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

文/杜佳星 中鐵合肥建筑市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 安徽合肥 230001

1、引言

許多人認(rèn)為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是藝術(shù)的一種體現(xiàn)，其實(shí)許多建筑設(shè)計(jì)師也有這樣的想法，因此一些建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)常常只注重建筑的藝術(shù)性建筑的美感，對(duì)其它方面重視的較少，這種情況的存在，導(dǎo)致了許多建筑問題的出現(xiàn)，在這一問題上除了建筑設(shè)計(jì)師轉(zhuǎn)變自己的思想外還需要有一種手段將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行連通，既保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的美感藝術(shù)性，也能使其在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖形的不斷完善中保證建筑的質(zhì)量。而BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用就可以在一定程度上解決這一問題。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM模型所包含的內(nèi)容

2.1 構(gòu)件方面

BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)中具有非常重要的作用，其中內(nèi)容很豐富，包括構(gòu)建材料、幾何尺寸以及荷載等信息，這些信息能夠非常直觀的顯示出來(lái)，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員能夠隨時(shí)進(jìn)行使用和分享。尤其是在結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方面，BIM技術(shù)的使用，能夠快速和直接進(jìn)行構(gòu)件作用的判斷，將梁、板以及墻、柱等部分的信息進(jìn)行定義，同時(shí)能夠?qū)B接構(gòu)件做出更加合理的判定，這樣是為了更好的將其與節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匹配，這樣就能夠?qū)⑺⒛Ｐ偷男畔⑦M(jìn)行科學(xué)地分析、計(jì)算。

2.2 整體層次關(guān)系

使用BIM技術(shù)，必須要建模，而模型的構(gòu)件需要大量的信息數(shù)據(jù)，在虛擬的條件下，模型能夠非常正確完整將結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，為人們提供最合理、最具可行性的設(shè)計(jì)施工方案，同時(shí)，還可以緩解施工過程中所產(chǎn)生的突發(fā)問題，協(xié)調(diào)各部分施工之間的關(guān)系，BIM技術(shù)可以及時(shí)搜集并整理各種施工信息，并實(shí)現(xiàn)共享，施工人員以及技術(shù)人員在需要的時(shí)候可以隨時(shí)進(jìn)行查閱和使用，為建筑結(jié)構(gòu)整體分析計(jì)算提供更多依據(jù)。

3、BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

建筑行業(yè)的發(fā)展是國(guó)家發(fā)展所需要的，因而對(duì)建筑設(shè)計(jì)的要求變得更高了，建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用一些計(jì)算機(jī)軟件已經(jīng)成為了一種常態(tài)。我國(guó)建筑行業(yè)早在20世紀(jì)80年代就有了將計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用在建筑行業(yè)中的先河，但當(dāng)時(shí)大多是以cad方式來(lái)表現(xiàn)的，這種方式從一定程度上來(lái)說(shuō)是將手繪的圖形轉(zhuǎn)移到軟件之上，在準(zhǔn)確度上有了一定提升，但是實(shí)際效果不佳，而建筑行業(yè)發(fā)展的越快，這種方式就越不適用，因此在迫切的需求下BIM技術(shù)出現(xiàn)在建筑行業(yè)中，并為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了較大的幫助。

首先，在建筑方案的設(shè)計(jì)階段，這一階段主要注重建筑的格局以及美感。因而在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)整個(gè)建筑的功能、布局需求等進(jìn)行整體的分析，設(shè)計(jì)師在心中對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形成一個(gè)清晰的圖像，以BIM技術(shù)來(lái)輔助呈現(xiàn)，最終利用該軟件展示出一個(gè)三維立體效果圖，并通過這一圖形將設(shè)計(jì)師的理念等內(nèi)容都進(jìn)行呈現(xiàn)，最后建筑設(shè)計(jì)師再去與結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行溝通，看效果圖是否能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容，在雙方的協(xié)調(diào)之下將設(shè)計(jì)方案初步呈現(xiàn)出來(lái)。

