BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用

李玲鈺

摘要：隨著我國科技的迅速發(fā)展，BIM技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中，使數(shù)據(jù)得以在更廣的范圍內(nèi)共享，且能夠應(yīng)用可視化的數(shù)字模型，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作效率。BIM技術(shù)能夠在建筑設(shè)計師中發(fā)揮重要作用，通過BIM技術(shù)能夠在設(shè)計之初進(jìn)行一系列探究，提高建筑設(shè)計的科學(xué)性及實用性。在新時期，傳統(tǒng)設(shè)計方法已經(jīng)無法滿足實際需求，BIM技術(shù)就在這樣的背景下誕生了?；诖耍疚木徒ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析研究，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

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

引言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)推動了建筑行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，促使現(xiàn)代建筑功能更加復(fù)雜，居民對建筑的要求越來越高，各種先進(jìn)技術(shù)逐漸被推廣應(yīng)用，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以提高設(shè)計效率，有助于提升建筑產(chǎn)品的整體質(zhì)量，本文主要對該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1BIM技術(shù)概述

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人們對于建筑功能的要求不僅僅局限在使用上，而是更加注重建筑的整體性能，如對空間的利用、節(jié)能環(huán)保、新的科技形式的應(yīng)用等。因此，新奇的建筑構(gòu)想不斷產(chǎn)生，建筑向著立體空間發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，向著智能化的趨勢發(fā)展，這給建筑設(shè)計帶來了諸多困難。這一技術(shù)可以貫穿建筑結(jié)構(gòu)實際施工的整個過程，大大提高了工程的效率，降低了施工成本。BIM技術(shù)是基于計算機(jī)和信息化的發(fā)展而產(chǎn)生的，因此，其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的應(yīng)用，對建筑業(yè)的信息化建設(shè)有著重要意義，建筑設(shè)計開始了向信

2BIM技術(shù)的特征

2.1集成化

BIM即建筑信息模型，由三維模型構(gòu)建信息數(shù)據(jù)庫，集成設(shè)計過程信息，在此模型中各專業(yè)設(shè)計交互，將建筑各類信息進(jìn)行科學(xué)組合，設(shè)計師能夠精準(zhǔn)的完整的獲取建筑結(jié)構(gòu)信息。建筑工程數(shù)據(jù)量巨大，傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計常用CAD平面施工圖，圖紙工作量大，且設(shè)計師需要對各類圖紙信息完全掌握才能更好的完善設(shè)計，工作效率低，BIM技術(shù)的信息集成化，建筑數(shù)據(jù)有效關(guān)聯(lián)，動態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)測模擬，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。

2.2協(xié)同設(shè)計

BIM的應(yīng)用為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了一個更為寬廣的設(shè)計平臺，在這個設(shè)計平臺上，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員可以更加方便有效的和需求方、施工方進(jìn)行探討和溝通，將各方面的信息進(jìn)行及時的反饋和處理，將設(shè)計中的問題盡早的發(fā)現(xiàn)，并盡快的得到解決。另外，BIM的應(yīng)用，可以將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中各專業(yè)的思路進(jìn)行統(tǒng)一的整合，通過系統(tǒng)檢測功能實現(xiàn)各個關(guān)聯(lián)專業(yè)的相互協(xié)調(diào)，有效地避免了由于專業(yè)不通導(dǎo)致的設(shè)計漏洞，提高了后期建筑施工的可行性，從而保證了整個工程進(jìn)度。

2.3參數(shù)化

建筑設(shè)計中，應(yīng)用BIM技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)值以及相應(yīng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系定義，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，后續(xù)可利用參數(shù)進(jìn)行模型調(diào)用，提升設(shè)計效率;對新加或者改造的結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行編輯，模型自動轉(zhuǎn)換并與現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)體系關(guān)聯(lián)，體現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)約束機(jī)制，驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性;參數(shù)化BIM技術(shù)可以假設(shè)不同的方案設(shè)計，在業(yè)主沒有具體方案時，給出多種設(shè)計參考。

2.4共享化

BIM技術(shù)一大優(yōu)勢就是實現(xiàn)信息直接讀取及共享性，不僅是平面設(shè)計數(shù)據(jù)信息，BIM功能中的3D、漫游效果、動畫等大量數(shù)據(jù)信息，可以利用參數(shù)模塊共享化功能，向不同的參與者展現(xiàn)，同時基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用，BIM技術(shù)中的資源貢獻(xiàn)功能應(yīng)用效果更佳。

3BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中

3.1建模及分析

建模是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要內(nèi)容，設(shè)計師根據(jù)基本信息，確立各項結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建虛擬的建筑結(jié)構(gòu)樣機(jī)，空間三維形態(tài)呈現(xiàn)精確的空間關(guān)系和數(shù)據(jù)，與其他3D建模不同，BIM建模根據(jù)模型自動協(xié)調(diào)更改相應(yīng)的信息。設(shè)計師根據(jù)IFC標(biāo)準(zhǔn)，將建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行基本構(gòu)件的劃分比如梁、柱、板、墻、梯等;進(jìn)而對構(gòu)件實體進(jìn)行包括幾何、維度、材料、力學(xué)屬性定義，例如墻體是否由外墻裝飾面、隔熱材料、內(nèi)墻、結(jié)構(gòu)層等幾層構(gòu)成;然后通過邏輯結(jié)構(gòu)對模型體系進(jìn)行對應(yīng)關(guān)系的有效關(guān)聯(lián)，最終實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)實體的定義。

