都會(huì)隨BIM技術(shù)的應(yīng)用效果造成一定的影響，詳細(xì)如下：①?zèng)]有標(biāo)準(zhǔn)體系作為參考，因?yàn)锽IM技術(shù)的應(yīng)用還處于探索階段，還沒有針對(duì)其應(yīng)用出臺(tái)應(yīng)用規(guī)范等，由于BIM技術(shù)的應(yīng)用中最為重要的是信息的交換，因此BIM規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和軟件之間的協(xié)調(diào)性是非常重要的；②法律責(zé)任問題，具體體現(xiàn)在BIM技術(shù)在使用過程中的合法性和有效性，參數(shù)的傳遞也會(huì)涉及到產(chǎn)權(quán)以及責(zé)任問題，建立模型和傳統(tǒng)技術(shù)的內(nèi)容具有相似性；③應(yīng)用和交付問題，在設(shè)計(jì)過程中的不同階段，BIM技術(shù)設(shè)計(jì)的深度和涉及的內(nèi)容也會(huì)有所不同，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也有所差異；④BIM的技術(shù)缺陷，因?yàn)楫?dāng)前BIM技術(shù)還處于推廣階段，推廣中存在的問題有采用國(guó)外的軟件，本土化水平不高，對(duì)于工作人員的工作能力要求也更為嚴(yán)格，軟件中的各個(gè)模塊連接也不完善，數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)傳遞程度比較低；⑤使用成本比較高，需要對(duì)技術(shù)人員以及設(shè)備等投入大量的資金，保證設(shè)備以及軟件的先進(jìn)性；⑥BIM技術(shù)的存檔，存檔對(duì)于硬件的配置要求比較高，需要提高其配置水平，這樣就會(huì)增加成本，因此，BIM技術(shù)文檔存儲(chǔ)問題的解決勢(shì)在必行。

5 BIM在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的處理辦法

5.1 建立完整的項(xiàng)目樣板

項(xiàng)目樣板是設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)所在，項(xiàng)目樣板的主要內(nèi)容有有限的標(biāo)準(zhǔn)化處理的各種族、線型、字體、符號(hào)和表達(dá)方式。在BIM技術(shù)中需要形成一個(gè)質(zhì)量較優(yōu)的樣板，這樣就能夠減少工作量，避免工作內(nèi)容的重復(fù)，提高設(shè)計(jì)效率。

5.2 設(shè)計(jì)符合要求的結(jié)構(gòu)構(gòu)件

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及的構(gòu)件類型有基礎(chǔ)、柱、墻、梁、樓板和樓梯等，這些構(gòu)件就施工類型來(lái)說(shuō)可以將其分為三類，即預(yù)制構(gòu)件、現(xiàn)澆構(gòu)件以及鋼結(jié)構(gòu)工件。這時(shí)可以以建筑的主要設(shè)計(jì)形式為參考標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)前，現(xiàn)澆構(gòu)件是在建筑工程中比較常見的結(jié)構(gòu)類型，且選擇其設(shè)計(jì)方案時(shí)，設(shè)計(jì)師一般會(huì)依據(jù)建筑工程的設(shè)計(jì)要求以及建設(shè)目標(biāo)進(jìn)行選擇，從而避免結(jié)構(gòu)構(gòu)件中多個(gè)因素之間的相互矛盾。

5.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的平法表示

在鋼筋混凝土施工圖的繪制過程中一般采用的是平面方法表示其內(nèi)容，且會(huì)在圖紙上采用比較顯著的標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)識(shí)，施工人員就可以通過這些標(biāo)志比較直觀地辨別和了解施工圖紙的相關(guān)內(nèi)容，也可以將其轉(zhuǎn)化為樣圖。BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以使平面表示法的內(nèi)容更加多元化，且展示的途徑更多，BIM模型的建立也能夠使得關(guān)鍵數(shù)據(jù)以及核心信息的獲取更為簡(jiǎn)便，可以很好地滿足施工時(shí)間以及放樣的要求。

5.4 BIM模型分析

BIM中應(yīng)用范圍比較廣泛的軟件有Revit和PKPM，Revit著重于BIM模型的建立，但是PKPM的使用保證了結(jié)構(gòu)受力的平衡，且能夠和相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)緊密關(guān)聯(lián)。但是這兩種軟件在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換過程中還是存在一定的問題，如數(shù)據(jù)交換需要借助第三方軟件完成，只有這樣才能夠使得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為通用格式。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)發(fā)展比較迅速，技術(shù)日益成熟，這對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著重大的影響。當(dāng)前在應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，會(huì)遇到一些問題，如人為因素導(dǎo)致設(shè)計(jì)不合理，因此，需要加強(qiáng)提高工作人員的專業(yè)素質(zhì)，提高其綜合能力，熟練掌握BIM技術(shù)的操作原理和應(yīng)用，在保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的技術(shù)上高效完成建筑工程的設(shè)計(jì)工作，從而保證建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性、安全性和穩(wěn)定性。

[1]張利偉.基于BIM技術(shù)的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（16）：82.

[2]黃吉鋒，張漢義，聶祺.BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中的應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2011（04）：58～62.

[3]李華峰，崔建華，甘明，等.BIM技術(shù)在紹興體育場(chǎng)開合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建筑結(jié)構(gòu)，2013（17）：89.

[4]白際盟.基于BIM的可視化技術(shù)在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2015，42（6）：10～12.

TU318

A

1673-0038（2015）52-0097-02

收稿日期：2015-12-11

易靖（1985-），男，工程師，本科，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。