建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

郭蕊

摘 要：建筑物整體性能受到建筑結(jié)構(gòu)的可靠性以及穩(wěn)定性能的影響，伴隨經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，新型建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如BIM技術(shù)等，作為一類綜合設(shè)計性能較優(yōu)的設(shè)計工具，其應(yīng)用重點為三維建模應(yīng)用，并伴隨技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，但也存在著一定的問題。文章在對于BIM技術(shù)系統(tǒng)化分析的基礎(chǔ)上，探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用，并研究了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用難點，以不斷推進我國的建筑行業(yè)健康平穩(wěn)發(fā)展。

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

1 引言

伴隨經(jīng)濟社會的發(fā)展，城市化進程不斷加快，我國建筑工程領(lǐng)域規(guī)模不斷擴展，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出更高的要求，BIM技術(shù)是面向建筑設(shè)計的一類強大的計算機建模工具，借助于BIM技術(shù)可建立高效建筑結(jié)構(gòu)模型，可直觀反映建筑結(jié)構(gòu)的性能，及時發(fā)現(xiàn)存在的不足，并有針對性地進行調(diào)整和優(yōu)化，進而促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的提升。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中借助于BIM技術(shù)有利于保證建筑結(jié)構(gòu)的合理性和科學(xué)性。在提高建筑工程質(zhì)量、促進建筑行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展方面具有優(yōu)異效果。

2 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)的內(nèi)涵中，B代表building，即土建類建設(shè)領(lǐng)域，包括基礎(chǔ)建設(shè)計劃、建造及維修，代表的是BIM的廣度，也就是整個建設(shè)領(lǐng)域，它可以是建筑的某一具體部分（如水暖電、土方工程等），可以是單體建筑，也可以是社區(qū)，更可以是一個城市，甚至可以大到人與自然的關(guān)系。I是information，也就是信息。關(guān)于I，首先，I的含義：包含兩層意思，一是信息（名詞），也就是建設(shè)領(lǐng)域中所包含的各種信息，比如梁的參數(shù)、項目的進度、項目的說明，即建設(shè)領(lǐng)域的信息；二是信息化（動詞），也就是建設(shè)領(lǐng)域的方方面面都講會采用信息化的方法和手段，即利用計算機、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、機器人等信息化技術(shù)及手段，來實現(xiàn)建設(shè)領(lǐng)域的信息化及智能化。其次，I的范圍：基于建設(shè)項目（整個建設(shè)領(lǐng)域）全生命周期（從概念產(chǎn)生到項目報廢）的信息化過程。根據(jù)國內(nèi)的項目階段，具體應(yīng)用案例包括項目概念階段、勘察測繪階段、項目設(shè)計階段、招標(biāo)投標(biāo)階段、施工建設(shè)階段、項目運營階段、項目維護階段、項目更新階段、項目拆除階段等；再次，I的趨勢，未來的建設(shè)領(lǐng)域，必然是一個高度信息化和智能化的過程。所以I代表的是BIM的深度，也就是基于建設(shè)項目全生命周期管理（Building Lifecycle Management，BLM）的信息化過程。M即modeling，首先modeling的含義。modeling所表現(xiàn)的是一個過程，即“模擬”；其次，M代表了一種model，是一種工作方式，如IPD模式；再次，M也表示my-life，BIM有利于優(yōu)化交通設(shè)計、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計等，所以M代表的是BIM的力度。BIM終將改變整個行業(yè)，乃至改變我們的生活。因此，BIM的本質(zhì)就是以建設(shè)領(lǐng)域為對象，基于建設(shè)項目全生命周期的信息化、智能化方法與過程，簡單來說就是建設(shè)信息化。

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

3.1 模型建立

BIM技術(shù)即建筑信息模型技術(shù)，BIM技術(shù)的應(yīng)用可整合建筑項目整體信息，進行參數(shù)關(guān)聯(lián)，是建筑設(shè)計中關(guān)鍵的協(xié)作與執(zhí)行平臺。BIM技術(shù)集成了建筑工程管理中設(shè)計、施工及維護等多功能于一體，是一項全新的信息處理模式。利用BIM技術(shù)可直觀反映建筑結(jié)構(gòu)的三維實體模型，較傳統(tǒng)CAD技術(shù)優(yōu)勢顯著，可突破平面信息的瓶頸，利用直觀的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表示整體結(jié)構(gòu)以及各構(gòu)件之間的關(guān)系，集成化模型有利于實現(xiàn)動態(tài)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題兵有針對性地解決，提升設(shè)計質(zhì)量及效率。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中BIM技術(shù)的應(yīng)用有利于對建筑結(jié)構(gòu)的狀況有直觀性、系統(tǒng)性的認(rèn)識，并避免結(jié)構(gòu)設(shè)計誤差。

