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

智 慧

(山西建筑工程有限公司，山西 太原 030000)

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

智 慧

(山西建筑工程有限公司，山西 太原 030000)

闡述了我國建筑設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，介紹了BIM技術(shù)的概念，并結(jié)合其特點(diǎn)分析了其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用，以具體工程為例探討了在應(yīng)用過程中存在的問題，指出BIM技術(shù)的應(yīng)用保證了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性、安全性。

建筑結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)

0 引言

工程項(xiàng)目的建設(shè)逐年增多，在工程建設(shè)中，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是進(jìn)行工程項(xiàng)目的第一步，對(duì)于建筑工程來講，有一個(gè)好的設(shè)計(jì)工程就已經(jīng)成功了一半。對(duì)于建筑設(shè)計(jì)而言，BIM技術(shù)的使用更加能夠提高建筑的安全性、舒適性以及設(shè)計(jì)的先進(jìn)性，將建筑設(shè)計(jì)與新型技術(shù)結(jié)合起來是我國建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的大趨勢。

1 BIM技術(shù)概述

BIM全稱為Building Information Modeling，即建筑信息模型。BIM基于工程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，利用CAD進(jìn)行建模，將工程的各項(xiàng)真實(shí)信息通過模型轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，從而在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行對(duì)工程的調(diào)試。模擬，因其具有可視化，可計(jì)算、可模擬、可出圖等優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用范圍極其廣泛，BIM可以貫穿工程建設(shè)的整個(gè)周期，其特有的優(yōu)勢正好適用于建筑設(shè)計(jì)，根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范要求有針對(duì)性的對(duì)全工程的各個(gè)階段進(jìn)行深層的、全面的分析，對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行直觀的、全方位的描述與體現(xiàn)，以全局的眼光來對(duì)建筑工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并給出多種解決方案，并且可以對(duì)多種方案進(jìn)行各自建模，充分進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在可視化的前提下選擇出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案[1]。BIM所具有的功能決定了其對(duì)于建筑設(shè)計(jì)具有十分重要的作用。

2 我國建筑設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

我國有許多令人驚嘆的建筑設(shè)計(jì)，但縱觀建筑設(shè)計(jì)行業(yè)總體，仍然有不可避免的問題出現(xiàn)。

2.1 數(shù)據(jù)收集困難

我國工程建設(shè)多為比較大的項(xiàng)目工程，工程時(shí)間、空間跨度都比較大，數(shù)據(jù)收集比較困難而且所需周期較長，并且期間數(shù)據(jù)波動(dòng)、變化較大，因此其數(shù)據(jù)收集較為困難且耗時(shí)較長。

2.2 數(shù)據(jù)分享困難

建筑設(shè)計(jì)是建筑工程的前提，施工是在建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此建筑設(shè)計(jì)要綜合建筑工程的整體來進(jìn)行分析，需要各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)支持，但是工程中各個(gè)單位的聯(lián)系較少，合作不緊密，導(dǎo)致數(shù)據(jù)共享困難，并且由于缺乏系統(tǒng)的工程數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)無法及時(shí)收集匯總，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法及時(shí)對(duì)外公開，數(shù)據(jù)在內(nèi)部的共享會(huì)有一定的困難[2]。

2.3 數(shù)據(jù)分析能力較弱

目前，我國的數(shù)據(jù)分析僅僅在平面上推廣運(yùn)行，但是無法滿足不同時(shí)間空間跨度的數(shù)據(jù)分析。對(duì)于建筑設(shè)計(jì)而言，得不到全面的信息，其設(shè)計(jì)需要隨時(shí)修稿，難以給出完整的設(shè)計(jì)方案。

2.4 建筑設(shè)計(jì)模式化嚴(yán)重

我國建筑的外觀與用途一直延續(xù)著老的模式，外觀設(shè)計(jì)單一、功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單一，不適應(yīng)于現(xiàn)代用戶的追求與時(shí)代的發(fā)展。目前，由于人們審美功能的普遍提高，對(duì)于傳統(tǒng)的外觀設(shè)計(jì)已經(jīng)得不到滿足，另外由于現(xiàn)代各種信息大融合，對(duì)于建筑的要求已經(jīng)不僅僅是單一要求，例如商店與電影院結(jié)合、住宅與健身房結(jié)合。因此建筑設(shè)計(jì)要突破固有模式，打造新型的設(shè)計(jì)模式。

