基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究

曹可

摘要：在社會(huì)普遍運(yùn)用信息技術(shù)生產(chǎn)生活的背景下，工程領(lǐng)域也積極引入了信息化技術(shù)，并在上世紀(jì)九十年代，便在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中融入計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)效率及質(zhì)量的有效提升。BIM技術(shù)作為建筑領(lǐng)域中一項(xiàng)新的計(jì)算機(jī)技術(shù)，其出現(xiàn)及應(yīng)用，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了新的路徑，有效推進(jìn)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化發(fā)展。本文就基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究分析。

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

中圖分類(lèi)號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2016）22-0088-01

前言

在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展中，我國(guó)各地區(qū)建筑行業(yè)飛速發(fā)展，建筑建設(shè)項(xiàng)目隨處可見(jiàn)。而很多建筑項(xiàng)目在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，仍選用原本的建筑方法，通過(guò)二維表現(xiàn)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，依靠人工進(jìn)行計(jì)算和修改，設(shè)計(jì)效率嚴(yán)重減低，且極易因人工失誤而出現(xiàn)各類(lèi)問(wèn)題，影響建筑項(xiàng)目的建設(shè)，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工作人員還應(yīng)注重BIM技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段以及與建筑項(xiàng)目其他環(huán)節(jié)信息的良好溝通，從而提高整體建筑工程項(xiàng)目建設(shè)水平的提升。

1BlM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM即建筑信息模型，是基于三維數(shù)字技術(shù)的一種計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠依據(jù)相應(yīng)的工程數(shù)據(jù)，構(gòu)建工程數(shù)據(jù)模型，并在工程項(xiàng)目建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用。BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用，能夠有效提高設(shè)計(jì)效率及質(zhì)量。傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方式中，設(shè)計(jì)圖所展示的信息隨意性較大，且及時(shí)性相對(duì)較差，容易出現(xiàn)重復(fù)工作的情況。而B(niǎo)IM的運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑全面數(shù)據(jù)的展現(xiàn)，其具有動(dòng)態(tài)更新管理的功能，不僅能夠確保所有建筑數(shù)據(jù)的充分展現(xiàn)，同時(shí)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)更新，對(duì)模型進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，大大提高的工作效率及工作質(zhì)量。

同時(shí)，BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑設(shè)計(jì)模型的充分還原，避免人工失誤。在原有的二維技術(shù)應(yīng)用中，缺乏建筑高度、方向等信息，空間性難以表達(dá)。設(shè)計(jì)人員僅依靠自身空間想象力也難以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑模型的充分還原。而B(niǎo)IM的運(yùn)用，則實(shí)現(xiàn)了建筑模型的三維可視化，模型數(shù)據(jù)十分全面，工作人員能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行全面的檢查，更容易發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題，并進(jìn)行及時(shí)處理。且信息技術(shù)的運(yùn)用，也有效避免了因人工主觀(guān)意識(shí)而造成的錯(cuò)漏問(wèn)題，確保了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

2.1建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程構(gòu)建

BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)3D設(shè)計(jì)，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑信息在三維空間中的有效體現(xiàn)，而在這一過(guò)程中，工作人員應(yīng)先實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程的構(gòu)建。

在建筑方案階段，結(jié)構(gòu)工程師需要與建筑工程師進(jìn)行充分溝通，從建筑功能、結(jié)構(gòu)力學(xué)等方面，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并運(yùn)用BIM技術(shù)展示設(shè)計(jì)結(jié)果，與各專(zhuān)業(yè)工程師對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整。在初步設(shè)計(jì)階段，工作人員可以將建筑相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到BIM軟件的新建結(jié)構(gòu)樣板中，從而構(gòu)建三維立體模型。隨后，工程師通過(guò)在平面結(jié)構(gòu)中對(duì)構(gòu)件進(jìn)行布置以及在相應(yīng)建筑模型中的檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免構(gòu)件碰撞沖突情況。并在結(jié)構(gòu)模型完成后，運(yùn)用有限元件分析軟件進(jìn)行試算，運(yùn)用BIM數(shù)據(jù)交換接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的直接轉(zhuǎn)換、更新和修改，避免重復(fù)建模，提高模型更新速度。在施工圖階段，工作人員需要將設(shè)計(jì)內(nèi)容反映到二維圖紙上，運(yùn)用BIM軟件中的平面視圖轉(zhuǎn)換功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工圖的轉(zhuǎn)換。而在后期圖紙變動(dòng)中，仍然在三維圖形中進(jìn)行變更，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所有視圖構(gòu)件的修改。

2.2基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

以某建筑項(xiàng)目為例，其高度在98米，總面積在32129平方米，地下一層為地下車(chē)庫(kù)，地上建筑中1-4層為商場(chǎng)，5層及以上為住宅樓。其結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件主要為框架柱、剪力墻、框支柱等。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，工作人員應(yīng)運(yùn)用BIM軟件，選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)樣板文件，并構(gòu)建相應(yīng)的建筑模型，對(duì)軸網(wǎng)、標(biāo)高、構(gòu)建組等進(jìn)行創(chuàng)建，并合理布置梁、混凝土柱等。隨后，對(duì)結(jié)構(gòu)板進(jìn)行構(gòu)建，并對(duì)所構(gòu)建模型進(jìn)行檢查。通過(guò)調(diào)節(jié)視圖顯示樣式，工作人員便能夠獲得相應(yīng)的模板圖，并將其及相應(yīng)數(shù)據(jù)導(dǎo)人到Etabs等專(zhuān)業(yè)軟件中，即開(kāi)展結(jié)構(gòu)模態(tài)分析以及振型分解反應(yīng)譜法分析工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樓層剪力、樓層平均位移等的對(duì)比分析，最終設(shè)計(jì)出科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。通過(guò)BIM技術(shù)的運(yùn)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)建模以及抗震分析的合理分工，同時(shí)也能夠借助其高精度、高可視化程度等優(yōu)勢(shì)，提升設(shè)計(jì)效率。

2.3基于BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的碰撞分析

有效的碰撞分析能夠減少設(shè)計(jì)變更，降低工程成本。而B(niǎo)IM在碰撞分析中的運(yùn)用，則實(shí)現(xiàn)了信息的充分共享和協(xié)同設(shè)計(jì)，能夠?qū)⒔ㄖ袕?fù)雜的空間幾何關(guān)系充分展現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)有效的碰撞分析檢查。

例如在某高度為25米、總面積在17953平方米的通信機(jī)房設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用了BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞分析。通過(guò)直接在建筑模型上對(duì)構(gòu)件進(jìn)行布置，從而獲取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，工程師通過(guò)連接文件，對(duì)設(shè)備及管線(xiàn)進(jìn)行布置，并通過(guò)對(duì)中心文件修改狀態(tài)的監(jiān)控，及時(shí)獲取相應(yīng)的變動(dòng)情況。在碰撞分析中，運(yùn)用BIM技術(shù)構(gòu)建了建筑模型，并在碰撞檢查中及時(shí)發(fā)現(xiàn)了設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。工作人員立即對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，從而避免了后續(xù)施工中的圖紙變更等問(wèn)題，大大節(jié)省了工程成本。由此可見(jiàn)，BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用是行之有效的，還需要工作人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中加強(qiáng)運(yùn)用。

3結(jié)論

BIM是當(dāng)前建筑領(lǐng)域中運(yùn)用較為廣泛的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分利用其高效率、高精確度、高可視化的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，并通過(guò)碰撞檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)問(wèn)題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和調(diào)整，充分保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，推進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。