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

劉博綸 廖怡萱

摘 要：隨著我國的發(fā)展、時代的進步、社會的繁榮、經(jīng)濟的騰飛，人們對于物質(zhì)文化的需求也越來越高，這個變高的需求也會相應(yīng)的體現(xiàn)到建筑方面。建筑領(lǐng)域的技術(shù)隨著我國的發(fā)展而不斷的進步不斷的革新，而接下來我們要進行討論的BIM技術(shù)，實則就是建筑領(lǐng)域發(fā)展的一個科技成果。所謂的BIM技術(shù)，其實就是在建筑工程起初的設(shè)計階段建造模型的一種技術(shù)手段。隨著我國科技的發(fā)展，計算機領(lǐng)域也不斷的革新其科技，而BIM技術(shù)則是以三維技術(shù)作為實際的技術(shù)基礎(chǔ)，進而將工程當中的各項工序所需要的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的建模工作和數(shù)字化展示。無論是技術(shù)相對落后的過去也好，還是技術(shù)大發(fā)展的現(xiàn)代也罷，在建筑工程進行機構(gòu)設(shè)計的時候都是需要非常精準的數(shù)據(jù)的。所以，本文將從如何有效的將BIM技術(shù)在建筑機構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域落實進行研究，并且提出一些個人的淺見。

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

1 引言

在我國目前的建筑領(lǐng)域的技術(shù)情況來看，BIM建模技術(shù)可以算是就建筑行業(yè)整個結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域而言都是非常先進的新型模式，BIM這項新型技術(shù)模式在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計當中主要起到的作用就是將建筑結(jié)構(gòu)的整體性進行優(yōu)化，并且將有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行完善。如果認為BIM技術(shù)只有這點功能的話，那就真是鼠目寸光了，BIM技術(shù)還有一個最重要的技術(shù)就是它可以通過對建立好的數(shù)據(jù)模型進行合理的科學(xué)的分析，然后從分析整合后的大數(shù)據(jù)中得出這項建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，是否可以投入到實際的建設(shè)當中。BIM技術(shù)和我國老式的傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相比要而言，應(yīng)用了BIM新型建模技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本明顯就比運用老式傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本要地的很多，而且BIM新型的建模技術(shù)還可以對建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計進行一定的美化，并且提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體質(zhì)量，這主要是歸功于BIM技術(shù)的便捷性，要是放在傳統(tǒng)個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，單單是美化和提高質(zhì)量這倆就需要消耗很大的人力財力。BIM新型技術(shù)還可以對建筑結(jié)構(gòu)的整體進行相對細致的劃分也就是所謂的細化，將一個完整的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計劃分為不同的幾個區(qū)域，然后針對每個區(qū)域的不同情況再進行具體的優(yōu)化，而且這個分區(qū)優(yōu)化的過程還要保障整體建筑機構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性，進而提高整體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。

2 BIM技術(shù)的特性

2.1 信息集成特性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中的BIM新型技術(shù)有一個比較明顯的優(yōu)點就是它可以針對于各個方面的各種信息進行收集、處理并且整合，而BIM技術(shù)主要是針對以下兩方面進行數(shù)據(jù)信息整合，一、針對于建筑結(jié)構(gòu)的整個設(shè)計過程的相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理整合；二、針對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個設(shè)計過程當中所需要用到的相關(guān)信息進行處理整合。在建筑機構(gòu)設(shè)計利用BIM新型技術(shù)進行數(shù)據(jù)建模工程的時候，相關(guān)的工作人員必須保障在這整個建模過程之中，每一道工序都可以合理科學(xué)的運行，而且不光保障工序就可以，還需要在這基礎(chǔ)之上保障整個數(shù)據(jù)建模的有序合理運行。在進行數(shù)據(jù)建模的時候，主要是通過計算機當中的三個維度將多個相關(guān)的集合信息相結(jié)合，然后再進行具體的建模工作，當然在建模的過程當中我們還需要著重注意的就是在建筑機構(gòu)進行建筑的過程當中究竟要選取什什么樣的建筑材料來投入到建筑工程當中，而且還有這些材料在不同的結(jié)構(gòu)之間相互連接采用的是一個什么樣的尺寸，以及在建筑的過程當中需要多少的構(gòu)建等一系列問題。想要解決以上所述的這些需要注意的問題，那就得在一定的建?；A(chǔ)之上進行數(shù)據(jù)建模，而我國從老式的傳統(tǒng)CAD制圖技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的BIM新型建模技術(shù)，這足以看出我國建筑領(lǐng)域在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域的突破和明顯的進步。

