BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用問題探討

李永為

摘要：在當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，通過利用三維數(shù)字技術(shù)，有效的提高了我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。因此，本文主要探討了BIM技術(shù)的發(fā)展以及在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用情況，希望其能夠在建筑行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮更加重要的作用。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；應(yīng)用

1、BIM技術(shù)的特點分析

1.1模擬性。BIM技術(shù)能夠利用建立模型來模仿現(xiàn)實中的建筑，并通過其表現(xiàn)形態(tài)得出一些具有重要參考意義的數(shù)據(jù)。例如在進(jìn)行材料配比與承受應(yīng)力之間的關(guān)系時，僅僅通過經(jīng)驗與猜測難以找到最佳配比的真實比例，因此可以借助BIM技術(shù)將利用優(yōu)化技術(shù)設(shè)計的方案數(shù)據(jù)輸入仿真系統(tǒng)中，模擬建筑的結(jié)構(gòu)，在模擬環(huán)境中測試不同材料比例的受力情況，將得到的數(shù)據(jù)繪制成統(tǒng)計圖，明確找到最佳配比點。

1.2可視化。傳統(tǒng)的建筑設(shè)計只能通過紙張或者計算機(jī)2D/3D軟件完成，其主要作用是為后期施工提供相應(yīng)的規(guī)格尺寸及效果展示，但還需要借助人們的空間想象才能將整個建筑在人的思維中呈現(xiàn)。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為建筑模型的直觀展現(xiàn)提供了平臺，設(shè)計人員的設(shè)計理念能夠直接在建筑模型中展示出來，有助于建筑企業(yè)內(nèi)部的人員交流，并對相關(guān)的設(shè)計進(jìn)行討論，做出最佳決策。

1.3協(xié)調(diào)性。協(xié)調(diào)性首先是設(shè)計部門內(nèi)部各專業(yè)人員間的組織協(xié)調(diào)，在內(nèi)部形成一個有效的標(biāo)準(zhǔn)性文件，便與推動建筑工程的進(jìn)程。另外BIM技術(shù)還能夠在建筑內(nèi)部相關(guān)布置以及空間設(shè)置上起到協(xié)調(diào)的效果，例如樓梯井的布置、防火區(qū)布置、水管布置、線路布置以及其他輔助布置等。

1.4易用性。在現(xiàn)代計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模普及前提下，運用成熟BIM軟件可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程交互輸入輸出，給設(shè)計帶來極大的便利。

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

2.1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)計施工方案，同時，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)可以及時搜集并整理各種施工信息，并實現(xiàn)分享，施工人員以及技術(shù)人員在需要的時候可以隨時進(jìn)行查閱和使用，為建筑結(jié)構(gòu)整體分析計算提供更多依據(jù)。

2.2構(gòu)件方面。BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計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，相關(guān)的設(shè)計人員能夠隨時進(jìn)行使用和分享。尤其是在結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計方面，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)點的進(jìn)行匹配，這樣就能夠?qū)⑺⒛Ｐ偷男畔⑦M(jìn)行科學(xué)地參數(shù)計算。

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

3.1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的平法表示。在鋼筋混凝土施工圖繪制中，通常采用平面方法進(jìn)行表示，在圖紙上采取特殊的符號進(jìn)行標(biāo)注，施工技術(shù)人員通過工藝轉(zhuǎn)換形成樣圖。BIM技術(shù)可以使平面表示法的內(nèi)容多環(huán)節(jié)和多角度展示，BIM模型能夠更加輕松的提取出關(guān)鍵數(shù)據(jù)和核心信息，以滿足施工時間和放樣需求。

3.2建立完整的項目樣板。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，項目樣板是所有設(shè)計中的基礎(chǔ)，而項目樣板設(shè)計所包含內(nèi)容很多，具體為標(biāo)準(zhǔn)化處理的線型、字體以及符號等方面。而BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠快速有效的建立完整的樣板，并且能夠避免很多不必要的重復(fù)，減少無用功，提高工作效率，現(xiàn)階段，我國已經(jīng)建立了一套符合我國實際情況的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，這項標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)ξ覈Y(jié)構(gòu)設(shè)計中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控并能夠更具不同用戶的需求，有針對性的進(jìn)行指導(dǎo)。