3 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

前文提到BIM技術(shù)具有的多種功能使其在建筑設(shè)計(jì)中發(fā)揮了巨大的作用，下面具體介紹一下。

1)構(gòu)建模型。

BIM技術(shù)利用三維模型，使建筑設(shè)計(jì)由傳統(tǒng)的平面圖紙轉(zhuǎn)化為立體模型，更加直觀的向人們?nèi)轿坏恼宫F(xiàn)建筑工程的實(shí)際。在設(shè)計(jì)初期構(gòu)建模型，向用戶展示，得到反饋后，結(jié)合反饋后的數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行進(jìn)一步的修改。其修改方面快速，可以隨時(shí)將修改后的模型傳達(dá)給用戶，直到滿意為止。而且有些技術(shù)更加先進(jìn)的BIM技術(shù)，可以構(gòu)建動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)模型，更加全面、生動(dòng)的展現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的特色，給用戶最直觀的設(shè)計(jì)體驗(yàn)[3]。

2)參數(shù)分析。

在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)有大量的數(shù)據(jù)按照傳統(tǒng)的方式，統(tǒng)計(jì)、整合、分析數(shù)據(jù)需要大量的時(shí)間而且易出差錯(cuò)，在前期的數(shù)據(jù)分析耗費(fèi)大量的時(shí)間，使整個(gè)建筑工程所需的時(shí)間延長，損耗人力物力與資金。利用BIM技術(shù)后，其可以將建筑設(shè)計(jì)有關(guān)的數(shù)據(jù)信息整合成一個(gè)數(shù)據(jù)庫，因其具有自動(dòng)化算量方法，只需輸入數(shù)據(jù)，BIM系統(tǒng)便可以自動(dòng)的完成數(shù)據(jù)整合與構(gòu)件扣減運(yùn)算，將工程人員從復(fù)雜繁瑣的工程數(shù)據(jù)中解放出來，提高運(yùn)算效率，并且可以很大程度的保證運(yùn)算的精確率。在建設(shè)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，只需對(duì)數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，其構(gòu)建模型也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化[4]，既提高了工程設(shè)計(jì)的效率又可以確保建筑設(shè)計(jì)各方面數(shù)據(jù)得到及時(shí)有效的更新，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的數(shù)字化。

3)鋼結(jié)構(gòu)建模。

目前大多數(shù)的建筑物內(nèi)部采用鋼結(jié)構(gòu)，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部連接點(diǎn)是保證建筑質(zhì)量的重要因素，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)連接既是重點(diǎn)也是一直困擾設(shè)計(jì)人員的難點(diǎn)。BIM技術(shù)具有數(shù)據(jù)共享的特點(diǎn)，可以使內(nèi)部結(jié)構(gòu)所使用到的螺栓間距和數(shù)量得到好的控制，設(shè)計(jì)人員只需利用BIM對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，就可以將內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)展示出來，解決了內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息傳達(dá)不完全的困難。

BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程管理是目前的一大趨勢，針對(duì)于BIM技術(shù)特有的優(yōu)勢與目前工程造價(jià)所需要的項(xiàng)目參數(shù)來分析。

4 建筑設(shè)計(jì)中BIM應(yīng)用的具體實(shí)例

1)項(xiàng)目樣板方面。

結(jié)合BIM技術(shù)完善項(xiàng)目樣板，首先將項(xiàng)目樣板中的線型、比例、符號(hào)與字號(hào)確定好，避免將數(shù)據(jù)信息輸入BIM技術(shù)軟件后重復(fù)修改，浪費(fèi)時(shí)間與工作效率。

2)結(jié)合實(shí)際情況選材。

根據(jù)建筑施工地的地質(zhì)、用戶要求等選擇好適合的建筑用材。在實(shí)際的施工建設(shè)中，工程建設(shè)會(huì)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行必要的調(diào)整，利用BIM技術(shù)構(gòu)建三維模型后，在工程計(jì)劃調(diào)整時(shí)，只需在模型中做出相應(yīng)的調(diào)整，就可以將工程的變化通過軟件分析直觀的顯示出來，十分便捷，并且具有很高的準(zhǔn)確性。

3)其內(nèi)部構(gòu)件澆筑。

建筑的基本結(jié)構(gòu)如柱子、梁等，是建筑的基本，決定著建筑的質(zhì)量安全，通過BIM技術(shù)結(jié)合其各自的功能充分分析其數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)好結(jié)構(gòu)構(gòu)件，確保其能充分發(fā)揮出經(jīng)濟(jì)效應(yīng)并且能最大程度的保證各個(gè)部件之間不相互影響[5]。

