BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用中的問題研究

楊 金 輝

(河南理工大學(xué)，河南 焦作 454150)

BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用中的問題研究

楊 金 輝

(河南理工大學(xué)，河南 焦作 454150)

BIM即建筑信息模型(Building Information Modeling),BIM技術(shù)作為繼計算機輔助設(shè)計(CAD)又一次技術(shù)變革，極大地提高了建筑行業(yè)設(shè)計的效率。然而，現(xiàn)階段BIM技術(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作仍未得到有效的集成。通過對BIM技術(shù)的定義，特點的闡述，指出了BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)應(yīng)用中存在的不足，并對今后的研究給出了建議。

BIM(建筑信息模型)，結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)用

0 引言

隨著國民生活水平的逐漸提高，各種廣泛的社會活動及豐富的生活需求對建筑的多功能性、大容量性及靈活性提出了更高的要求，另外新技術(shù)、新材料的不斷出現(xiàn)及應(yīng)用，也為建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展提供了基礎(chǔ)及保障。傳統(tǒng)的二維CAD設(shè)計無法滿足現(xiàn)在社會的精細化生產(chǎn)需求，這時，建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)應(yīng)運而生。BIM技術(shù)作為當(dāng)前建筑設(shè)計新技術(shù)，掀起了從二維設(shè)計向三維設(shè)計的浪潮，給我國的建筑行業(yè)帶來了革命性的新契機及新突破。

1 BIM定義

BIM技術(shù)最初是由美國喬治亞技術(shù)學(xué)院的查理伊斯曼(Chuck Eastman)博士提出的，但目前建筑信息模型沒有統(tǒng)一的權(quán)威性的定義，不少機構(gòu)和學(xué)者，尤其是應(yīng)用成熟的歐美地區(qū)都對BIM進行描述。

美國NBIMS(National Building Information Modeling Standard)定義BIM為“BIM, is a digital representation of physical and functional characteristics of a facility that has shared knowledge resource for information about a facility forming a reliable basis for decisions during its life-cycle[1]”。該定義主要強調(diào)了BIM是對一個工程項目的物理信息和功能特性的數(shù)字表示，它為一個項目的各參與方提供信息資源共享，為其生命周期中的決策提供可靠的依據(jù)。

英國BIM標(biāo)準(zhǔn)定義為“Data beyond graphics. The creation and use of coordinated, internally consistent, computable information about a building project in design and construction[2]”。該定義表達了BIM技術(shù)包含了圖形以外的數(shù)據(jù)。在設(shè)計和施工中創(chuàng)建和使用協(xié)調(diào)的、內(nèi)部一致的、可計算的關(guān)于建筑項目的信息。

2 BIM技術(shù)的特點及軟件選擇

2.1BIM技術(shù)的特點

從上述的定義中可以看出BIM技術(shù)是信息化和數(shù)字化在建筑工程上的應(yīng)用，并且BIM技術(shù)包含的信息在項目的各個階段進行傳遞，大大提高了建筑工程的設(shè)計質(zhì)量和效率，降低了工程風(fēng)險。與傳統(tǒng)的二維CAD設(shè)計相比，在策劃，規(guī)劃，設(shè)計，施工，運營階段，BIM具有信息化，可視化，協(xié)同性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性等方面的優(yōu)點。

1)信息化：模型中創(chuàng)建了大量的數(shù)字化設(shè)計信息，從而為項目施工的各個階段，各參與方提供與建設(shè)相關(guān)的信息，包括幾何信息，物理信息，功能信息，價格信息等。

2)可視化：通過BIM軟件建立的模型，可以直觀的反映建筑外觀，結(jié)構(gòu)構(gòu)件和管線綜合系統(tǒng)，使各專業(yè)的交流更加方便快捷，實現(xiàn)“所見即所得”的效果。

