建筑工程BIM結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)方法研究

石 海 霞

(賽鼎工程有限公司，山西 太原 030032)

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建筑工程BIM結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)方法研究

石 海 霞

(賽鼎工程有限公司，山西 太原 030032)

介紹了BIM結(jié)構(gòu)的功能，分析了建筑工程BIM結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，并闡述了BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程及注意事項(xiàng)，指出BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用有利于提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率，促進(jìn)建筑行業(yè)的快速發(fā)展。

BIM，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)信息

在當(dāng)今社會(huì)建筑工程不斷發(fā)展的局面中，BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅使建筑工程項(xiàng)目提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率，也可以為建筑施工企業(yè)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，有必要對(duì)建筑工程BIM結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。

1 BIM結(jié)構(gòu)定義

整個(gè)建筑行業(yè)在20世紀(jì)中期之后，隨著CAD技術(shù)的問(wèn)世，該行業(yè)產(chǎn)生了較大的改變，從維持了幾百年的傳統(tǒng)手工繪制建筑圖紙的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法，進(jìn)而升華到使用計(jì)算機(jī)輔助軟件來(lái)完成高效作業(yè)，且出圖更加標(biāo)準(zhǔn)化，在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷完善與創(chuàng)新的過(guò)程中，建筑行業(yè)的各種軟件系統(tǒng)得到了快速的研發(fā)，這使得建筑行業(yè)的發(fā)展有了信息技術(shù)的大力支持。縱觀整體，人們真正的需求是制作出一個(gè)能夠?qū)⒄麄€(gè)建筑中所有細(xì)節(jié)全部展現(xiàn)的虛擬模型，包含了建筑物的外觀幾何形狀，以及建筑材料的材質(zhì)等各方面能夠基于同一個(gè)模型，在確保工程質(zhì)量的情況下提高施工效率，將建筑構(gòu)想與建筑實(shí)物之間的差距縮短到最小范圍，保證建筑信息模型能夠輕松自如的輾轉(zhuǎn)于各個(gè)不同專業(yè)之間的交換和不同施工階段的應(yīng)用中。

2 BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

對(duì)工程師當(dāng)前選用的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行分析，他們主要借助有限元結(jié)構(gòu)分析軟件以從大體上規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)，在此過(guò)程中，還需要考慮建模以及結(jié)構(gòu)整體空間受力情況，然后再在2D繪圖工作的輔助下繪制出施工圖文檔，基于BIM施工結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)模式為:工程師將物理模型傳輸?shù)浇Y(jié)構(gòu)分析軟件中，分析程序就負(fù)責(zé)其中的分析和計(jì)算，然后還要將設(shè)計(jì)的資料返回，并保持物理模型的更新以及施工圖文檔的持續(xù)更新。BIM技術(shù)就其自身的特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，最基本的理念就是要確保結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的情況，能夠始終保持與施工圖文檔的統(tǒng)一性以及相互銜接性。

BIM在搭建的過(guò)程中，模型空間的表達(dá)一定要具有真實(shí)性的特點(diǎn)，并且其外觀視覺(jué)效果一定要好。如建筑相關(guān)的計(jì)算分析，例如建材耗能與日照方面的分析，模型數(shù)據(jù)庫(kù)的要求方面僅對(duì)材料物理特性方面以及幾何外觀等有要求，建筑結(jié)構(gòu)的工程師在搭建BIM模型的時(shí)候，應(yīng)注意物理模型要具有能夠自動(dòng)生成2D施工圖文檔的功能，并且還需要能夠被第三方結(jié)構(gòu)分析軟件認(rèn)可，由于在結(jié)構(gòu)安全分析方面，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)占據(jù)著重要地位，因此，一定要引起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的重視。由于結(jié)構(gòu)分析模型中關(guān)于結(jié)構(gòu)分析要求的各種信息的涵蓋量很大，如材料所能夠承受的具體載荷以及支座條件等，因此，在參數(shù)較多的情況下，BIM看起來(lái)異常復(fù)雜。

BIM技術(shù)中，其構(gòu)成部分實(shí)際上就是一些數(shù)據(jù)資料，可以說(shuō)該模型純粹就是基于數(shù)據(jù)的一種數(shù)據(jù)庫(kù)模型。從理論上來(lái)講，要想BIM物理模型真正的實(shí)現(xiàn)是有可能的，同時(shí)結(jié)構(gòu)分析模型也是能夠?qū)崿F(xiàn)的，物理模型與結(jié)構(gòu)分析模型雙向無(wú)縫鏈接問(wèn)題，導(dǎo)致很多工程師無(wú)法良好的接納并運(yùn)用BIM技術(shù)。

3 BIM設(shè)計(jì)流程

1)多用戶的有機(jī)協(xié)同工作就是工作集的基本內(nèi)容，在現(xiàn)實(shí)工作中，以下情況出現(xiàn)的頻率較高，由于整個(gè)工作存在復(fù)雜化的特點(diǎn)，因此，僅憑個(gè)人的力量無(wú)法完成該工作，因此，Revit給出了工作集的方案來(lái)解決該問(wèn)題，通過(guò)工作集可以將工作量較大的項(xiàng)目劃分為零散項(xiàng)目，此時(shí)再進(jìn)行項(xiàng)目操作會(huì)起到簡(jiǎn)化操作流程的效果，通過(guò)多人的協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)總目標(biāo)，方便了項(xiàng)目的分工，使分工更加科學(xué)合理，也使組員之間能夠密切默契的進(jìn)行工作上的配合，保證了項(xiàng)目能夠按質(zhì)按量的在規(guī)定時(shí)限內(nèi)完成。

