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

譚文君

（蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院，甘肅 蘭州 730050）

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

譚文君

（蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院，甘肅 蘭州 730050）

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種新型的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并廣泛應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。BIM技術(shù)對(duì)提高建筑設(shè)計(jì)和質(zhì)量有著重要作用，因此在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。文章主要概述了BIM技術(shù)的概念和特點(diǎn)，并分析了BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)中的具體應(yīng)用。

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

改革開放以后，中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，建筑行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱行業(yè)也得到了快速發(fā)展。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)建筑的要求也越來越高。BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑工程中，能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)不同部門、不同專業(yè)的數(shù)據(jù)共享。在工程建設(shè)過程中，建筑工程師、建筑設(shè)計(jì)師、業(yè)主等不同的參與者通過共享數(shù)據(jù)信息，采用共同的可視化數(shù)字模型，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和模擬，不斷優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)，便于工程最快完成，提高建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

1　BIM技術(shù)

隨著現(xiàn)代建筑工程的發(fā)展，建筑的規(guī)模不斷擴(kuò)大，建筑形式也越來越豐富，工程中涉及到的信息量也在不斷增加。在建筑施工中，如果能及時(shí)收集這些信息，并對(duì)這些信息有效地利用，不僅能節(jié)省項(xiàng)目工程的成本、縮短工程的工期，而且還能提高工程質(zhì)量和安全性，避免發(fā)生安全事故。因此，將信息技術(shù)在建筑工程中應(yīng)用效果十分顯著。在建筑工程中，如何科學(xué)有效地收集到各類信息，并利用這些信息合理控制工程成本和施工周期，減少建筑項(xiàng)目施工中的失誤，是當(dāng)下的建筑工程的難點(diǎn)和重點(diǎn)。建筑設(shè)計(jì)是建筑施工的基礎(chǔ)和前提，也是BIM技術(shù)關(guān)注的重點(diǎn)。通過BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)二維向三維的轉(zhuǎn)變。

2　BIM技術(shù)的特點(diǎn)分析

2.1可視化

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)往往是通過紙張或者計(jì)算機(jī)軟件完成的，以便了建筑工程施工階段為施工方提供相應(yīng)的建筑規(guī)格尺寸和建筑效果圖，但是這些設(shè)計(jì)圖基本上都是二維的，無法真正展現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的實(shí)際效果。而BIM技術(shù)能夠直觀的展現(xiàn)建筑師的設(shè)計(jì)理念和建筑模型，以便建筑企業(yè)內(nèi)部的交流。

2.2協(xié)調(diào)性

為了便于建筑工程的施工，建筑工程在設(shè)計(jì)階段，需要設(shè)計(jì)部門不同專業(yè)人員之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，在內(nèi)部形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)性的文件，為工程施工進(jìn)行有效指導(dǎo)。而BIM技術(shù)在建筑內(nèi)部空間設(shè)置能起到協(xié)調(diào)的作用。比如建筑的消防系統(tǒng)的布置、建筑水管、電線布置以及樓梯井的布置等。

2.3模擬性

BIM技術(shù)能夠模擬現(xiàn)實(shí)中的建筑從而建立工程模型，建筑模型對(duì)建筑設(shè)計(jì)和施工具有參考的意義。比如在計(jì)算建筑材料的承受力度和材料配比的時(shí)候，通過經(jīng)驗(yàn)計(jì)算出來的配比數(shù)值，有時(shí)候并不是建筑工程的實(shí)際比例。而通過BIM技術(shù)技術(shù)，將數(shù)據(jù)方案輸入數(shù)字模擬系統(tǒng)，模擬建筑結(jié)構(gòu)在不同材料之間的受力數(shù)值，最后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)圖，從而有助于設(shè)計(jì)師找到最佳的配比點(diǎn)［1］。

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)用在建筑結(jié)構(gòu)與建筑環(huán)境分析中

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅跟建筑工程本身有關(guān)，而且與建筑工程所再的環(huán)境密切相關(guān)。比如建筑工程地區(qū)的氣候環(huán)境、水文條件等都會(huì)給建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)造成一定的影響。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)師必須充分考慮到這些因素，才能保證建筑工程的質(zhì)量。BIM技術(shù)與地理信息技術(shù)結(jié)合，能夠?qū)ㄖこ汰h(huán)境進(jìn)行全面模擬，模擬建筑施工環(huán)境、建筑模型，針對(duì)模擬很快能得到建筑工程的施工條件和施工環(huán)境，選擇最佳的建筑施工方案，以達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)的最佳效果，從而提高建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