2.2 采用BIM新型技術(shù)可以使工作變得可以傳遞

在整個建模的工作過程當中，BIM新型技術(shù)還有一個非常顯著的優(yōu)點就是這項技術(shù)可以將相關(guān)的數(shù)據(jù)進行傳遞并且統(tǒng)一，進而可以將整個系統(tǒng)的管理都變得自動化，當相關(guān)的工作人員需要對某項數(shù)據(jù)進行修改的時候，就可以實現(xiàn)直接調(diào)動需要進行修改的數(shù)據(jù)而無需影響其他數(shù)據(jù)，也不需要對進行相關(guān)處理過的圖紙進行修改或者是修改整體工作當中所需要的一些連接。BIM新型技術(shù)可以通過其自身具有的傳遞功能對需要修改的受影響的數(shù)據(jù)針對性修改，這項技術(shù)不但可以在整體的工作當中降低相關(guān)的設(shè)計人員的工作量，也可以在一定的程度上提高工作的效率，并且也避免了因為需要進行修改的數(shù)據(jù)過多而出現(xiàn)的一些錯誤。這些BIM的優(yōu)勢和特點足以證明BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域的可行性和必然性。

3 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1 分析建筑結(jié)構(gòu)和場地

（1）在建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計工作的時候應(yīng)該保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、安全性等多種特點，如果一個建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計并沒有這些如穩(wěn)固性、安全性等特點，那么一旦當這個設(shè)計被投入到實際的施工當中后果將不堪設(shè)想，不但會在實際的施工過程當中出現(xiàn)各種問題，而且還會對整體的建筑和相關(guān)的施工人員的安全產(chǎn)生威脅，所以基于這幾點，保障建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計的合理性、科學(xué)性就先的非常的重要，但是如果想要將這些特性充分的具備的話，那就得需要事先對相關(guān)的建筑場地、建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計等方面進行深入的研究分析，因為在進行實地作業(yè)的時候場地的一些特別情況也會對整體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計造成或多或少的影響。在進行實際的場地考察分析的時候，一般都會采用地理信息系統(tǒng)進行相關(guān)的作業(yè)，而在將BIM作業(yè)系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)相互連接之后，就可以將場地的實際情況真實的模擬出來，然后就可以針對這些模擬出來的數(shù)據(jù)進行建造模型，在模型建造完成之后對比著模型再篩選施工地，進而選取出最佳的施工場地。

3.2 實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可視化

其實BIM技術(shù)是將三面型技術(shù)作為整體的技術(shù)基礎(chǔ)，然后再將這整個技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代的建筑工程當中，BIM技術(shù)還有一點好處就是它可以通過三維模型技術(shù)將整體的建筑結(jié)構(gòu)以百分之百的還原度展現(xiàn)給用戶們，因為之前所應(yīng)用的是傳統(tǒng)的CAD繪圖軟件進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，由于這種技術(shù)的局限性所以不能給用戶們展現(xiàn)出詳細的建筑結(jié)構(gòu)信息，即使展現(xiàn)出來了，懂得CAD的人又有多少，直觀性仍不如BIM技術(shù)。BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計初期階段便通過建立建筑結(jié)構(gòu)的三位實體模型，來幫助各層次用戶通過直觀的角度對建筑構(gòu)件信息、功能布局有一個準確的認識與了解。

很多大型建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以利用BIM技術(shù)對其整體結(jié)構(gòu)進動態(tài)演示，幫助用戶利用直觀的角度對建筑結(jié)構(gòu)的各項參數(shù)進行觀測，從而幫助設(shè)計單位選取最佳的設(shè)計方案，并且可以及時發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的質(zhì)量缺陷與設(shè)計缺陷，對進一步提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體質(zhì)量有著重要意義。

