小議BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用分析

陳勇

【摘 要】當(dāng)前采用BIM 技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能有效的提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性，更加經(jīng)濟(jì)、快速的完成建筑工程項(xiàng)目，因此，有必要對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用做簡(jiǎn)要的分析。

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

1、BIM 技術(shù)概述

近年來(lái)，BIM技術(shù)的發(fā)展得到了我國(guó)政府部門的高度關(guān)注和大力支持，相關(guān)部門進(jìn)行了大量政策和對(duì)策方面的研究。住建部頒發(fā)的2011年到2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要中，把加快BIM等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用列入了“十二五”建筑業(yè)信息化發(fā)展的總體目標(biāo)，并作為重要的任務(wù)之一。充分認(rèn)識(shí)了BIM技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用的重要意義，明確了指導(dǎo)思想和基本原則，以及發(fā)展目標(biāo)和工作重點(diǎn)。

現(xiàn)代建筑工程項(xiàng)目正在不斷向著大規(guī)模、高層化以及超高層化方向發(fā)展，用戶對(duì)建筑產(chǎn)品的需求不僅限于其整體功能性，建筑結(jié)構(gòu)的高度復(fù)雜化使其體型不斷區(qū)域多樣化，因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中往往需要通過(guò)多種渠道來(lái)獲取規(guī)模較大的信息?；诖艘?，BIM 技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用對(duì)推動(dòng)建筑行業(yè)健康發(fā)展有著重要意義，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由二維向三維的轉(zhuǎn)變，而B(niǎo)IM 技術(shù)的廣泛應(yīng)用正在不斷推動(dòng)建筑行業(yè)新一輪的信息革命，其通過(guò)創(chuàng)建并利用數(shù)字模型來(lái)對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造以及運(yùn)營(yíng)管理，幫助企業(yè)在設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段以及經(jīng)營(yíng)管理階段有效降低整體經(jīng)營(yíng)成本，對(duì)推動(dòng)我國(guó)建筑工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)有著重要意義。

2、BIM技術(shù)的特點(diǎn)

2.1可視化

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)只能通過(guò)紙張或者計(jì)算機(jī)2D/3D軟件完成，其主要作用是為后期施工提供相應(yīng)的規(guī)格尺寸及效果展示，但還需要借助人們的空間想象才能將整個(gè)建筑在自己的腦海中呈現(xiàn)。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為建筑模型的直觀展現(xiàn)提供了平臺(tái)，設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念能夠直接在建筑模型中展示出來(lái)，有助于建筑企業(yè)內(nèi)部的人員交流，并對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)進(jìn)行討論，做出最佳決策。

2.2協(xié)調(diào)性

協(xié)調(diào)性首先是建筑企業(yè)內(nèi)部各專業(yè)人員間的組織協(xié)調(diào)，在內(nèi)部形成一個(gè)有效的標(biāo)準(zhǔn)性文件，便與推動(dòng)建筑工程的進(jìn)程。另外BIM技術(shù)還能夠在建筑內(nèi)部相關(guān)布置以及空間設(shè)置上起到協(xié)調(diào)的效果，例如樓梯井的布置、防火區(qū)布置、水管布置、線路布置以及其他輔助布置等。

2.3模擬性

傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)在施工前只存在一個(gè)理論上的工程項(xiàng)目，具體效果只有等到施工后才能體現(xiàn)，很多難以預(yù)料的問(wèn)題會(huì)在施工中一一呈現(xiàn)出來(lái)，但難以進(jìn)行更正，最有效的方法是在設(shè)計(jì)中消除問(wèn)題，進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。BIM技術(shù)能夠利用建立模型來(lái)模仿現(xiàn)實(shí)中的建筑，并通過(guò)其表現(xiàn)形態(tài)得出一些具有重要參考意義的數(shù)據(jù)。只要不存在突然變數(shù)，計(jì)BIM技術(shù)得到的結(jié)果一般比較準(zhǔn)確。由此可見(jiàn)，設(shè)計(jì)人員在建筑設(shè)計(jì)之初時(shí)可以結(jié)合BIM技術(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)的可行性通過(guò)模型進(jìn)行仿真，讓設(shè)計(jì)可能存在的問(wèn)題及早呈現(xiàn)并將其消除，減少施工中不確定性，便于設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，減少設(shè)計(jì)偏差。另外通過(guò)BIM技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)出圖功能，提高了建筑設(shè)計(jì)效率。

3、BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可視化

BIM 技術(shù)是基于三維模型技術(shù)而成的應(yīng)用于現(xiàn)代建筑工程領(lǐng)域的新興技術(shù)，其可以利用三維模型技術(shù)來(lái)將真實(shí)的建筑構(gòu)件展現(xiàn)給用戶，由于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中都是以CAD 軟件進(jìn)行繪圖，該種方法很難將建筑結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息展示給不同用戶，而B(niǎo)IM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期階段便通過(guò)建立建筑結(jié)構(gòu)的三位實(shí)體模型，來(lái)幫助各層次用戶通過(guò)直觀的角度對(duì)建筑構(gòu)件信息、功能布局有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)與了解。很多大型建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以利用BIM 技術(shù)來(lái)對(duì)其整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，幫助用戶利用直觀的角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行觀測(cè)，從而幫助設(shè)計(jì)單位選取最佳的設(shè)計(jì)方案，并且可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的質(zhì)量缺陷與設(shè)計(jì)缺陷，對(duì)進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量有著重要意義。

