建筑結(jié)構(gòu)設計中BIM技術(shù)的應用

武松潔

（北京中聯(lián)環(huán)建文建筑設計有限公司 北京 100101）

摘要：城市建設發(fā)展中的亮點便是建筑工程的建設，在一個城市的建筑群體中，有富含現(xiàn)代元素、國際元素的新型建筑，有傳承古老元素、追尋古代特色的仿古建筑，有高聳如云的高層建筑，有節(jié)約空間的地下建筑，這些人們所看到的一個個宏偉的建筑，都離不開最初的結(jié)構(gòu)設計這項重要工作，在現(xiàn)今的結(jié)構(gòu)設計中，設計人員通用的一款軟件便是BIM軟件，這款軟件是對所建造物進行三維模擬的關(guān)鍵軟件，也就是基于數(shù)據(jù)化的BIM技術(shù)，這項技術(shù)涵蓋了可模擬、可出圖等八大方面的優(yōu)點，在下文中就對這項技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設計中的具體應用展開分析，以供參考。

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

引言

BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中具有相當廣泛的用途，比如說，施工人員常用的施工圖紙只是采用線條的形式對每一個建造構(gòu)建的平面表達，像現(xiàn)今社會這種形形色色、復雜各異的造型如果但是靠平面表達來進行人工想象的形式肯定是不夠用的，所以在這種情況下就可以采用BIM技術(shù)將各項數(shù)據(jù)擬建成一副三維的效果圖，既方便了設計人員的設計工作，也對施工單位的施工開展構(gòu)成了很大的幫助。下文首先介紹了BIM技術(shù)的基本特點，然后對具體應用做出分析。

1 BIM技術(shù)基本概述

1.1基本特點分析

BIM技術(shù)是將與建筑設計相關(guān)的各方面的參考數(shù)據(jù)進行數(shù)字信息化的模擬，是對計算機及數(shù)字信息化技術(shù)的融合應用?，F(xiàn)今一個建筑工程項目的各個環(huán)節(jié)中都需要用到BIM技術(shù)，首先是借助BIM技術(shù)幫助設計師完成建筑的設計工作，其次是借助BIM技術(shù)幫助建造師完成數(shù)據(jù)信息的造價工作，然后是借助BIM技術(shù)幫助設計單位、施工單位與客戶之間實現(xiàn)有效的溝通，避免在后期的施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)設計變更、施工變更的事件，進而避免了錯誤的發(fā)生率、避免重復勞力事件，節(jié)約施工成本和縮短施工時間。現(xiàn)今的BIM技術(shù)已經(jīng)完全實現(xiàn)了3D、4D乃至是5D的數(shù)據(jù)建模，未來還有可能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多維建模，在數(shù)據(jù)建模過程中，可以集合有關(guān)工程的產(chǎn)品信息和專業(yè)信息，其中還包括非構(gòu)件對象，如環(huán)境和運維要求等狀態(tài)信息，使用這些高度細化的信息都有利于完善建筑結(jié)構(gòu)設計工作。

1.2技術(shù)難點分析

當然，BIM技術(shù)的發(fā)展和使用也并非是十分順利和一勞永逸的，在現(xiàn)實的應用中也會出現(xiàn)大大小小的問題，這就對后期的成果作品產(chǎn)生了一些影響，關(guān)于技術(shù)實施的難點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先是BIM技術(shù)至今仍有不成熟、還在不斷摸索的東西，比方說BIM技術(shù)的應用尚沒有完善的體系標準作為依據(jù)，在應用規(guī)范上也是沒有完善且具有權(quán)威性的，所以因為這些不完善、不統(tǒng)一的問題使得BIM技術(shù)在信息交換時出現(xiàn)了很多兼容性的問題；其次是雖然BIM技術(shù)的應用對于建筑結(jié)構(gòu)的設計人員來說有很大的幫助，但是從時間方面考慮的話，這種設計方式所花費的時間比傳統(tǒng)施工圖紙的設計時間要多很多；然后是因為采用BIM技術(shù)時，不同的設計環(huán)節(jié)采用的設計標準也是不同的，這就使得建筑結(jié)構(gòu)的在設計交付時會出現(xiàn)很多問題；最后是目前我國在BIM技術(shù)的應用中沒有一個統(tǒng)一的準則，所以很多時候沒有強制性的標準要求，在一些建筑的設計中國沒有強制進行BIM的技術(shù)管理，許多的設計院也都是先經(jīng)過二維的圖紙設計，然后再利用BIM軟件進行翻版，所以若是討論BIM技術(shù)對工程最終帶來的收益的話，目前是無法確定的。

2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設計中的具體應用分析

2.1 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)和場地分析工作中的使用

建筑所在地的地質(zhì)情況、水文情況等環(huán)境情況都會對建筑結(jié)構(gòu)設計合理性產(chǎn)生影響，設計人員在實際工作當中將地理信息系統(tǒng)和BIM技術(shù)結(jié)合使用，能夠在計算機虛擬環(huán)境當中制作虛擬工程模型，從而能夠全方位、多層次地分析建筑工程所在地的環(huán)境特征以及其他條件，保證建筑建設地點的合理性，從而為建筑結(jié)構(gòu)和建筑所在地的有效適應性打下基礎，為整個建筑結(jié)構(gòu)設計工作合理性提供保證。