3.3 BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)建模

建筑工程不斷發(fā)展，建筑設(shè)計更加自由開放，空間大、跨度大趨勢明顯，鋼結(jié)構(gòu)作為大跨度建筑物的主要結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用越來越廣泛。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及梁柱連接、梁梁鉸接及梁梁剛接等連接形式，建筑施工時面臨結(jié)構(gòu)連接及加強件布置等難點。BIM技術(shù)可以對各個連接件進行專項設(shè)計并將其參數(shù)化，其信息集成和協(xié)同工作的特點可以實現(xiàn)參數(shù)共享，從而控制螺栓數(shù)量和間距。若參數(shù)在實地施工過程需要進行調(diào)整，只需對單項更改便可形成新的連接。BIM技術(shù)的應(yīng)用使得設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計、加強件布置的過程中僅需繪畫出結(jié)構(gòu)的大樣，施工人員便可參考設(shè)計準確找到加強件及連接件的位置，大大提高了施工效率，避免了鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的薄弱環(huán)節(jié)。

3.4 構(gòu)建整體結(jié)構(gòu)模型

建筑工程質(zhì)量如何直接受到建筑結(jié)構(gòu)的影響，若建筑結(jié)構(gòu)不夠科學(xué)合理，不僅無法保證整體工程的質(zhì)量，也會浪費更多的人力、物力和財力，因此在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)加強對此方面的重視。應(yīng)用BIM技術(shù)后，其可以幫助建立一個完善的建筑整體結(jié)構(gòu)模型，如其可以在梁、板、柱以及樓梯等方面提供有價值的信息，以墻體結(jié)構(gòu)構(gòu)件為例，可以針對相關(guān)流程進行深入探討：①定義建筑實體；②定義墻體實體；③利用集合關(guān)聯(lián)實體進行樓層實體和建筑實體的關(guān)聯(lián)。

3.5 BIM 技術(shù)用于建筑空間規(guī)劃

建筑基地的地形分析是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要步驟，尤其針對復(fù)雜地形，空間規(guī)劃極為重要。利用 BIM 技術(shù)可對建筑基地進行空間分析及模擬，分析要素包括地質(zhì)環(huán)境、水文狀況、坡向、斜率等，并可運用 BIM 技術(shù)初步探索建在復(fù)雜地形上的建筑物的可行性和效果，為設(shè)計人員提供借鑒。采用 BIM 技術(shù)的可視化分析功能可將建筑物的空間規(guī)劃以 3D 立體形式呈現(xiàn)出來，并通過相應(yīng)模型的建立實現(xiàn)規(guī)劃可視度分析、室內(nèi)視野分析以及周圍道路可視分析等，再綜合各影響因素便可逐步優(yōu)化空間規(guī)劃模型，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性、合理性。

4 結(jié)束語

本文主要的研究對象便是BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用情況，根據(jù)BIM技術(shù)的特性和其應(yīng)用的相關(guān)分析來針對性對建筑結(jié)構(gòu)所起的作用。BIM技術(shù)通過建造相關(guān)的建筑信息模型，可以說對整個建筑行業(yè)是一次革命性的推進，他是工程建造過程中一個關(guān)鍵性的工具。BIM技術(shù)幾乎適用于各個工程建造階段，對于不同項目不同周期的領(lǐng)域它都是很有效的選擇。對于BIM技術(shù)的應(yīng)用，特別是在文中提到的信息集成的使用情況，他可以說是在建筑領(lǐng)域非常具有深遠意義的。BIM技術(shù)在節(jié)能環(huán)保方面的作用也非常的顯著，它可以通過設(shè)計相關(guān)結(jié)構(gòu)采用低能耗、可持續(xù)材料，并且利用結(jié)構(gòu)設(shè)計達到通風(fēng)采光等效果，這對于綠色建筑的構(gòu)造非常有效。通過建立BIM信息模型，可以讓整個項目管理進行信息化處理，不僅提高了生產(chǎn)效率，也大大增強了各個專業(yè)施工圖的質(zhì)量，并且降低建筑的建造成本，讓整個建筑結(jié)構(gòu)可以在低成本的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化，這對于建筑領(lǐng)域來說是一場非常重要的選擇。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可有效拓展以下方面，提高建筑結(jié)構(gòu)計算模型與BIM模型的互導(dǎo)性，為以后設(shè)計師操作的實用性、高效性提供保障，在關(guān)鍵節(jié)點的研發(fā)上提供技術(shù)支持和更新，達到完全由傳統(tǒng)的二維CAD圖紙升級到三維BIM模型，提高結(jié)構(gòu)專業(yè)施工圖的準確性，為圖紙的質(zhì)量和建造的成本提供保障，為設(shè)計師的效率及準確性提供幫助，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師來說無疑是一個里程碑意義的革新。

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