3.2 應(yīng)用于建筑空間規(guī)劃

BIM技術(shù)實施基礎(chǔ)為建筑結(jié)構(gòu)，借助于數(shù)據(jù)信息媒介建立建筑信息模型，可極大提升設(shè)計效率，并實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的高效維護管理。建筑空間規(guī)劃是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，通過對空間地形的分析，結(jié)合BIM技術(shù)可對于復(fù)雜建筑物進行空間地形分析，如坡高及坡向等，為設(shè)計提供有力支持，結(jié)合GIS建模進行坡度分析，同時利用BIM技術(shù)的可視化分析呈現(xiàn)建筑3D立體結(jié)構(gòu)，不斷優(yōu)化空間規(guī)劃模型。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有系統(tǒng)性和科學(xué)性，需在環(huán)境因素下展現(xiàn)數(shù)字化建筑結(jié)構(gòu)主體，進而保證施工的安全性和穩(wěn)定性。

3.3 應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)性能分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程是各組件有機組合的過程，需確保建筑結(jié)構(gòu)的抗震性符合設(shè)計規(guī)范，因此需進行高效的建筑結(jié)構(gòu)性能分析。通過信息的導(dǎo)入構(gòu)建一體化數(shù)字模型，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)化分析，并針對結(jié)果不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)特性?？捎行У剡M行項目設(shè)計指導(dǎo)，并提供決策依據(jù)。

3.4 應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的建模

BIM技術(shù)利用數(shù)字化3D技術(shù)實現(xiàn)信息的整合與模型的構(gòu)建。建筑工程逐漸朝著大跨度、大空間方向發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用趨于普遍。但復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)組件系統(tǒng)也增加了鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計難度，而BIM技術(shù)可對連接件進行設(shè)計，并進行參數(shù)化處理，可實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)連接件數(shù)量及位置的有效控制。鋼結(jié)構(gòu)施工中，利用BIM技術(shù)得到的大樣圖可確定加強件的部位，提升鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計整體可靠性能。建筑結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)庫是BIM技術(shù)的關(guān)鍵核心部件，通過對模型的分析形成量化參數(shù)，可便于設(shè)計模型的應(yīng)用。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用難點

伴隨建筑數(shù)量的增長以及建筑形式的變化，工程項目中涵蓋的信息數(shù)據(jù)日益復(fù)雜，BIM技術(shù)等高效等信息化處理工具將有利于提升建筑施工效率，具有革命性的意義。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)用BIM技術(shù)需充分考慮模型空間的整體真實性及實際應(yīng)用的安全性，安全性分析是BIM建模的重要環(huán)節(jié)，考慮到建材力學(xué)性能、荷載特性等均會影響到結(jié)構(gòu)特性，因此需對于復(fù)雜參數(shù)進行系統(tǒng)化分析；此外，BIM模型作為物理模型及數(shù)據(jù)模型，應(yīng)用中需考慮復(fù)雜數(shù)據(jù)模型間的高效轉(zhuǎn)化問題。

（1）BIM技術(shù)運用較為復(fù)雜的模塊參變量和系統(tǒng)參數(shù)，當(dāng)參數(shù)間搭配出現(xiàn)問題時，將導(dǎo)致設(shè)計故障；

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于特殊結(jié)構(gòu)往往需要區(qū)別對待，但三維建模難以形成理想的施工效果。

（3）結(jié)構(gòu)工程師建模設(shè)計中，由于BIM技術(shù)所建立的是完全的數(shù)據(jù)庫式，設(shè)計重點是安全性分析計算以實現(xiàn)物理模型與結(jié)構(gòu)分析模型之間的雙向鏈接。

目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用尚存在著一定問題，如缺少標(biāo)準(zhǔn)體系、成本較高等方面，因此，需予以重點對待。首先，建立健全的項目樣板，樣板具有基礎(chǔ)性的作用，良好的項目樣板設(shè)計可極大的降低工作重復(fù)率，并有效提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計速度；其次，結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計需要符合相關(guān)要求規(guī)范，如梁、墻、柱等，依據(jù)性質(zhì)及使用功能對其進行分類，包括鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、現(xiàn)澆構(gòu)件以及預(yù)制構(gòu)件等；再次，加強用平法表示鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。混凝土施工圖紙繪制中多采用平面法繪制相關(guān)事項及標(biāo)注，結(jié)合BIM 技術(shù)有利于多角度、多環(huán)節(jié)展現(xiàn)設(shè)計內(nèi)容，以滿足施工放樣和時間需求。

5 結(jié)語

為滿足激烈的市場競爭環(huán)境及對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的需求，需考慮在建筑協(xié)同設(shè)計中有效運用BIM技術(shù)，以提升建筑工程質(zhì)量水平，借助于BIM技術(shù)可實現(xiàn)建筑設(shè)計的創(chuàng)新發(fā)展。BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用中可在滿足設(shè)計質(zhì)量的前提下確保建筑施工安全。

參考文獻：

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