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

建筑結(jié)構(gòu)信息模型中會(huì)有一個(gè)包含所有設(shè)計(jì)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，所有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)都是相關(guān)聯(lián)的，設(shè)計(jì)人員可以利用該數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)信息來(lái)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)形體進(jìn)行構(gòu)建，而且在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)對(duì)不同的參數(shù)予以一些約束，從而確保BIM 系統(tǒng)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以及時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)。BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中最大的特點(diǎn)，是可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高安全性、高可靠性的設(shè)計(jì)信息輸出，對(duì)提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)字化發(fā)展有著重要意義。

3.3 BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)建模中的具體應(yīng)用

現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)已成為一個(gè)大跨度建筑物的主要結(jié)構(gòu)形式，其在建模中往往需要面臨結(jié)構(gòu)鏈接和加強(qiáng)件布置等多個(gè)方面的難點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中需要涉及到梁柱連接、梁梁鉸接以及梁梁剛接等多種連接形式，所以在設(shè)計(jì)中往往需要根據(jù)梁的高度，來(lái)將各個(gè)連接件進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)并要將其參數(shù)化。BIM 系統(tǒng)在應(yīng)用中可以利用參數(shù)共享，來(lái)對(duì)螺栓的數(shù)量與間距來(lái)進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)人員只需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)便可以形成新的連接件，而在加強(qiáng)件、連接件設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員只需要畫出大樣，而在鋼結(jié)構(gòu)施工中技術(shù)人員只需要對(duì)相應(yīng)位置設(shè)計(jì)進(jìn)行參考，便可以來(lái)確定加強(qiáng)件、連接件的準(zhǔn)確位置，這對(duì)進(jìn)一步提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量及施工效率有著重要作用。

4、BIM設(shè)計(jì)理念

4.1參數(shù)化設(shè)計(jì)

參數(shù)化設(shè)計(jì)從實(shí)質(zhì)上講是一個(gè)構(gòu)件組合設(shè)計(jì)，建筑信息模型是由無(wú)數(shù)個(gè)虛擬構(gòu)件拼裝而成，其構(gòu)件設(shè)計(jì)并不需采用過(guò)多的傳統(tǒng)建模語(yǔ)言，如拉伸、旋轉(zhuǎn)等，而是對(duì)已經(jīng)建好的構(gòu)件（稱為族）設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，并使參數(shù)可以調(diào)節(jié)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)構(gòu)件形體發(fā)生改變，滿足設(shè)計(jì)要求。參數(shù)化設(shè)計(jì)更為重要的是將建筑構(gòu)件的各種真實(shí)屬性通過(guò)參數(shù)的形式進(jìn)行模擬，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。在建筑信息模型中，建筑構(gòu)件并不只是一個(gè)虛擬的視覺(jué)構(gòu)件，而是可以模擬除幾何形狀以外的一些非幾何屬性。對(duì)參數(shù)定義屬性的意義在于可進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)和分析，如材料表統(tǒng)計(jì)，在建筑信息模型中是完全自動(dòng)化的，而參數(shù)化更為強(qiáng)大的功能是可進(jìn)行結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、疏散等方面的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，甚至可以進(jìn)行建造過(guò)程的模擬，最終實(shí)現(xiàn)虛擬建造。

4.2構(gòu)件關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)

構(gòu)件關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)是參數(shù)化設(shè)計(jì)的衍生。當(dāng)建筑模型中所有構(gòu)件都是由參數(shù)加以控制時(shí)，若將這些參數(shù)相互關(guān)聯(lián)起來(lái)，就實(shí)現(xiàn)了關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)。換言之，當(dāng)工程師修改某個(gè)構(gòu)件，建筑模型將進(jìn)行自動(dòng)更新，而且這種更新是相互關(guān)聯(lián)的。如遇到修改幕墻分格，在建筑信息模型中，只要修改分格的數(shù)值，所有的墻、柱、窗、門都會(huì)自動(dòng)發(fā)生改變，因?yàn)檫@些構(gòu)件的參數(shù)都與分格相關(guān)聯(lián)，而且這種改變是三維的，并且是準(zhǔn)確和同步的，無(wú)須再去分別修改平立剖。關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)不僅提高了工程師的工作效率，而且解決了長(zhǎng)期以來(lái)圖紙之間的錯(cuò)、漏、缺問(wèn)題。

5、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代建筑工程中，涉及到的專業(yè)知識(shí)很多，加上現(xiàn)代建筑生命周期長(zhǎng)、建設(shè)周期短，傳統(tǒng)的CAD 技術(shù)已經(jīng)不能滿足建筑工程低消耗、低污染的要求，采用BIM 技術(shù)能有效的解決這些問(wèn)題，BIM 技術(shù)的功能雖然強(qiáng)大，但其上手難度比較大，因此，設(shè)計(jì)人員要不斷的提高自身的綜合能力，全面掌握BIM 技術(shù)，在快速高效的完成建筑工程設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，確保建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而保證建筑工程的施工質(zhì)量。

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