3)協(xié)同化：基于BIM協(xié)同平臺，多專業(yè)以三維方式進行設(shè)計，這與傳統(tǒng)的二維設(shè)計相比，更加及時，全面，直觀的發(fā)現(xiàn)隱藏的問題，有利于問題的快速解決。

4)模擬性：基于BIM軟件建立的模型，導(dǎo)入到施工管理的軟件中，能夠模擬施工過程，和進度計劃相結(jié)合，可實現(xiàn)BIM4D建造模型，最終實現(xiàn)建設(shè)全過程的BIM建造模擬。

5)優(yōu)化性：基于BIM軟件建立的模型，導(dǎo)入到環(huán)境分析的軟件中，可以對日照，采光，通風(fēng)等方面進行綠色性能分析，提出對項目優(yōu)化的建議，以人為本，實現(xiàn)綠色和可持續(xù)發(fā)展設(shè)計。

6)可出圖性：通過建立的BIM模型，除了能夠輸入平、立、剖面圖之外，還能出節(jié)點詳圖和碰撞報告，以及工程量清單。

2.2BIM建模技術(shù)軟件選擇

BIM不是一個軟件的事，也不是一類軟件的事，這樣一來，要充分發(fā)揮BIM技術(shù)給一個項目帶來的經(jīng)濟效益，要涉及到十幾種BIM軟件。而BIM軟件根據(jù)功能不同可以分為：方案設(shè)計軟件，核心建模軟件，施工模擬軟件，運營管理軟件等。這里重點介紹核心建模軟件。

在BIM建模軟件選擇上，總結(jié)國內(nèi)大量實際工程BIM應(yīng)用情況，可初步得出以下參考結(jié)論[3]：

1)民用建筑可選用Autodesk Revit；

2)工廠設(shè)計和基礎(chǔ)設(shè)施可選用Bentley；

3)單專業(yè)可選擇ArchiCAD, Bentley, Revit；

4)異形建筑或預(yù)算充?？蛇x擇Digital Project。

該項目屬于民用建筑且在后期需要與其他軟件實現(xiàn)互用鏈接，故選用Autodesk Revit作為初期主要建模軟件。

Revit軟件涵蓋建筑，結(jié)構(gòu)，機電三大專業(yè)體系，支持多專業(yè)協(xié)同設(shè)計，具有強大的建模功能和可視化表現(xiàn)功能，較好的用戶交互界面與兼容性，通過族樣板文件進行構(gòu)建庫的創(chuàng)建，同時提供了開放的二次開發(fā)接口，國內(nèi)的多個知名軟件如鴻業(yè)，天正，探索者等都在Revit平臺上進行了二次開發(fā)[4]。

3 BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用中的問題

就目前BIM在項目實踐中的發(fā)展應(yīng)用來看，結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的應(yīng)用程度遠不及建筑設(shè)計，機電暖通設(shè)計階段，主要存在以下幾個方面的問題：

1)設(shè)計規(guī)范問題；

2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題；

3)軟件方面的問題；

4)協(xié)同流程方面的問題。

3.1設(shè)計規(guī)范問題

2002年，BIM理念和技術(shù)引入國內(nèi)。在這十五年的起步階段中，國內(nèi)缺少一套設(shè)計，交付標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，每個企業(yè)制定了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致在工程信息交流困難。2012年12月2日，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 51212—2016建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)自2017年7月1日起實施，標(biāo)準(zhǔn)由我部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所組織中國建筑工業(yè)出版社出版發(fā)行。由此BIM技術(shù)在國內(nèi)缺少設(shè)計規(guī)范的問題得到解決[5]。

3.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題

對于結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)，我國采用PKPM，廣廈和盈建科軟件，這些軟件可以建立三維的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算模型，并包含結(jié)構(gòu)計算信息。通過廣廈，盈建科的轉(zhuǎn)換接口，可以完成與Revit模型的轉(zhuǎn)換，然而僅限于幾何數(shù)據(jù)。國內(nèi)施工圖普遍采用“平法標(biāo)注法”，這是我國獨有的標(biāo)注方法，國外的BIM軟件無法滿足施工圖要求，需要本地化。