3.3設(shè)計符合要求的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在建筑結(jié)構(gòu)中，梁、柱以及樓板等都是非常重要的基礎(chǔ)部件，因此這些構(gòu)件對于建筑來說，有著非常重要的支撐作用，通常來說，它們一般為預(yù)制構(gòu)件、現(xiàn)澆構(gòu)件以及各鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件等。設(shè)計的時候，要從建筑物的實際情況出發(fā)，根據(jù)不同需要進(jìn)行設(shè)計。在這些形式中，比較常用的就是現(xiàn)澆構(gòu)件。

4、對結(jié)構(gòu)設(shè)計中難點的處理

4.1應(yīng)用BIM技術(shù)的三維設(shè)計工具軟件（Revit等）用了較多的模塊參變量和系統(tǒng)參數(shù)，與二維創(chuàng)建視圖技術(shù)有很大的不同，軟件需要兼顧與二維設(shè)計習(xí)慣的一致性，所以模塊參變量和系統(tǒng)參數(shù)比常規(guī)工具軟件要復(fù)雜很多，這就使得應(yīng)用中因為系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或參數(shù)與參數(shù)之間不匹配而導(dǎo)致很多意想不到的問題。

4.2在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，很多結(jié)構(gòu)形式十分特殊，這就需要特殊的結(jié)構(gòu)模塊對其進(jìn)行控制，但是三維圖形和剖面視圖不能形成理想的施工效果，很多設(shè)計者會因此放棄BIM技術(shù)，而使用原始的二維繪圖設(shè)計方案

4.3結(jié)構(gòu)工程師在建立BIM模型時，注重的問題主要是結(jié)構(gòu)模型能否自動生成平法施工圖文檔，以及能否正確轉(zhuǎn)化為可以被結(jié)構(gòu)分析軟件認(rèn)可的結(jié)構(gòu)分析模型。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，安全性分析計算是首要環(huán)節(jié)和重要問題。

5、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的未來發(fā)展

BIM技術(shù)相比于傳統(tǒng)建筑設(shè)計不僅實現(xiàn)了建筑的參數(shù)化設(shè)計，還有效的將計算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用起來。設(shè)計人員在將建筑物設(shè)計完成后可以通過計算機(jī)仿真技術(shù)對建筑物的各項標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，確保在受力以及各建筑部分協(xié)調(diào)上具有可行性，最低標(biāo)準(zhǔn)是在使用期內(nèi)不能發(fā)生結(jié)構(gòu)安全問題，同時在建筑施工過程中應(yīng)該體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性特點。在設(shè)計中除了要滿足正常使用需求還要考慮一些突發(fā)情況，例如受到地震等因素的影響，保證承受一定范圍外力的影響，保障居民的生命財產(chǎn)安全。在設(shè)計中應(yīng)該考慮到相關(guān)因素可能造成的影響，利用BIM技術(shù)對設(shè)計方案進(jìn)行演練，并結(jié)合仿真結(jié)果在設(shè)計之初利用有限元及力學(xué)原理，從不同角度進(jìn)行受力分析，從而保障設(shè)計的合理性與安全性。

6、結(jié)束語

因此，在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)為基本保障的情況下，建筑設(shè)計者要充分體現(xiàn)出設(shè)計優(yōu)先性，合理應(yīng)用BIM技術(shù)，使其可以指導(dǎo)建筑設(shè)計者的設(shè)計思路和設(shè)計行為。BIM技術(shù)在我國建筑設(shè)計工作中的應(yīng)用雖然存在一定的缺點，但是其先進(jìn)的技術(shù)理念依然可以提高建筑設(shè)計水平，建筑設(shè)計者要找到自身技術(shù)應(yīng)用的不足，強(qiáng)化技術(shù)操作能力。

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