BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用研究

劉建烽

摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和建筑行業(yè)的發(fā)展，我國的建筑業(yè)在經(jīng)濟活動中占到越來越大的比重，對國民經(jīng)濟的發(fā)展做出重要的貢獻。但是隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對建筑安全的要求也更高了，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計也越來越受到人們的關(guān)注。建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量和合規(guī)性決定了建筑使用的安全和壽命，對居民的人身財產(chǎn)安全有著重要的影響。目前在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中最常用的是BIM技術(shù)，本文就從BIM技術(shù)的相關(guān)技術(shù)應用出發(fā)，探討其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用。

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

建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑設(shè)計的基礎(chǔ)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的不同對建筑的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和安全性有著不同的體現(xiàn)，所以在建筑設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是其核心。我國的經(jīng)濟發(fā)展速度快，建筑行業(yè)的發(fā)展速度也很快，但是建筑業(yè)發(fā)展的時間還是很短的，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)理論和實踐方面都存在很多的問題，加上社會的發(fā)展給建筑設(shè)計提出了更高的要求和更加復雜的工作內(nèi)容，使得我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面出現(xiàn)瓶頸，給我國的建筑行業(yè)發(fā)展帶來很大的不便，因此我國引進了BIM技術(shù)，為我國的建筑設(shè)計工作提供了極大的便利，有效的提高了建筑設(shè)計的質(zhì)量和效率。

1、BIM技術(shù)概述

1.1BIM技術(shù)的內(nèi)涵

BIM（Building Information Modeling）是指建筑信息化模型或者建筑數(shù)字化模型，是一種創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工和管理方法，是21世紀出現(xiàn)的新概念，是信息技術(shù)發(fā)展到一定的階段后對建筑產(chǎn)業(yè)必然影響的產(chǎn)物。BIM技術(shù)是基于三維數(shù)字技術(shù)，通過特定的工具軟件將建筑內(nèi)的全部結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)進行參數(shù)數(shù)據(jù)的反映，對這些信息進行匯總，直觀地以三維可視化的技術(shù)和形式對建筑的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和修改，然后將修改確定過后的結(jié)構(gòu)方案應用于建筑的建造施工和管理，極大提高了建筑設(shè)計的質(zhì)量和效率。BIM技術(shù)的核心是將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)數(shù)據(jù)匯總進數(shù)據(jù)庫，由計算機的三維模型將數(shù)據(jù)中的信息數(shù)據(jù)進行直觀的反映，可以顯示出建筑的動態(tài)變化，從而對建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案進行及時的調(diào)整，從而提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率，提高設(shè)計的質(zhì)量。

1.2BIM技術(shù)的特點

1.2.1可視化

可視化是建筑設(shè)計中極為重要的特點，在建筑設(shè)計中起到重要的作用，最普遍的就是建筑圖紙的繪制，建筑的設(shè)計人員在進行設(shè)計時，想要知道設(shè)計的效果就要把設(shè)計方案畫出來，不能只是進行憑空想象；而在建筑進行施工時，建筑圖紙更是必不可少的，還要將設(shè)計方案中各個結(jié)構(gòu)參數(shù)進行詳細的標注。在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，由于結(jié)構(gòu)比較復雜，所以在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時的繪制工作也就比較復雜，難以對設(shè)計方案進行及時的呈現(xiàn)，但是BIM技術(shù)能夠輕松做到。BIM技術(shù)能夠通過三維立體實物圖的形式將以前的簡單線條設(shè)計方案立體呈現(xiàn)在人們的面前，在以前建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖都是專業(yè)團隊用線條進行繪制而成的，只是簡單的線條信息，但是BIM技術(shù)呈現(xiàn)出來的立體圖則是由構(gòu)件的信息自動生成的，能夠表現(xiàn)出各個構(gòu)件之間的互動性和反饋性，并達到可視化的效果，這樣在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時就能夠保證設(shè)計的合理性，使得整個建筑的施工和管理也變得可視。

1.2.2協(xié)調(diào)性

在建筑行業(yè)中協(xié)調(diào)性是極為重要的，因為在整個建筑的設(shè)計施工到管理是要多方面進行協(xié)調(diào)合作才能完成的，在建筑的建設(shè)過程中一旦出現(xiàn)問題也要各方面進行協(xié)商解決，尋找解決的方案，從而保證工程建設(shè)的質(zhì)量。在工程的建設(shè)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)某個設(shè)計的施工過程中由于各方?jīng)]有進行協(xié)商和討論，導致在施工中出現(xiàn)沖突和專業(yè)碰撞，這些問題嚴重影響了工程建設(shè)的進度和效率。在協(xié)調(diào)性方面，BIM技術(shù)有著極大的優(yōu)勢，在普通施工中，上述的情況都是在問題發(fā)生之后才能夠進行解決，但是BIM技術(shù)卻能夠在情況發(fā)生之前對可能出現(xiàn)的問題進行預測分析，通過構(gòu)建建筑的模型，將建筑中各個位置和系統(tǒng)的信息參數(shù)明確的標示出來，生成具體的協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)信息，從而加大的避免了建筑施工過程中的專業(yè)碰撞問題。

1.2.3模擬性

BIM技術(shù)的模擬性除了能夠模擬建筑物的模型，還能夠根據(jù)現(xiàn)實世界中的各種條件對對設(shè)計中各個項目進行具體的模擬，比如模擬自然界中的光照、電氣系統(tǒng)、節(jié)能和緊急疏散等情況，通過BIM技術(shù)中的各項技術(shù)和設(shè)備對施工方案和成本進行控制，而且還能夠?qū)Ω鞣N突發(fā)的狀況進行模擬，對建筑的功能和結(jié)構(gòu)進行全面的設(shè)計。