3.3軟件方面的問題

BIM軟件對電腦配置要求高，設(shè)計企業(yè)及高校需要增加相當(dāng)數(shù)量的硬件投入。設(shè)計院中BIM設(shè)計人才不足，需要對設(shè)計人員進行專門的培訓(xùn)學(xué)習(xí)。本地化構(gòu)件未能滿足設(shè)計需要，有些構(gòu)件和表達需要另外建族，影響了設(shè)計效率。

3.4協(xié)同設(shè)計方面的問題

BIM設(shè)計最大的特點是各專業(yè)設(shè)計人員能夠在基于BIM平臺上協(xié)同設(shè)計，及時，準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。傳統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)計人員習(xí)慣了完成自己的設(shè)計，把沖突放到最后。這導(dǎo)致剛接觸BIM技術(shù)的設(shè)計人員對BIM設(shè)計工作產(chǎn)生疑慮，這會影響B(tài)IM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計的推廣應(yīng)用。

4 結(jié)語

1)BIM技術(shù)在國內(nèi)還處于起步階段，還需要社會各個部門的共同努力，推進BIM技術(shù)的大力發(fā)展。政府有關(guān)部門鼓勵企業(yè)將BIM技術(shù)應(yīng)用于實際工程中，鼓勵高校開設(shè)BIM軟件課程，培養(yǎng)技術(shù)人才。結(jié)構(gòu)專業(yè)中的鋼筋是最重要的元素，Revit軟件中難以完整的表達鋼筋實體，這使結(jié)構(gòu)專業(yè)的設(shè)計人員的工作效率并沒有從Revit軟件中得到明顯的提高，需通過研究和開發(fā)打通技術(shù)降低技術(shù)門檻。企業(yè)在使用Revit建立模型及施工圖出圖方面，Revit自帶的結(jié)構(gòu)樣板文件及加載的族文件難以滿足設(shè)計要求，從而導(dǎo)致工作效率低下。企業(yè)需要創(chuàng)建適應(yīng)使用需要的試圖樣板，創(chuàng)建和構(gòu)建信息相關(guān)聯(lián)的注釋族，解決施工圖的線型問題。

2)國內(nèi)軟件商應(yīng)該在基于Revit平臺上進行二次開發(fā)，尤其是結(jié)構(gòu)專業(yè)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)計算軟件和Revit軟件之間的無損轉(zhuǎn)換，讓BIM軟件更加本土化。從而加快結(jié)構(gòu)專業(yè)從傳統(tǒng)CAD向BIM的轉(zhuǎn)型，推動結(jié)構(gòu)BIM及建筑業(yè)的BIM發(fā)展。

[1] NIBS[DB/OL]. National BIM Standard Project Committee,2006.

[2] AEC(UK) BIM Standard for Autodesk Revit[DB/OL]. The BIM committee,2010.

[3] 何關(guān)培.BIM和BIM相關(guān)軟件[J].土木建筑工程信息技術(shù),2010,12(4):110-117.

[4] 焦 柯,楊遠豐.BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016:9-10.

[5] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的公告[EB/OL].http://www.mohurd.gov.cn/wjfb/201703/t20170322_231182.html,2016.

ResearchontheapplicationofBIMtechnologyinstructuraldesign

YangJinhui

(HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454150,China)

BIM(Building Information Modeling), BIM technology as a Computer Aided Design(CAD) another technological change, greatly improving the efficiency of the construction industry design. However, the work of BIM technology and structure design has not been effectively integrated at the present stage. Through the definition and characteristics of BIM technology, this paper points out the shortcomings of BIM technology in the application of structure, and gives some suggestions for future research.

BIM, structural design, application

TU318

A

1009-6825(2017)27-0043-02

2017-07-17

楊金輝(1992- )，女，在讀碩士