BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用解析

斯云崗

摘 要：BIM技術(shù)在近期已被廣泛應(yīng)用于建筑工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)等領(lǐng)域。BIM技術(shù)可以在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)不同的專(zhuān)業(yè)和部門(mén)之間的數(shù)據(jù)共享，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以實(shí)現(xiàn)工程師、建筑師、設(shè)計(jì)師和用戶共享和使用相同的數(shù)字設(shè)計(jì)信息，促進(jìn)溝通?；贐IM技術(shù)而形成的視覺(jué)數(shù)字模型可以有效幫助用戶對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬和分析，使施工單位可以加深對(duì)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)理念和施工目標(biāo)的理解，也有助于提高建筑產(chǎn)品的整體質(zhì)量和生產(chǎn)效率設(shè)計(jì)。本文根據(jù)筆者工作實(shí)踐，對(duì)BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；建筑工程；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1 BIM技術(shù)及其應(yīng)用特征

BIM技術(shù)以信息化手段與技術(shù)為支撐，首先將建筑設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)據(jù)的信息化存儲(chǔ)、關(guān)聯(lián)與共享，再以建筑構(gòu)件作為基本組件，基于數(shù)據(jù)庫(kù)中的建筑相關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)基本組件的立體組合，在建筑信息以及BIM建模技術(shù)的支撐下實(shí)現(xiàn)建筑三維仿真建模與可視化表達(dá)，改變了傳統(tǒng)建筑軟件以二維成圖為主，以三維建模為輔、三維僅僅用于展示與可視化的應(yīng)用現(xiàn)狀，其以逼真的立體建筑構(gòu)件，如柱子、臺(tái)階、梁、樓板等作為基本單元，而非傳統(tǒng)二維建筑軟件中的點(diǎn)、線、面或者傳統(tǒng)三維建筑軟件中的規(guī)則性圓柱、圓錐、立方體等，這種建模理念的突破極大地簡(jiǎn)化了建筑設(shè)計(jì)人員的工序，豐富了建筑設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)想象力，通過(guò)以逼近實(shí)物的三維建模場(chǎng)景為設(shè)計(jì)工作者營(yíng)造出近乎真實(shí)、極富質(zhì)感的設(shè)計(jì)環(huán)境，設(shè)計(jì)人員可以基于自身的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與對(duì)BIM軟件操作的熟練程度，充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，在BIM技術(shù)的支撐下實(shí)現(xiàn)“所畫(huà)即所得、所觀即真實(shí)”的建筑設(shè)計(jì)。

2 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)BIM技術(shù)主要優(yōu)勢(shì)

2.1 三維可視化

將三維實(shí)體模型作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)不同構(gòu)件間保持的空間關(guān)系進(jìn)行形象表達(dá)，為工程建設(shè)參與各方的技術(shù)交流創(chuàng)造便利。對(duì)規(guī)模較大的復(fù)雜結(jié)構(gòu)而言，單純依靠平面圖和立面圖一般難以找出自身專(zhuān)業(yè)和在與其它專(zhuān)業(yè)進(jìn)行協(xié)作配合時(shí)潛在的問(wèn)題。但通過(guò)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，能對(duì)設(shè)備與結(jié)構(gòu)兩大模型開(kāi)展動(dòng)態(tài)演示，檢查確認(rèn)所有構(gòu)件之間的空間關(guān)系能否達(dá)到要求，同時(shí)完成碰撞檢查，最終確定最佳方案。

2.2 實(shí)體配筋

通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)的實(shí)體配筋應(yīng)用，能對(duì)部分復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的鋼筋布置實(shí)施模擬，通過(guò)模擬能提前找出并解決問(wèn)題。此外，結(jié)合施工方面的要求，根據(jù)實(shí)體模型，還能為其它的工程量計(jì)算等工作提供參考，確保鋼筋下料一次性準(zhǔn)確完成。

2.3 參數(shù)化、協(xié)同設(shè)計(jì)

對(duì)模型而言，其參數(shù)化主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：（1）構(gòu)件定義實(shí)現(xiàn)參數(shù)化；（2）圖元間保持的約束關(guān)系實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。通過(guò)對(duì)這種關(guān)系的合理應(yīng)用，能在保證可編輯性的同時(shí)提高建模工作效率。過(guò)去的二維圖元組成要素，沒(méi)有實(shí)際的物理意義，一處修改后不能達(dá)到處處更新的目的，而B(niǎo)IM給出的所有視圖都將數(shù)據(jù)庫(kù)模型作為基礎(chǔ)，所以它能在一處修改以后達(dá)到處處更新的目的，從而大幅減少或直接避免人為失誤。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 結(jié)構(gòu)化建模與可視化

基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)構(gòu)建結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)立體構(gòu)件與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)聯(lián)，設(shè)計(jì)人員可以在結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的支撐下構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)的形體，以大跨度建筑物中的常見(jiàn)的鋼結(jié)構(gòu)為例，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)涉及到梁、柱、鉸等基本構(gòu)件單元，并將這些單元進(jìn)行參數(shù)化與有效地組合連接，實(shí)現(xiàn)不同構(gòu)件的有機(jī)集成，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以基于BIM技術(shù)構(gòu)建建筑三維實(shí)體模型，并直觀觀察建筑構(gòu)件，分析建筑結(jié)構(gòu)的功能布局，以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的形態(tài)、尺寸等形成清晰的認(rèn)識(shí)與把握。

