淺談建筑結(jié)構(gòu)設計中BIM技術(shù)的應用

楊輝

摘要：采用BIM技術(shù)進行建筑結(jié)構(gòu)設計，可以大幅提高建筑結(jié)構(gòu)設計的可靠性與科學性，保證施工質(zhì)量與施工效率，在建筑結(jié)構(gòu)設計采用BIM技術(shù)具有深遠的現(xiàn)實意義。針對建筑結(jié)構(gòu)設計中BIM技術(shù)的應用實踐進行分析與探討。從建筑結(jié)構(gòu)、施工現(xiàn)場及結(jié)構(gòu)協(xié)同處理等方面分析BIM技術(shù)的應用問題，針對使用成本高，標準體系差等問題，從結(jié)構(gòu)設計和項目樣板方面提出解決方案。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設計；BIM技術(shù)；應用

中圖分類號：TU55 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0166-01

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)就是建筑信息模型技術(shù)，在相應建筑工程當中，對數(shù)字化3D功能進行應用，對關(guān)于建筑的不同信息進行進一步整合，從而建立起一個較為完整的數(shù)據(jù)模型。對于BIM技術(shù)而言，其最早是在美國使用的，主要針對建筑工程中維護、運營、施工和設計等多個環(huán)節(jié)進行處理。同時使用3D可視化功能，將建筑通過虛擬的方式展示在人們面前，提升了人們對建筑設計、施工、管理等方面的工作效率得到提。BIM技術(shù)在建筑工程中應用是一項重大變革，拖動了建筑工程建設向著智能化方向發(fā)展。

2 建筑工程結(jié)構(gòu)設計BIM技術(shù)主要優(yōu)勢

2.1 參數(shù)化、協(xié)同設計

對模型而言，其參數(shù)化主要表現(xiàn)為兩個方面：（1）構(gòu)件定義實現(xiàn)參數(shù)化；（2）圖元間保持的約束關(guān)系實現(xiàn)參數(shù)化。通過對這種關(guān)系的合理應用，能在保證可編輯性的同時提高建模工作效率。過去的二維圖元組成要素，沒有實際的物理意義，一處修改后不能達到處處更新的目的，而BIM給出的所有視圖都將數(shù)據(jù)庫模型作為基礎，所以它能在一處修改以后達到處處更新的目的，從而大幅減少或直接避免人為失誤。

2.2 三維可視化

將三維實體模型作為設計的基礎，對不同構(gòu)件間保持的空間關(guān)系進行形象表達，為工程建設參與各方的技術(shù)交流創(chuàng)造便利。對規(guī)模較大的復雜結(jié)構(gòu)而言，單純依靠平面圖和立面圖一般難以找出自身專業(yè)和在與其它專業(yè)進行協(xié)作配合時潛在的問題。但通過對這項技術(shù)的應用，能對設備與結(jié)構(gòu)兩大模型開展動態(tài)演示，檢查確認所有構(gòu)件之間的空間關(guān)系能否達到要求，同時完成碰撞檢查，最終確定最佳方案。

2.3實體配筋

通過對BIM技術(shù)的實體配筋應用，能對部分復雜節(jié)點的鋼筋布置實施模擬，通過模擬能提前找出并解決問題。此外，結(jié)合施工方面的要求，根據(jù)實體模型，還能為其它的工程量計算等工作提供參考，確保鋼筋下料一次性準確完成。

3 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用分析

3.1對建筑結(jié)構(gòu)功能進行分析

設計師在設計建筑結(jié)構(gòu)時，如果設計過程只是單純的設計建筑每一環(huán)節(jié)，然后調(diào)換各個部分，將其綜合在一起來處理，那么其所得出的整體結(jié)構(gòu)設計是遠遠達不到要求的。而是從整體角度上參照相關(guān)規(guī)范要求，從而嚴格的進行結(jié)構(gòu)設計，使建筑功能進一步完善。在以往的建筑結(jié)構(gòu)設計時，需要投入大量的財力、物力和人力對建筑結(jié)構(gòu)性能進行分析，而且因為人工分析會存在較大的誤差，所以不能保證信息數(shù)據(jù)的準確性，不但不能對施工提供有效的指導，同時也對企業(yè)經(jīng)濟效益產(chǎn)生了一定程度的影響。應用BIM技術(shù)，只需將相關(guān)信息數(shù)據(jù)導入到BIM模型中，便可以更好的分析建筑結(jié)構(gòu)功用，提高了這項工作的效率和質(zhì)量。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)建模

在現(xiàn)階段，鋼結(jié)構(gòu)已成為大跨度建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，在建設中，通常會面臨結(jié)構(gòu)連接和加固處理的困難。鋼結(jié)構(gòu)設計的連接方式通常有梁柱連接、梁梁鉸接和梁梁剛性連接等連接形式，在設計中需要構(gòu)件各種參數(shù)，來反映各種構(gòu)件之間的相互連接關(guān)系。應用BIM技術(shù)，將構(gòu)件之間的關(guān)系通過參數(shù)化，三維可視化提取信息，進行合理化設計。例如，可通過參數(shù)共享來有效地控制螺栓的數(shù)量和合理的間距，設計師通過調(diào)整參數(shù)以形成更加合理的連接體系；在構(gòu)件加固件和連接設計中，設計師只需勾畫大概的形式，交給建模技術(shù)人員，然后通過參數(shù)設置反映在參數(shù)化的模型中，再作合理的調(diào)整，以此確定加固件的準確位置。由此可見，應用BIM技術(shù)對提高鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和施工效率有著重要作用。