3.2應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)性能分析上

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單地對(duì)建筑工程各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行排列，而是將建筑工程的各個(gè)環(huán)節(jié)有效地組合起來，形成一個(gè)相互聯(lián)系、相互支撐的整體，從而滿足建筑結(jié)構(gòu)的牢固性和抗震效果。想要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，就必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的性能方面進(jìn)行有效地分析，如果按照傳統(tǒng)的分析方式，可能需要建筑企業(yè)大量的人員通過收集相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出一個(gè)大概的結(jié)果。這樣的人工分析方法，不僅耗時(shí)耗力，而且得出來的數(shù)值與實(shí)際情況存在很大的差異，無法保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。通過BIM技術(shù)，將各類數(shù)據(jù)信息輸入建筑工程的性能分析軟件中，系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確的完成建筑結(jié)構(gòu)的性能分析，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)分析數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整施工方案，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量［2］。

3.3應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同中

運(yùn)用BIM技術(shù)建立建筑模型，并且能夠?qū)ㄖこ痰母黜?xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)共享和交流。想要達(dá)到這這樣的目的，必須滿足兩個(gè)方面的條件：①通過中間數(shù)據(jù)文件完成異地不同設(shè)計(jì)軟件建立模型時(shí)，必須提供相關(guān)的數(shù)據(jù)信息；②通過中間數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同專業(yè)不同部門之間的數(shù)據(jù)信息共享和傳輸?shù)囊?。同時(shí)還要把建筑工程中的土方建設(shè)、取暖系統(tǒng)、水電等不同專業(yè)進(jìn)行有效地連接，并通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息處理平臺(tái)對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范，最終達(dá)到內(nèi)部信息暢通的目的。建立數(shù)據(jù)信息處理平臺(tái)的時(shí)候，必須要充分滿足建筑各個(gè)方面的內(nèi)容，避免出現(xiàn)某一個(gè)參數(shù)的遺漏造成結(jié)構(gòu)的不完善問題［3］。

4　BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)

BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的主要作用是建立建筑數(shù)字結(jié)構(gòu)模型，然后將結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到分析軟件中，軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，建筑設(shè)計(jì)師根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息不斷完善和更正設(shè)計(jì)方案和施工方案。BIM技術(shù)是基于建筑結(jié)構(gòu)分析和施工圖紙統(tǒng)一的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在構(gòu)建BIM建筑模型時(shí)，模型空間數(shù)據(jù)物理模型和空間真實(shí)性決定了建筑結(jié)構(gòu)的安全性，這是建筑設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。建筑材料的性能、力學(xué)特征、負(fù)載等不同的物理特性會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。因此，建筑設(shè)計(jì)師在構(gòu)建數(shù)字模型的時(shí)候，模塊中存在很多不可變量的參數(shù)和參量，這些增加了模型構(gòu)建的困難。按照BIM技術(shù)理論，在構(gòu)建數(shù)字化模型時(shí)，最終是要達(dá)到工程的物理模型、建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析和施工圖紙能夠達(dá)到無縫連接。然而，在實(shí)際的工作中，一旦某星構(gòu)建的數(shù)據(jù)過于復(fù)雜或者不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就無法實(shí)現(xiàn)、模型、數(shù)據(jù)分析和施工圖紙的無縫連接。只有構(gòu)建的數(shù)字模型結(jié)構(gòu)構(gòu)建簡(jiǎn)單才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。所以在構(gòu)建數(shù)字模型過程中，在連接結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)時(shí)，往往因?yàn)橄到y(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)無縫連接，會(huì)丟失很多數(shù)據(jù)信息，無法達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)性能分析的目的。當(dāng)前階段BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)分析模型和物理模型構(gòu)建的無縫連接是技術(shù)上的一大難點(diǎn)。

5　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的未來發(fā)展

與傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)相比，BIM技術(shù)有效利用了計(jì)算機(jī)信息仿真技術(shù)。通過仿真技術(shù)，建筑設(shè)計(jì)師可以根據(jù)設(shè)計(jì)方案對(duì)建筑內(nèi)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢驗(yàn)，以便修正和完善設(shè)計(jì)方案，確保建筑設(shè)計(jì)的方案符合施工標(biāo)準(zhǔn)，避免發(fā)生建筑安全事故。此外，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師除了考慮到建筑的正常功能以外，還要考慮到地震等自然災(zāi)害的影響，我國(guó)是地質(zhì)災(zāi)害比較頻繁的國(guó)家，提高建筑的抗震效果，有利于保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全。 隨著BIM技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，未來BIM技術(shù)可能要更多與建筑文化進(jìn)行融合，以促進(jìn)建筑與文化的融合，避免過去建筑設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中，對(duì)當(dāng)?shù)匚幕钠茐摹?/p>

6　結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅能提高建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量，而且能降低建筑施工的成本。對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展有重要意義。

［1］榮華金.基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究［D］.安徽建筑大學(xué)，2015.

［2］梁波.基于BIM技術(shù)的建筑能耗分析在設(shè)計(jì)初期的應(yīng)用研究［D］.重慶大學(xué)，2014.

［3］程斯茉.基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用研究［D］.湖南大學(xué)，2013.

［4］姬麗苗.基于BIM技術(shù)的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究［D］.沈陽(yáng)建筑大學(xué)，2014.

TU3

A

1671-3818（2016）09-0078-02