建模之后結(jié)合實際情景，基于三維可視化進(jìn)行各類分析：空間分析、結(jié)構(gòu)分析、效果圖分析，環(huán)境影響分析等。比如完成基礎(chǔ)建模后對建筑進(jìn)行光照分析，及時發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)整結(jié)構(gòu)間距參數(shù)，改善光照資源，比如建筑立面外窗與結(jié)構(gòu)圈梁出現(xiàn)空間交錯的情況，無法開啟及使用，設(shè)計協(xié)調(diào)后及時處理;結(jié)構(gòu)梁柱、連接件、孔洞預(yù)留等合理定位模擬，可靠的細(xì)節(jié)調(diào)整保證設(shè)計連續(xù)性。

3.2建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用

在使用BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型的過程中，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫，其中涵蓋全部的設(shè)計數(shù)據(jù)信息，而且在BIM模型中，所有的設(shè)計數(shù)據(jù)信息之間都有一定的聯(lián)系，是統(tǒng)一的整體，不同專業(yè)的工作人員都可以針對模型的不足之處進(jìn)行合理的修改，相關(guān)人員還可以通過分析建筑模型中的數(shù)據(jù)信息對建筑結(jié)構(gòu)的形體進(jìn)行合理的構(gòu)建。使用BIM技術(shù)，還可以保證建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作更加符合標(biāo)準(zhǔn)、更加可靠，使建筑設(shè)計朝著數(shù)字化的方向發(fā)展。

3.3建筑工程空間位置碰撞檢查

傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對鋼筋預(yù)埋件等小構(gòu)件并沒有給予足夠的重視，常常在后期施工中由于設(shè)計方案不達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致鋼筋、預(yù)埋件之間難以良好地施工，最終對建筑工程結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量以及施工進(jìn)度、造價等造成不良影響。而BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠通過碰撞檢查模擬施工過程，發(fā)現(xiàn)后期施工中存在的問題，進(jìn)而在設(shè)計階段進(jìn)行調(diào)整，避免施工中出現(xiàn)空間碰撞問題。同時，通過BIM技術(shù)的碰撞檢查功能還能夠提前做好和業(yè)主、設(shè)計單位等各方的聯(lián)系，及時做好變更處理，減少返工等問題，提高工程的施工進(jìn)度和質(zhì)量。

3.4鋼結(jié)構(gòu)建模應(yīng)用

伴隨建筑工程持續(xù)發(fā)展，建筑工程日益呈現(xiàn)出大空間、大跨度發(fā)展趨勢，這也逐步增大了鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用數(shù)量與規(guī)模。鋼結(jié)構(gòu)鏈接、強(qiáng)化件數(shù)量眾多，布置極廣，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計難度因此明顯增大?；贐IM技術(shù)，則能在計算鋼結(jié)構(gòu)梁高度基礎(chǔ)上專門設(shè)計所有連接件，參數(shù)化處理這些連接件，基于BIM技術(shù)參數(shù)共享則能有效控制好鋼結(jié)構(gòu)中連接件（種螺栓等）間距與數(shù)量，如果有新連接件構(gòu)建，設(shè)計師無需進(jìn)行重復(fù)設(shè)計工作，僅需對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整就能實現(xiàn)新連接件設(shè)計;基于BIM技術(shù)，設(shè)計師同樣可以將加強(qiáng)件的大樣圖輕松繪制成功，滿足加強(qiáng)件的設(shè)計與制作需要。而從鋼結(jié)構(gòu)施工角度來看，BIM技術(shù)能夠有效簡化技術(shù)人員的工作量，讓其僅需基于設(shè)計位置全能完成加強(qiáng)件部位設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計缺陷因此可以被全面規(guī)避。

3.5建筑結(jié)構(gòu)性能研究

本質(zhì)來看，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計實質(zhì)上并非簡單排列建筑的各組成部分，而是需要有機(jī)組合建筑物的各部分，以此建立起可以相互支持的建筑整體，為建筑結(jié)構(gòu)整體牢固性、抗震性等達(dá)標(biāo)提供保障，因此很有必要分析建筑結(jié)構(gòu)性能。BIM技術(shù)宜將有關(guān)性能分析軟件設(shè)計出來，并在軟件內(nèi)導(dǎo)入建筑信息模型數(shù)據(jù)，以此將分析過程快速、準(zhǔn)確地完成，基于分析結(jié)果將設(shè)計缺陷迅速改變，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量提升。

結(jié)語

使用BIM技術(shù)建立相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，可以使不同的專業(yè)應(yīng)用使用統(tǒng)一的工作平臺，提高工作效率。特別是目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越多地考慮了節(jié)能等方面的問題，使用BIM技術(shù)可以更好地滿足人們對建筑的各項需求。與此同時，使用BIM技術(shù)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師可以更加投入地進(jìn)行設(shè)計工作，使設(shè)計工作有更多的方法可以選擇。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：南京柏鈞溫室工程有限公司）