3.3 參數(shù)分析

在進行建筑設計時，很多項目工程都是結(jié)合傳統(tǒng)的方式來進行整理、設計以及分析，這就導致數(shù)據(jù)分析需要耗費較長的時間，并且容易出錯。在數(shù)據(jù)分析前期耗費的時間會直接導致工程設計和施工無法按照工期來進行，損耗不必要的人力資金和成本。通過BIM技術(shù)就能將和建筑設計相關(guān)的數(shù)據(jù)信息整合成數(shù)據(jù)庫，利用自動化算量方法輸入具體的數(shù)據(jù)，BIM就能夠自動對數(shù)據(jù)進行整合，并且順利完成扣減，將工程人員從復雜的數(shù)據(jù)運算中解決出來，進一步提升工作效率以及運算工作的精確性。在調(diào)整建設設計方案時，只要調(diào)整數(shù)據(jù)庫中相關(guān)信息，就能讓構(gòu)建模型出現(xiàn)變化，這就能夠提升工程設計效率，保證建筑設計數(shù)據(jù)不斷更新，達到數(shù)字化要求。

3.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計

在整個建筑結(jié)構(gòu)設計中，構(gòu)件設計是一個非常重要的關(guān)節(jié)。BIM技術(shù)主要就是將建筑結(jié)構(gòu)設計的各個環(huán)節(jié)及信息進行收集，再將收集起來的信息轉(zhuǎn)變成數(shù)字化形式，變成數(shù)字化的建筑構(gòu)件來進行建筑施工的戰(zhàn)士。并且將工程的信息庫轉(zhuǎn)變成計算機的模式，在整體的計算機數(shù)據(jù)庫中可了解與掌握建筑施工整個過程以及其他任何信息，還可通過軟件查看空間結(jié)構(gòu)的狀態(tài)情況。

根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的主要設計形式與要求，合理設計出各種結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，如基礎、梁、墻以及樓梯等，只有設計出合理合理的構(gòu)件方案，才可以保證建筑結(jié)構(gòu)設計的合理性與可靠性。

因素是這些構(gòu)件才組合成一個整體的建筑結(jié)構(gòu)，每個構(gòu)件在整個建筑結(jié)構(gòu)中占據(jù)著重要位置，可以是構(gòu)件設計是否合理直接關(guān)系著整個建筑結(jié)構(gòu)設計的合理性。現(xiàn)階段通常采用現(xiàn)澆構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，這種方法在具體應用中有很多優(yōu)勢，比如施工中操作簡單，方便快捷，形式靈活，而且對操作人員的技術(shù)能力要求也不高。BIM技術(shù)的應用降低了設計人員的工作難度，還提高設計方案的準確性，從而為建筑施工的管理打下良好的基礎。

3.5 設計協(xié)調(diào)應用

BIM技術(shù)的應用，可以促使建筑結(jié)構(gòu)設計工作更加協(xié)調(diào)，在建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，該項工作不單由設計人員負責，還需要其他有關(guān)人員參與到其中，這種情況下，促使建筑結(jié)構(gòu)設計工作變得十分混亂。

4 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)越趨成熟，有很大的發(fā)展前景，現(xiàn)階段隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)水平的提高，建筑工程也處在一個快速發(fā)展的階段，而BIM技術(shù)在建筑工程中的應用是十分重要的。BIM技術(shù)在建筑的應用主要是在可視化仿真方面和工程的質(zhì)量安全管理方面體現(xiàn)突出。BIM技術(shù)應用于結(jié)構(gòu)設計過程中，會出現(xiàn)因人為因素導致設計不合理等問題，因此，必須要求工作人員具備一定的專業(yè)技能和綜合協(xié)調(diào)能力，才能更好的掌握BIM技術(shù)的工作原理和應用，從而提高工作效率。對于建筑結(jié)構(gòu)設計專業(yè)主要是參與了多專業(yè)的協(xié)同設計，目前對結(jié)構(gòu)本專業(yè)還沒有顛覆性的價值。

參考文獻

[1]李軾，王科亮，劉媛.探析建筑結(jié)構(gòu)設計中BIM技術(shù)的應用[J].江西建材，2015，14（3）：34.

[2]劉海云，閆衛(wèi)金.探析建筑結(jié)構(gòu)設計中BIM技術(shù)的應用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，14（17）：34.

[3]劉靖，朱平.探析建筑結(jié)構(gòu)設計中BIM技術(shù)的應用[J].價值工程，2017，36（7）：162～163.

[4]陳慶豐，徐云博，劉繼鵬，等.探析建筑結(jié)構(gòu)設計中BIM技術(shù)的應用[J].四川水泥，2015（11）：51.