BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析

王海

（天津方標(biāo)世紀(jì)規(guī)劃建筑設(shè)計有限公司 天津 300220）

摘要：BIM技術(shù)因其具有的直觀性、協(xié)同性以及關(guān)聯(lián)性逐漸被更多的應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，并且取得了良好的應(yīng)用效果。在建筑工程規(guī)模不斷加大背景下，工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜度也逐漸增加，BIM技術(shù)的應(yīng)用剛好可以應(yīng)對行業(yè)發(fā)展需求，綜合結(jié)構(gòu)、電氣、給排水、暖通空調(diào)等專業(yè)要求進(jìn)行綜合分析，促進(jìn)各專業(yè)間協(xié)同設(shè)計，通過三維可視化，來提高結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果的科學(xué)性，提高工程建設(shè)綜合效果。本文主要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了簡要的分析。

關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；BIM技術(shù)

1BIM的含義

BIM是動工之前，在電腦上模擬建造過程，以解決設(shè)計中的不足和真實結(jié)構(gòu)中可能存在的問題。這個模擬不是簡單的堆積木或俄羅斯方塊，而是帶有真實數(shù)據(jù)的，能夠真正反映現(xiàn)實問題的模擬。想要模擬一個建筑，不單模擬它的的建筑信息，結(jié)構(gòu)信息，地理信息也要一同納入，要做大量的運算來分析。建筑信息模型是就是用建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，并且通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。

BIM技術(shù)應(yīng)用為載體的項目管理信息化，它的優(yōu)點是能夠提升項目生產(chǎn)效率、提高建筑質(zhì)量、縮短工期、降低建造成本等。BIM模型可以作為二次渲染開發(fā)的模型基礎(chǔ)，提高了三維渲染效果的精度與效率，給業(yè)主更為直觀的宣傳介紹，提升中標(biāo)幾率。同時可以作為開發(fā)的模型基礎(chǔ)，提高精度和效率，讓宣傳的力度更好、效果更佳。

BIM數(shù)據(jù)庫的建立，可極為準(zhǔn)確地快速計算出工程所需完成的總量，提高結(jié)構(gòu)預(yù)算的精度與效率。BIM數(shù)據(jù)庫也可以快速地提供所需支撐的項目各條線管理所需的數(shù)據(jù)信息，這樣就可行之有效地提升建筑結(jié)構(gòu)管理的效率。BIM技術(shù)能自動計算工程實物量，精確計劃，這樣就能夠減少浪費。在新形勢下，大量的建筑結(jié)構(gòu)企業(yè)很難實現(xiàn)精細(xì)化管理，因為它的工程數(shù)據(jù)量大，沒有辦法快速準(zhǔn)確地獲得到計劃，但BIM技術(shù)的出現(xiàn)就可以快速并且準(zhǔn)確地獲得工程基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，為建筑結(jié)構(gòu)企業(yè)制定精密的計劃，大大減少了人力、物力以及資源的浪費。

2BIM技術(shù)的特性

2.1信息集成

BIM技術(shù)一個很大的特點是對于各個方面的信息進(jìn)行整合，一方面是對整個設(shè)計過程方面的數(shù)據(jù)整理，另外一方面是對設(shè)計信息方面的整理。在數(shù)據(jù)建模工程中，我們必須把握住每一道工序都有其實踐的可行性并且能夠保證整個建模的有序進(jìn)行。計算機主要是有三個維度，利用多個幾何信息建立信息模型，我們無法忽視的是，在建筑結(jié)構(gòu)中所使用的建筑材料，他們各個連接結(jié)構(gòu)中的尺寸，以及建筑過程中所用的構(gòu)件數(shù)量等等，這些需要再數(shù)據(jù)建模時奠定一定的基礎(chǔ)，從過去傳統(tǒng)的CAD制圖，到現(xiàn)在逐漸使用的BIM技術(shù)，我們可以明顯看到在設(shè)計上面的顯著進(jìn)步。

2.2可傳遞的工作過程

在整個建模過程中，BIM還有一個顯著的特點就是他的數(shù)據(jù)是可以相互傳遞相互統(tǒng)一。整個系統(tǒng)實現(xiàn)自動化的管理，當(dāng)工作人員更改其中一項數(shù)據(jù)時，無需在更改其他數(shù)據(jù)，也無需更新新的處理圖紙或者相關(guān)的鏈接，BIM技術(shù)會通過傳遞的功能讓受到影響的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行更改。這一項功能可以大大的降低了我們的設(shè)計工作人員的負(fù)擔(dān)，給他們的工作提高了效率的同時，也避免了一些不必要的錯誤。這也充分體現(xiàn)了BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的優(yōu)勢。

2.3相互合作

BIM技術(shù)是一種新型的在設(shè)計模式方面的系統(tǒng)，它有效的統(tǒng)籌了在設(shè)計、施工、業(yè)主等單位之間的高效溝通，并且為他們提供了很多具體實際意義的數(shù)據(jù)信息。眾所周知，三維模型的設(shè)置可以讓我們在多個層次中來根據(jù)自己所需進(jìn)行工作，而BIM技術(shù)利用自帶的自動檢測功能讓多個對象相互溝通和相互影響，這樣也充分的體現(xiàn)了協(xié)同合作協(xié)同設(shè)計的好處，這有利于我們的工作人員降低工程周期，并且還能提升整個設(shè)計的質(zhì)量，大大提高了項目的投資報酬率。

3BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1分析建筑結(jié)構(gòu)和場地

建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具備多種特點，如穩(wěn)固性、安全性等，如其缺少此方面特征，在投入到實際的應(yīng)用中后很可能會造成安全風(fēng)險隱患，因此需要確保建筑結(jié)構(gòu)的整體合理性，而若要達(dá)到這一目的，首先需要對場地、建筑結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行深入分析，因場地的實際情況也會影響到建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在分析場地方面，地理信息系統(tǒng)具有很好的作用，將BIM系統(tǒng)與之相連后，即可以完成對施工場地的模擬，并且建立其相應(yīng)的模型，之后根據(jù)模型對各個部分進(jìn)行篩選，從而確定最佳施工地點。

3.2分析建筑結(jié)構(gòu)性能

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計并不是簡單的將框架列出來，而是要使其具有美觀外表的同時，具有很強的抗震性，否則無法保證其長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，這與建筑質(zhì)量要求也需要相吻合。根據(jù)以往的工作經(jīng)驗可以知道，若要對建筑結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行分析，此過程不僅周期較長，并且需要耗費大量人力、物力，并且人在進(jìn)行分析時無法很好的保證質(zhì)量。因人會受到主觀意識影響，或因粗心等原因造成結(jié)果出現(xiàn)偏差，而利用BIM技術(shù)可以將其中包含的性能分析軟件的作用充分發(fā)揮出來，自動化的分析可以有效避免誤差情況的出現(xiàn)，并且在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)有不足之處時，也可以自行對其進(jìn)行校正。

3.3構(gòu)建整體結(jié)構(gòu)模型

建筑工程質(zhì)量如何直接受到建筑結(jié)構(gòu)的影響，若建筑結(jié)構(gòu)不夠科學(xué)合理，不僅無法保證整體工程的質(zhì)量，也會浪費更多的人力、物力和財力，因此在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)加強對此方面的重視。應(yīng)用BIM技術(shù)后，其可以幫助建立一個完善的建筑整體結(jié)構(gòu)模型，如其可以在梁、板、柱以及樓梯等方面提供有價值的信息，以墻體結(jié)構(gòu)構(gòu)件為例，可以針對相關(guān)流程進(jìn)行深入探討：①定義建筑實體；②定義墻體實體；③利用集合關(guān)聯(lián)實體進(jìn)行樓層實體和建筑實體的關(guān)聯(lián)。

3.4構(gòu)建關(guān)聯(lián)性結(jié)構(gòu)模型

關(guān)聯(lián)性結(jié)構(gòu)模型的建立相對較為復(fù)雜，并且需要注意的事項眾多，在進(jìn)行設(shè)計時，相關(guān)人員必須意識到各個個體間關(guān)聯(lián)性的重要性，并且將對稱性關(guān)聯(lián)方面的問題徹底解決。在應(yīng)用BIM技術(shù)后，相關(guān)人員可以其將建筑對稱性關(guān)聯(lián)和不對稱關(guān)聯(lián)更加直白的表現(xiàn)出來，如以洞口和墻體為例，洞口會依附于墻體實體之上，將洞口刪除時，墻體并不會消失，但若將墻體刪除，洞口也會隨之消失，與此可以看出，利用洞口關(guān)聯(lián)實體，可以建立洞口與墻體之間的關(guān)聯(lián)。

3.5構(gòu)建部分結(jié)構(gòu)模型

BIM模型擁有多重屬性，如最為常見的力學(xué)性能、成本以及材料等，如今大部分模型構(gòu)件對很多模型的應(yīng)用均有了獨特的要求，而IFC模型的廣泛性最佳，幾乎可以滿足所有的屬性要求。以墻體為例來定義關(guān)聯(lián)關(guān)系，IFC模式下的墻體主要包括結(jié)構(gòu)層、隔熱層以及外墻面等部分，而若要做好此方面工作，則需要：①定義材料屬性；②利用材料層集合使用實體、材料分層，并對其分別進(jìn)行定義；③利用材料關(guān)聯(lián)實體進(jìn)行墻體材料與墻體的關(guān)聯(lián)。部分結(jié)構(gòu)模型的建立情況如何對于整個工程而言也意義重大。

3.6應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)同

建筑工程的數(shù)據(jù)信息在BIM模型中會進(jìn)行實時更新，也會不斷增加、刪減相關(guān)信息，為了能夠使整個設(shè)計質(zhì)量不受影響，可以采取如下措施：①區(qū)域不同時應(yīng)進(jìn)行分別設(shè)計，避免在此過程中造成信息混亂的情況；②在整個模型中設(shè)置中性數(shù)據(jù)庫，如此一來即使再多設(shè)計者在進(jìn)行數(shù)據(jù)交流時也不會出現(xiàn)問題。在進(jìn)行協(xié)同處理時，其能夠?qū)⑺邢嚓P(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并通過統(tǒng)一平臺對該方面數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有足夠的協(xié)調(diào)性。

4結(jié)語

將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對提高設(shè)計效率和質(zhì)量具有重要意義。為充分發(fā)揮技術(shù)所具有的優(yōu)勢，需要利用其所具有的特點，做好結(jié)構(gòu)各個階段設(shè)計，保證最終方案的科學(xué)性。

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