1.2.4優(yōu)化性

BIM技術(shù)在建筑的設(shè)計、施工和管理中的優(yōu)化工作發(fā)揮了極大的作用，BIM技術(shù)通過應用用幾何、物理等相關(guān)的專業(yè)知識構(gòu)建建筑的結(jié)構(gòu)模型，反映出結(jié)構(gòu)中的實準確信息內(nèi)容，給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化提供了保障。

1.2.5可出圖性

BIM技術(shù)在對建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時反映出建筑的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，通過對建筑設(shè)計方案的展示、模擬和優(yōu)化，為業(yè)主提供綜合管線圖、綜合結(jié)構(gòu)留洞圖和碰撞檢查偵錯報告及改進建議。

2、BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用流程

2.1構(gòu)建整體結(jié)構(gòu)模型

在對建筑的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，首先要對建筑的整體結(jié)構(gòu)建立一個模型，為建筑模型中的各個部件和結(jié)構(gòu)的模型建立和詳細描述提供基礎(chǔ)的框架，在此基礎(chǔ)上進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型的具體拓展和豐富。

2.2構(gòu)建部分結(jié)構(gòu)模型

在BIM模型中，主要包括建造信息、材料、成本、力學性能、幾何等多種屬性，在對建筑的結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建中，在做好整體模型的構(gòu)建，對構(gòu)件做好定義之后，再對構(gòu)件進行詳細、具體的模型構(gòu)建，對材料的屬性、構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、分層等進行詳細的分析和定義，然后利用材料關(guān)聯(lián)實體進行構(gòu)件之間的聯(lián)系。

2.3構(gòu)建關(guān)聯(lián)性結(jié)構(gòu)模型

在對建筑的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時要注意對建筑中各個構(gòu)件之間關(guān)聯(lián)性的構(gòu)建，通過BIM技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)中的各個部分的聯(lián)系進行直觀的反映，建筑結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的聯(lián)系一般分為對稱性和非對稱性兩種。非對稱性的關(guān)聯(lián)是指兩者之間存在主從關(guān)聯(lián)，兩個構(gòu)件之間的聯(lián)系不是相互的，比如說墻體和洞口之間的聯(lián)系，洞口依托墻體存在，墻體不存在則洞口不存在，但是洞口的存在與否對墻體是沒有影響的，二者之間的聯(lián)系是可以斷開的。但是對稱性的關(guān)聯(lián)是指二者之間存在對等的聯(lián)系，一方發(fā)生改變也會造成另一方隨之發(fā)生改變，比如建筑結(jié)構(gòu)中的各個支撐結(jié)構(gòu)，某一處發(fā)生改變，則與之相對的另一個結(jié)構(gòu)也會發(fā)生變化。

3、BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用

3.1場地分析

將BIM技術(shù)與地理信息技術(shù)相結(jié)合，可以對建筑的施工場地的現(xiàn)場情況和建筑物空間等進行建模，構(gòu)建相關(guān)的模型，從而在建筑規(guī)劃時對建筑的場地情況和施工條件等進行分析，為建筑的場地規(guī)劃和施工布局等進行合理的規(guī)劃和決策。

3.2建筑策劃

建筑策劃方面的應用主要是應用BIM技術(shù)對建筑設(shè)計中建筑的空間規(guī)劃和分析提供幫助，有效的節(jié)約建筑的使用空間、合理進行空間布局，節(jié)省建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時間，提高設(shè)計的效率。

3.3方案論證

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作不同的團隊會提出不同的方案，業(yè)主也會對建筑有其他的要求，但是在實際的施工中，哪一種方案更加適合、業(yè)主提出的條件能否適用于當前的設(shè)計，這些都要進行驗證，在這方面BIM技術(shù)能夠發(fā)揮出作用。通過BIM技術(shù)能夠?qū)⒏鞣N設(shè)計方案進行顯示和具體數(shù)據(jù)的評估，評估需要設(shè)計的空間，互動性強，對業(yè)主提出的要求能夠真實的反應并進行反饋，最終能夠幫助盡快達成設(shè)計方案和做出決策。

3.4可視化設(shè)計

工作人員通過BIM技術(shù)中的三維可視化工具進行設(shè)計，使得建筑的設(shè)計人員能夠通過三維的模式思考設(shè)計的方案，并將設(shè)計方案反映出來，使得設(shè)計人員和施工方、業(yè)主都能夠?qū)υO(shè)計方案有著直接的了解。

3.5協(xié)同設(shè)計

在建筑的施工中，協(xié)同作業(yè)是極為重要的，BIM技術(shù)的優(yōu)勢能夠使得建筑的建設(shè)和管理過程中的協(xié)同工作更加便捷，能夠極大避免專業(yè)碰撞等問題的出現(xiàn)，實現(xiàn)建筑過程中的最大綜合利益。

3.6性能分析

BIM技術(shù)在對建筑的設(shè)計方案進行可視化操作的同時也明確的標識出各個部分的詳細參數(shù)，這樣在進行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時就能夠根據(jù)設(shè)計方案的詳細參數(shù)對設(shè)計方案進行優(yōu)化和分析，使得建筑的性能最大。

4、結(jié)束語

我國的建筑行業(yè)隨著經(jīng)濟發(fā)展額加快而迅速發(fā)展，已經(jīng)成為當前我國重點產(chǎn)業(yè)之一，對人們的生活有著直接的影響，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計直接關(guān)系到建筑的規(guī)劃和質(zhì)量，從而影響人們的人身安全。BIM技術(shù)作為當前比較先進的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面有著明顯優(yōu)勢，所以在新時期促進建筑行業(yè)的發(fā)展，加強BIM技術(shù)的應用是極為重要的。

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