3.2 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量

建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量關(guān)系到建筑工程施工的質(zhì)量以及工程竣工后住戶居住的安全性與舒適度，因此，對(duì)設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行可行性、合理性檢測(cè)具有重要的工程意義。傳統(tǒng)的基于CAD等建筑軟件設(shè)計(jì)的二維平面建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖缺乏立體性，單單從二維平面圖、側(cè)視圖、俯視圖等方面設(shè)計(jì)人員無(wú)法直觀地判斷出建筑結(jié)構(gòu)中個(gè)體與個(gè)體、個(gè)體與整體的碰撞性，極易忽略模型的碰撞問(wèn)題，導(dǎo)致在后期建筑工程施工過(guò)程需要進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，影響工程施工進(jìn)度，更有甚至?xí){到建筑工程的施工質(zhì)量。BIM技術(shù)為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案提供了直觀立體的可視化呈現(xiàn)效果，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)三維立體設(shè)計(jì)進(jìn)行全方位瀏覽，消除建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的碰撞問(wèn)題，同時(shí)，BIM技術(shù)中的自動(dòng)化檢測(cè)工具可以通過(guò)預(yù)先設(shè)置的規(guī)則自動(dòng)檢測(cè)建筑結(jié)構(gòu)之間的不合理、不合規(guī)問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員可以以此為參考對(duì)設(shè)計(jì)方案加以調(diào)整優(yōu)化。

3.3 協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程

傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大多基于建筑軟件進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)作業(yè)，然后在由團(tuán)隊(duì)進(jìn)行協(xié)商與分析，再由負(fù)責(zé)的設(shè)計(jì)師單獨(dú)對(duì)設(shè)計(jì)方案中的不足進(jìn)行調(diào)整與修改，這樣的設(shè)計(jì)模式無(wú)法發(fā)揮設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的力量與協(xié)同工作能力，難以保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。基于BIS技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠高度參與到同一設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)三維模型的展示與動(dòng)態(tài)演示，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中的所有人員均能夠根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)的分配，設(shè)計(jì)師可以就其所給定的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行立體構(gòu)件的新增、刪除、修改以及內(nèi)部設(shè)備的配置，最后再通過(guò)集成化手段將不同設(shè)計(jì)師所設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行有效匯總與整合，保障設(shè)計(jì)工作的正常有序開(kāi)展，極大地提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作效率。

3.4 建筑結(jié)構(gòu)建模、分析應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)是建筑工程項(xiàng)目施工中需要應(yīng)用到的一種常見(jiàn)施工材料，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占據(jù)一定比例。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用方面，設(shè)計(jì)人員可利用BIM技術(shù)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建模，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件或者連接等可能存在的問(wèn)題進(jìn)行探討。比如在進(jìn)行加強(qiáng)件問(wèn)題研究時(shí)，設(shè)計(jì)人員首先需要了解建筑結(jié)構(gòu)制作流程，對(duì)加強(qiáng)件在工程項(xiàng)目施工中的應(yīng)用、作用等進(jìn)行了解，然后利用BIM技術(shù)控制加強(qiáng)件。在鋼結(jié)構(gòu)連接問(wèn)題研究方面，設(shè)計(jì)人員首先需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)連接方式、連接主體與相關(guān)參數(shù)等進(jìn)行了解。在實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)連接難點(diǎn)問(wèn)題解決方面，設(shè)計(jì)人員可通過(guò)螺栓間距、螺栓數(shù)量、連接形式等進(jìn)行連接控制。在建筑結(jié)構(gòu)分析過(guò)程中，建筑企業(yè)往往需要投入很多的人力與資金，且分析過(guò)程相對(duì)較長(zhǎng)，分析結(jié)果可能會(huì)存在較大的誤差問(wèn)題。

3.5 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)交底

設(shè)計(jì)交底是設(shè)計(jì)結(jié)束階段與施工準(zhǔn)備階段的過(guò)渡環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)，建筑設(shè)計(jì)單位需要將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等詳細(xì)設(shè)計(jì)資料提交給建筑工程的施工單位，施工單位需要領(lǐng)取相應(yīng)的施工圖紙，同時(shí)要負(fù)責(zé)對(duì)圖紙和資料進(jìn)行完整性檢查，保證所拿到的資料是齊全的。同時(shí)施工單位需要組織專(zhuān)門(mén)的人員對(duì)設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，在工程類(lèi)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)交底階段，所有參與設(shè)計(jì)圖紙的單位需要協(xié)同剖析并處理專(zhuān)業(yè)圖紙之間的矛盾與不解之處，針對(duì)存在矛盾的地方可以充分利用本次機(jī)會(huì)加強(qiáng)溝通，針對(duì)標(biāo)注有遺漏的地方需要落實(shí)到具體的單位予以補(bǔ)充修繕，如果圖紙中的內(nèi)容有矛盾和錯(cuò)誤，需要及時(shí)提出并洽談修改?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)交底過(guò)程與工序相對(duì)繁雜，不利于建筑工程的進(jìn)一步開(kāi)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程開(kāi)展的首要環(huán)節(jié)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性與工程建設(shè)質(zhì)量以及工程建設(shè)效率息息相關(guān)，更是體現(xiàn)建筑工程人文關(guān)懷與人文理念，提高居民居住舒適度與滿意度的關(guān)鍵性因素。BIM技術(shù)在提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量與工作效率方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃志彬.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2018（8）：12～13.

[2] 李君永.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐分析與研究[J].中國(guó)住宅設(shè)施，2017（1）：19～20+10.