2.2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)性能分析當中的使用情祝

建筑結(jié)構(gòu)設計工作并不是單純地將建筑的各個部分排列到一起，而是需要采取專業(yè)措施將建筑的各個部分進行有機組合，保證整個建筑的整體性，為整個建筑結(jié)構(gòu)的抗震性、穩(wěn)定性以及安全性提供保證，使建筑的各項性能都能滿足國家的標準。通過分析，傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)性能分析需要耗費企業(yè)大量的人力、物力、財力，并且使用傳統(tǒng)方法獲得的分析結(jié)果的誤差較大，從而對建筑結(jié)構(gòu)性能的可靠性產(chǎn)生負面影響。設計人員應該合理使用BIM技術(shù)進行建筑性能分析，通過計算機建立相應的虛擬模型，然后將建立的模型的相關(guān)數(shù)據(jù)導入到相應的軟件當中，就能夠高質(zhì)量的完成分析工作，工作人員可以根據(jù)分析結(jié)果來對建筑結(jié)構(gòu)設計方案進行更正，為建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量提供保證。BIM技術(shù)對建造前期各專業(yè)的模擬，可以快速直觀的發(fā)現(xiàn)各專業(yè)的沖突問題。如下圖的建筑與結(jié)構(gòu)沖突案例：西立面三層部分外窗，與三層結(jié)構(gòu)圖梁出現(xiàn)交錯情況，無法開啟和使用，與設計協(xié)調(diào)后，取消此處外窗。

2.3 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同當中的使用情祝

設計人員通過使用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程數(shù)據(jù)的交流共享，這包含以下兩個主要方面：其一，使用建筑工程中間數(shù)據(jù)文件，完成異地不同設計軟件進行模型設計時需要的相應數(shù)據(jù)和信息；其二，為了保證BIM技術(shù)應用的有效性，設計人員可以建立中性數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)不同專業(yè)間的數(shù)據(jù)傳遞和共享，將建筑工程項目當中的各個專業(yè)有效地結(jié)合到一起，設計人員能夠同時使用同一的處理平臺進行規(guī)范的數(shù)據(jù)處理，保證信息系統(tǒng)內(nèi)部的暢通性。BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的交流和共享，在此基礎上上能夠為建筑結(jié)構(gòu)設計工作提供保證。

2.4 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)建模當中的使用情況

根據(jù)調(diào)查，我國目前的建筑工程中會有較大數(shù)量的大跨度建筑物，大跨度建筑物的結(jié)構(gòu)形式主要是鋼結(jié)構(gòu)，在進行鋼結(jié)構(gòu)建模時工作人員應該著重處理好結(jié)構(gòu)連接、加強布置等多個方面的難點，鋼結(jié)構(gòu)在設計中需要涉及到梁柱連接、梁梁連接等多種連接形式，所以在設計中往往需要根據(jù)梁的高度，來將各個連接件進行專項設計并將其參數(shù)化。在實際建筑工程當中使用BIM技術(shù)能夠利用參數(shù)共享，有效控制螺栓的數(shù)量和間距，設計人員只需要對BIM系統(tǒng)中的參數(shù)進行調(diào)節(jié)就能夠形成新的連接部件，設計人員只需要繪制出加強件、連接件的大樣圖便能加強這兩個部分的設計質(zhì)量，鋼結(jié)構(gòu)施工人員只需要對相應位置設計進行參考，就能夠準確地確定加強件、連接件的位置，為鋼結(jié)構(gòu)的設計質(zhì)量提供保證。

2.5 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)可視化工作當中的使用情況

在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計工作中，設計人員主要使用CAD進行設計繪圖，這種方式不能給用戶提供詳細的建筑結(jié)構(gòu)信息。在建筑結(jié)構(gòu)設計初始階段使用BIM技術(shù)就能夠建立出實體的建筑結(jié)構(gòu)模型，為用戶準確認識和理解建筑結(jié)構(gòu)提供保證。如圖1所示為可視化劃分示例，大多數(shù)建筑工程項目的結(jié)構(gòu)設計工作都可以使用BIM技術(shù)來完成，BIM技術(shù)的使用能夠進行建筑結(jié)構(gòu)的動態(tài)演示，能夠使用戶更加直觀地觀測整個建筑結(jié)構(gòu)的各種參數(shù)，為設計單位建筑結(jié)構(gòu)設計方案的最優(yōu)化選擇提供方法。并且設計單位還能夠及時發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設計方案中存在的問題，并且積極采取措施進行解決。

3 BIM技術(shù)的未來

BIM的未來需要時間的磨合。聯(lián)合國的預測數(shù)據(jù)顯示，預計在2030年中國城市總?cè)丝跁^10億。為了實現(xiàn)中國人的城市夢，國家將必須建造大規(guī)模的城市空間、運輸系統(tǒng)、道路網(wǎng)和解決隨之帶來的能源危機。先進的BIM理念和解決方案是中國建筑行業(yè)的高效手段，BIM將面臨新的挑戰(zhàn)，BIM將同國內(nèi)的建筑市場特色相結(jié)合，滿足國內(nèi)建筑市場的需求。

結(jié)束語

目前，BIM技術(shù)在我國建筑行業(yè)中的發(fā)展還是相當迅速的，此項技術(shù)目前正在逐漸成熟、逐步完善，慢慢地推動著我國建筑行業(yè)在現(xiàn)代化方面的進程發(fā)展，在此項技術(shù)現(xiàn)實的使用階段中，還會存在一些使用上的問題，這就要求使用人員也要不斷提升自身的知識水平，勇于解決其中的難題，在推廣BIM技術(shù)的同時，也要提升BIM技術(shù)的應用質(zhì)量，進而逐步提升建筑結(jié)構(gòu)設計的工作質(zhì)量。

參考文獻：

[1]玉軍. 簡述建筑結(jié)構(gòu)設計中的BIM技術(shù)應用[J]. 華東科技：學術(shù)版， 2015（8）：86-86.

[2]胡建祥， 蔣安. 淺析BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用[J]. 城市建設理論研究：電子版， 2015（19）.