4)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

建筑的基本框架是鋼筋混凝土，傳統(tǒng)意義上，鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)方式是平面化的，不利于對(duì)其進(jìn)行檢測與考量。BIM技術(shù)將平面化的表現(xiàn)方法立體化，全方位、多角度的展示鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，突出其設(shè)計(jì)核心，提取有效數(shù)據(jù)信息，從根本上提高工程質(zhì)量。

北京“鳥巢”、武漢中心、天津117大廈的建筑設(shè)計(jì)運(yùn)用了BIM技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了建筑造型上的突破，更是實(shí)現(xiàn)了建筑的多功能設(shè)計(jì)，將復(fù)雜的設(shè)計(jì)通過3D/5D建模呈現(xiàn)出初步的設(shè)計(jì)理念，之后根據(jù)工程進(jìn)展中遇到的問題進(jìn)行調(diào)整，最終完成具有價(jià)值的建筑設(shè)計(jì)。

5 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用中的問題

BIM系統(tǒng)是利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的，對(duì)于被輸入的數(shù)據(jù)信息與設(shè)計(jì)人員下達(dá)的指令來進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與篩選構(gòu)建模型，因此其本身并沒有偵查錯(cuò)誤的功能，因此設(shè)計(jì)人員要保證模型設(shè)計(jì)的合理性，并對(duì)BIM自動(dòng)生成的模型與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行認(rèn)真的核查。

一般來說，在設(shè)計(jì)時(shí)要確保模型的無縫銜接，BIM系統(tǒng)對(duì)于簡單的、符合標(biāo)準(zhǔn)要求的構(gòu)件可以很好的構(gòu)建模型，實(shí)現(xiàn)多種模型之間的連接，但是對(duì)于復(fù)雜程度高、不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的構(gòu)件，BIM系統(tǒng)在進(jìn)行構(gòu)建模型時(shí)會(huì)丟失大量的數(shù)據(jù)，在構(gòu)建模型時(shí)會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，導(dǎo)致模型之間無法實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，對(duì)工程質(zhì)量會(huì)有一定的影響。

6 結(jié)語

建筑行業(yè)成功引入BIM技術(shù)是十分具有價(jià)值意義的，不僅符合當(dāng)前號(hào)召科技創(chuàng)新的基本國情，而且對(duì)于建筑設(shè)計(jì)來講如虎添翼，有效的解決我國建筑設(shè)計(jì)存在的難點(diǎn)，又為新時(shí)代的建筑設(shè)計(jì)開創(chuàng)了新模式，降低了建筑設(shè)計(jì)的成本，節(jié)約了工程的前期投入，可以將更多的資金投入到工程建設(shè)中，更加確保建筑工程的質(zhì)量安全。另外，BIM技術(shù)的引進(jìn)也對(duì)建筑設(shè)計(jì)從業(yè)人員有了更加嚴(yán)格的要求，培養(yǎng)建筑設(shè)計(jì)人員以全局的眼光看待建筑設(shè)計(jì)，掌握更多的高新技術(shù)，緊跟現(xiàn)代科技發(fā)展的步伐，將新技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)化、數(shù)字化、新型化，滿足不同用戶的需求。我國建筑行業(yè)中BIM技術(shù)的引用正處于起步階段，離不開各方面的支持與認(rèn)可。在充分認(rèn)識(shí)到BIM技術(shù)對(duì)于建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的重要性之后，我國的建筑設(shè)計(jì)發(fā)展會(huì)邁向一個(gè)新的臺(tái)階。

[1] 張 超.探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2016(27):95-96.

[2] 彭寶瑩,楊志杰,李 娜.淺析BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].四川水泥,2015(5):197.

[3] 游子健.淺析BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].江西建材，2016(22):47.

[4] 吳 靖.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的合理應(yīng)用[J].江西建材,2015(22):13.

[5] 李 軾,王科亮,劉 媛.探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].江西建材,2015,14(3):34.

OnapplicationofBIMtechniqueinarchitecturalstructuraldesign

ZhiHui

(ShanxiArchitecturalEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030000,China)

The paper illustrates the architectural design and status in China, introduces the concept for the BIM technique, analyzes its application of the design field of the architectural structure by combining with its features, and points out the application of BIM technique ensures the architectural design to be reliable and safe.

architectural structure, structural design, BIM technique

TU318

：A

1009-6825(2017)24-0041-02

2017-06-12

智 慧(1983- )，男，工程師