下面我們對(duì)工作集展開(kāi)具體工作模式方面的解析。假設(shè)某項(xiàng)目由兩個(gè)隊(duì)伍來(lái)完成，設(shè)兩個(gè)隊(duì)伍為甲隊(duì)和乙隊(duì)，基于同一個(gè)中心文件，甲隊(duì)和乙隊(duì)各自建立一個(gè)工作集，并擁有相關(guān)的權(quán)限，在甲乙兩隊(duì)完成了自己的工作集之后，將數(shù)據(jù)集成到中心文件，工作就完成了。由于雙方只對(duì)自己的工作集有修改權(quán)限，因此，若需要對(duì)方來(lái)修改，就需要賦予對(duì)方相關(guān)權(quán)限，對(duì)方保存到中心文件的更新，系統(tǒng)會(huì)有所提示。通過(guò)工作集，工程師與建筑師等行業(yè)相關(guān)人員之間的協(xié)作就更加簡(jiǎn)便。

2)圖表和數(shù)據(jù)相關(guān)量。通過(guò)Revit建立核心結(jié)構(gòu)模型，在平面圖以及立面圖等不同視圖之間實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)信息的雙向互動(dòng)。設(shè)計(jì)過(guò)程中與模型信息變化有關(guān)的情況以及設(shè)計(jì)意圖的改變，都可以在兩者之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

比如，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析工作之前，會(huì)在載荷信息表里面呈現(xiàn)出很多的明細(xì)數(shù)據(jù)，此時(shí)若載荷大小需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，那么僅僅只需要調(diào)節(jié)明細(xì)數(shù)據(jù)里面的內(nèi)容就能達(dá)到目的，系統(tǒng)會(huì)將修改的信息直接傳輸給模型，這種方式簡(jiǎn)化了工作的流程，提高了工程師工作的效率，也使工程師們免于繁瑣事情的困擾，從而能安心工作。

3)產(chǎn)品操作關(guān)聯(lián)。Autodesk公司有三款基于Revit平臺(tái)的建模軟件，第一款是建筑建模軟件,第二款是結(jié)構(gòu)建模軟件，第三款是暖通建模軟件。信息可以自由地在這三項(xiàng)軟件之中進(jìn)行互相連通，可以進(jìn)行這其中任意軟件的訪問(wèn)，在早期設(shè)計(jì)該模型的時(shí)候，不同專業(yè)模型之間可以提早檢查與磨合構(gòu)件之間的問(wèn)題。這樣能夠避免施工過(guò)程中的變更帶來(lái)的不必要的麻煩與損失，避免延誤工期。

軸網(wǎng)創(chuàng)建。 Revit中關(guān)于軸網(wǎng)的創(chuàng)建模式非常單一，因此，這也是不足之處，只能通過(guò)手工一根一根的搭建，效率非常低，無(wú)法同其他結(jié)構(gòu)軟件那樣批量高效地建立軸網(wǎng)，另一方面，就整個(gè)系統(tǒng)而言，在軸網(wǎng)修改方面，其特點(diǎn)也是非常突出的，Revit可以使軸網(wǎng)編號(hào)自動(dòng)進(jìn)行，可通過(guò)導(dǎo)入的DWG文件創(chuàng)建軸線等功能，操作極其方便，可以通過(guò)選中某軸線，此時(shí)，一條線“鎖”工具控制線就會(huì)在所有橫向軸線軸號(hào)處出現(xiàn)。與此同時(shí)，可以進(jìn)行對(duì)于軸線的控制，若僅僅只需要對(duì)某軸線進(jìn)行控制，那么僅僅只需要打開(kāi)“鎖”工具，要想對(duì)下方是否顯示軸線編號(hào)等進(jìn)行控制，只需要通過(guò)控制該軸線下方的方框即可。它的注釋標(biāo)注功能也是非常簡(jiǎn)便易于操作的，只需要通過(guò)系統(tǒng)族進(jìn)行修改，就能夠?qū)⒆约合胂裰械男Ч龀鰜?lái)。也就是說(shuō)，要想將功能改變，是極其容易實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗淖児δ苣K的能力非常強(qiáng)大。在創(chuàng)建的時(shí)候，同時(shí)修改各項(xiàng)屬性參數(shù)，標(biāo)注就會(huì)達(dá)到自身的要求。

總之，建筑工程BIM的廣泛應(yīng)用，改變了建筑行業(yè)的操作模式，使建筑行業(yè)的發(fā)展更加迅速，但建筑行業(yè)BIM技術(shù)的應(yīng)用在現(xiàn)階段還存在不夠完善之處，尤其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)方案方面尚且有待完善。因此，在工作過(guò)程中要不斷對(duì)建筑工程BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案深度分析與研究，從而促進(jìn)建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展與進(jìn)步。

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Study on BIM structure analysis and design methods of building engineering

Shi Haixia

(SaidingEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030032,China)

The thesis introduces functions of BIM structure, analyzes design difficulties of building engineering BIM structure, and describes BIM structure design procedures and matters, and finally points out that: the wide application of BIM technology will be good for improving structural design efficiency and promoting fast development of building industry as well.

BIM, structural design, data information

1009-6825(2016)26-0038-02

2016-07-07

石海霞(1977- )，女，高級(jí)工程師

TP319

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