基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究

傅才曉

（中石化中原石油工程設(shè)計有限公司，河南濮陽457001）

基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究

傅才曉

（中石化中原石油工程設(shè)計有限公司，河南濮陽457001）

信息時代計算機技術(shù)迅猛發(fā)展，推動了建筑工業(yè)經(jīng)濟水平的顯著提高，由此建筑信息模型(簡稱BIM)應(yīng)運而生，給建筑業(yè)帶來了一場信息技術(shù)革命。論文分析了基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點以及具體步驟，以供參考和借鑒。

BIM；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計；方法

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.010

1 基于BIM平臺設(shè)計的特點

通過BIM平臺進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少了建筑施工過程中的設(shè)計變更，具體來說，其主要的特點包括以下幾點。

1.1 可視化程度高

建筑方案是建筑設(shè)計的開端，初步設(shè)計完成后會交由結(jié)構(gòu)工程師，結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)建筑平面圖的布局和構(gòu)造對結(jié)構(gòu)方案和構(gòu)件截面尺寸進行初步判定。通過BIM平臺進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有可視化的優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)工程師可以通過BIM平臺在擬定的建筑模型中提取結(jié)構(gòu)分析所用的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行修改和計算，也可以直接在模型內(nèi)部布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在此基礎(chǔ)上可以建立結(jié)構(gòu)初步模型，之后經(jīng)過精確的試算比較，最終確定結(jié)構(gòu)施工圖模型并交給建筑師，對建筑模型和施工圖進行進一步的優(yōu)化，提高設(shè)計的精確度。

1.2 協(xié)同設(shè)計效率高

BIM平臺可以為建筑涉及到的各個專業(yè)提供工作集成模式，各個專業(yè)可以共享中心坐標。BIM協(xié)同平臺會在模型出現(xiàn)變動時對各專業(yè)的相應(yīng)工作集及時、自動發(fā)送預警，有利于根據(jù)具體的變化做出相應(yīng)的修改。在確定結(jié)構(gòu)模型后要與設(shè)備模型進行碰撞分析，相互溝通協(xié)調(diào)后確定最終的施工圖模型。

1.3 參數(shù)化設(shè)計

BIM平臺主要依托數(shù)據(jù)信息建立和維護建筑模型，設(shè)計過程也就是添加設(shè)計數(shù)據(jù)信息的過程。利用BIM平臺進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也是參數(shù)驅(qū)動設(shè)計過程，BIM設(shè)計平臺的參數(shù)具有聯(lián)動性，結(jié)構(gòu)工程師修改模型中的構(gòu)建尺寸時也就相應(yīng)修改了施工圖，修改一處也會牽動其他地方的改變，便捷了設(shè)計的修改和調(diào)整。

2 基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具體步驟

BIM平臺的應(yīng)用是第二次建筑設(shè)計方式改革，其特點是參建的各專業(yè)工程師在布置構(gòu)件和設(shè)計建筑信息時，只需有效利用計算機軟件技術(shù)構(gòu)建出來的虛擬三維空間，BIM設(shè)計階段的流程如圖1所示。

圖1 基于BIM平臺的建筑工程設(shè)計流程

2.1 方案階段

在建筑方案階段，注重的重點內(nèi)容是建筑的外形環(huán)境藝術(shù)和主體格局，需要各專業(yè)工程師從藝術(shù)形式、建筑功能、結(jié)構(gòu)力學等多角度分析結(jié)構(gòu)主體布局，此過程可以通過BIM平臺將設(shè)計成果展示在三維空間內(nèi)，并通過與結(jié)構(gòu)工程師的協(xié)調(diào)，確定初步的建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

2.2 初步設(shè)計階段

2.2.1 加載BIM建筑模型

結(jié)構(gòu)主體構(gòu)件設(shè)計要以建筑模型為主體，在不影響建筑藝術(shù)效果和使用功能的基礎(chǔ)上，修改建筑模型。Revit是BIM平臺的核心建模軟件，具有可視化的特點，可在新建的結(jié)構(gòu)樣板中導入或鏈接建筑模型和方案設(shè)計的CAD文件。

2.2.2 布置受力構(gòu)件

BIM平臺核心建模軟件的平面視圖與三維模型的參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，所以在平面圖中繪制構(gòu)件時，三維視圖相應(yīng)的位置也會出現(xiàn)一致的構(gòu)件。結(jié)構(gòu)工程師可以根據(jù)建筑初步模型布置豎向承重構(gòu)件、水平構(gòu)件和豎向抗側(cè)力構(gòu)件，利用建筑模型作為參照可以減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件與建筑構(gòu)件的碰撞沖突[1]。

2.2.3 檢查模型并導入有限元分析軟件

BIM平臺的數(shù)據(jù)可以共享，所以選擇結(jié)構(gòu)有限元分析軟件時要注意：（1）具備相應(yīng)的與建模軟件數(shù)據(jù)交換接口，通過直接或間接方式，將結(jié)構(gòu)模型中的幾何尺寸、荷載工況等轉(zhuǎn)換成軟件中的分析數(shù)據(jù)，防止重復建模問題；（2）經(jīng)過計算分析并調(diào)整后的模型，通過有限元分析軟件再次反饋到建模軟件中，有利于更新或修改原始模型。

2.3 施工圖階段

此階段的任務(wù)是將各專業(yè)最終模型反饋到二維圖紙上，同時結(jié)合建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電各專業(yè)需求，優(yōu)化建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)模型。BIM核心建模軟件是基于參數(shù)化設(shè)計的建模軟件。所以完成建筑或結(jié)構(gòu)模型后可以通過各個標高的平面視圖轉(zhuǎn)換成施工圖，并且發(fā)生變更時，一處發(fā)生改動，其他相圖紙相應(yīng)處也會跟著改動。

【1】李寶鑫,張津奕,劉軍,等.基于BIM的建筑可持續(xù)設(shè)計方法研究與實踐[J].綠色建筑,2015(3):67-71.

Research on Structural Design Method Based on BIM

FU Cai-xiao

(Sinopec Zhongyuan Petroleum Engineering Design Co.Ltd.,Puyang 457001,China)

The fast development of computer technology in the information age promotes a significant increase of the economic of construction industry;asa result,building information mode(briefly named BIM)is produced,bringing a information technology revolution to the construction industry.This paper analyzes the features and specific steps of the building structure design based on BIM，to provide a reference.

BIM；building structure；design；methods

TU3

A

1007-9467（2016）08-0018-01

2016-07-20

傅才曉（1980～），男，遼寧人，工程師，從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計