其次，在初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案完成后需要對(duì)建筑中的細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，對(duì)這些細(xì)節(jié)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)也可以通過BIM技術(shù)對(duì)細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行處理，如水暖電熱等重點(diǎn)問題上，就需要運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步將初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙完善，同時(shí)形成一份合理的設(shè)計(jì)稿。針對(duì)這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題設(shè)計(jì)師可以按照以下三個(gè)方面來(lái)完成，一是對(duì)利用BIM技術(shù)對(duì)建筑模型進(jìn)行加載。建筑模型是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要以此來(lái)展開，以這樣的方式來(lái)進(jìn)行在一定程度上可以避免因不合理的設(shè)計(jì)影響了建筑美感以及實(shí)用性。筆者以獨(dú)立別墅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行舉例。一是，設(shè)計(jì)需要將結(jié)構(gòu)樣板的原件為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行，并要將建筑模型導(dǎo)入，在對(duì)這一數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入時(shí)，同時(shí)還需導(dǎo)入?yún)⒄漳Ｐ?，這樣能形成一定的對(duì)比，進(jìn)而有效的進(jìn)行設(shè)計(jì)。二是受力構(gòu)件的布置，我們常看到通過BIM技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)圖是通過三維立體的形式進(jìn)行呈現(xiàn)的，但這并不代表所有的內(nèi)容都是以三維立體形式存在的，其實(shí)對(duì)于結(jié)構(gòu)劃分就不是以三維立體形式存在的，它是在平面圖中被繪制出來(lái)的，因此這些構(gòu)件在立體圖中也會(huì)原樣呈現(xiàn)。BIM技術(shù)有較強(qiáng)的信息共享性，因此還可以利用這一技術(shù)將一些重要的信息，如構(gòu)件布置等內(nèi)容實(shí)時(shí)進(jìn)行傳送。有時(shí)一些模型之間會(huì)存在一定的沖突，這是一種比較常見的現(xiàn)象，針對(duì)這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的問題還可以選擇應(yīng)用BIM技術(shù)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，這樣就可以將這一問題有效解決。三是設(shè)計(jì)預(yù)算問題，通過一系列的方式將整體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行模型的構(gòu)建后，還需要進(jìn)行一個(gè)預(yù)算環(huán)節(jié)，也就是指將現(xiàn)有的模型結(jié)構(gòu)通過一定的方式合理的進(jìn)行預(yù)算設(shè)計(jì)，在預(yù)算過程中需要結(jié)合一些條件對(duì)整體的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析，例如利用幾何尺寸等。

最后是三維模型的顯示與檢查。建筑圖紙的設(shè)計(jì)在初步設(shè)計(jì)階段完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，還要注重其圖紙施工階段的設(shè)計(jì)，這一階段也需要采用BIM技術(shù)來(lái)進(jìn)行。第一需要將BIM技術(shù)設(shè)計(jì)下的初定模型在三維圖像上反應(yīng)出來(lái)，同時(shí)按照這一圖像內(nèi)容將其與實(shí)際施工的內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合，如建筑形狀、結(jié)構(gòu)布置等等進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而將其基礎(chǔ)模型完善，使其最終形成一個(gè)成型的施工效果圖，同時(shí)還要將設(shè)備、材料、施工等各種相關(guān)的要求進(jìn)行考慮，最終形成施工文件。

總結(jié)：

建筑行業(yè)在我國(guó)未來(lái)的發(fā)展中仍占有重要地位，因此BIM技術(shù)仍然要繼續(xù)發(fā)揮它的價(jià)值性，它在建筑行業(yè)的出現(xiàn)不夸張的說(shuō)對(duì)建筑行業(yè)造成了極大的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也使建筑行業(yè)與信息技術(shù)有了聯(lián)系。BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用不僅使設(shè)計(jì)有了更強(qiáng)的合理性，同時(shí)還能有效的對(duì)建筑安全進(jìn)行保障，其價(jià)值在建筑行業(yè)有了明顯的體現(xiàn)，因而國(guó)家還需大力支持其技術(shù)的發(fā)展完善，并為其提供更多的優(yōu)秀創(chuàng)新型人才，使得建筑行業(yè)得到更好的、可持續(xù)的發(fā)展。

[1]高云，徐德英.BIM技術(shù)下建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，（32）：2323-2323.

[2]蘇世耕,謝國(guó)忠.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].住宅與房地產(chǎn).2015（28）

[3]陳慶豐,徐云博,劉繼鵬,胡愈.探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].四川水泥.2015（11）

[4]潘平.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究[D].華中科技大學(xué).2013