BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用

于 昊

(山西省陽泉市建筑設(shè)計院，山西 陽泉 045000)

1 BIM技術(shù)的概念及內(nèi)涵

Building Information Modeling即建筑信息模型技術(shù)簡稱為BIM技術(shù)，主要通過數(shù)字化3D技術(shù)全面整合建筑工程中的各項數(shù)據(jù)信息，從而達到有效構(gòu)建工程數(shù)據(jù)模型的目的。圖1描述的是BIM科學研究分布圖，其在建筑領(lǐng)域的應用超過了50%。BIM技術(shù)最早發(fā)源于美國，通過對建筑工程管理過程中的設(shè)計、施工、運營、維護等諸多環(huán)節(jié)的內(nèi)容進行有效綜合，使建筑工程設(shè)計從紙質(zhì)版文件向數(shù)字化文件轉(zhuǎn)化，并通過3D可視化的方式展示出來，對工程設(shè)計人員有效處理建筑工程信息起到了非常大的幫助作用，圖2是基于BIM平臺的建筑工程設(shè)計流程圖。除Auto CAD技術(shù)之外，BIM技術(shù)是建筑工程領(lǐng)域內(nèi)的另外一項重要技術(shù)，該項技術(shù)綜合利用多種專業(yè)知識一同處理建筑工程設(shè)計繪圖信息，

在很大程度上促進了建筑設(shè)計工程行業(yè)的發(fā)展。

2 BIM技術(shù)實現(xiàn)的功能

2.1 模型集成化應用

BIM技術(shù)能夠量化整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的各項數(shù)據(jù)信息，對工程設(shè)計單元進行參數(shù)化闡述，并通過匯總結(jié)果信息構(gòu)成具體建筑結(jié)構(gòu)組成要件的信息化模型。BIM技術(shù)的模型集成化應用可以對建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各項具體構(gòu)件的位置及相互關(guān)系進行精確的展示，如墻、梁、柱等重要構(gòu)件，并能夠?qū)ㄖO(shè)計的結(jié)構(gòu)特征進行準確而真實的反映，利用系統(tǒng)內(nèi)部的各項物理信息處理功能實現(xiàn)對設(shè)計結(jié)果的動態(tài)化模擬分析。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員能夠應用BIM技術(shù)更加全面直觀的對建筑結(jié)構(gòu)狀況進行精確的了解，更加有效的預測判斷建筑設(shè)計結(jié)果，有效避免建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)失誤，防止出現(xiàn)工程建設(shè)事故。

2.2 參數(shù)形成和編輯

BIM技術(shù)的核心是建筑結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)庫，量化參數(shù)構(gòu)成了模型數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部涵蓋模型。所以，形成和編輯建筑結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)是BIM技術(shù)應用中的一項重要功能。在形成和編輯建筑結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)庫參數(shù)時，要確保建筑工程構(gòu)建模型和結(jié)構(gòu)實體一一準確對應，幫助設(shè)計人員更加方便快捷的利用設(shè)計模型，保證實際建設(shè)的工程和設(shè)計方案保持一致。

2.3 信息共享和交換

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計信息的共享和交換是BIM技術(shù)的另外一個功能特征，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員可以利用BIM軟件通過模型封裝的形式將設(shè)計結(jié)構(gòu)錄入到數(shù)據(jù)庫中，其余設(shè)計人員在訪問時就可以更加便捷有效的使用結(jié)構(gòu)設(shè)計模型中的各項數(shù)據(jù)信息。在不同的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員也可以參照其他設(shè)計人員的設(shè)計結(jié)果來指導自己的實際工作，對設(shè)計方案進行調(diào)整與優(yōu)化，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更具科學性和整體一致性。近年來，我國的互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)得到了快速的發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)也應運而生，這為BIM技術(shù)的發(fā)展提供了更為便利的條件，BIM技術(shù)通過與模型數(shù)據(jù)資源共享的有機結(jié)合，可以更加有效的促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域協(xié)同作用的發(fā)揮。

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

3.1 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)與場地分析中的應用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作具有科學性和系統(tǒng)性，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容既包括合理化構(gòu)建建筑主體部分的內(nèi)容，又包括了對工程建設(shè)區(qū)域有關(guān)的地質(zhì)水文條件的研究和分析。BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用，可以利用動態(tài)數(shù)字信息有效分析建筑結(jié)構(gòu)主體在客觀環(huán)境因素影響中的應力表現(xiàn)。實現(xiàn)BIM技術(shù)和GIS技術(shù)的結(jié)合，有利于更加全面、深入的對建筑工程的場地條件進行分析，進而更加合理的預測判斷建筑結(jié)構(gòu)選型和體系結(jié)構(gòu)，更加科學合理地對最佳的建筑施工場地區(qū)域進行選擇，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可以與當?shù)氐牡刭|(zhì)、水文和氣候環(huán)境條件相互協(xié)調(diào)，使得建筑工程的施工過程和使用過程更加安全、穩(wěn)定。

3.2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)性能分析中的應用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的開展既要選擇具體的結(jié)構(gòu)構(gòu)件并進行組合，又要考查建筑整體成型以后的應力表現(xiàn)是否能夠在相應的水平、豎直和振動載荷條件下具備穩(wěn)定的較高水準。所以，BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用應當可以更加全面有效的對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行模擬分析，建立一個一體化的數(shù)字模型并確保其能夠和建筑實體相對應。此外，還可以借助軟件內(nèi)置的計算分析功能對建筑結(jié)構(gòu)的各項性能進行全面的分析，并通過導入相關(guān)的數(shù)據(jù)使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)構(gòu)更加符合實際環(huán)境的要求，使整個結(jié)構(gòu)分析過程變得更加快速和精準，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計存在缺陷，必須立即展開修復和優(yōu)化工作，更好的提升建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量。

3.3 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同中的應用

BIM技術(shù)的應用需要由不同專業(yè)相互協(xié)同來完成建筑工程設(shè)計繪圖，這是BIM技術(shù)應用的一個十分重要的特征，設(shè)計環(huán)節(jié)對信息的處理和匯總交流可以有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的高效性、協(xié)調(diào)性。建筑工程的各項數(shù)據(jù)在BIM模型中不斷地實現(xiàn)交流與共享，具體包括如下兩方面：

1)利用中間數(shù)據(jù)問題，向異地不同設(shè)計軟件提供模型設(shè)計需要的各項數(shù)據(jù)信息。

2)通過中性數(shù)據(jù)庫使各項數(shù)據(jù)可以在不同專業(yè)之間進行有效的傳遞和共享，有機結(jié)合土建、水暖和裝飾等各種和建筑工程有關(guān)的專業(yè)內(nèi)容，并通過統(tǒng)一處理平臺規(guī)范處理各項數(shù)據(jù)信息，使信息流可以在系統(tǒng)內(nèi)暢通無阻。

4 BIM技術(shù)應用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題及改進對策

4.1 存在的問題

首先，缺乏標準的體系，盡管BIM技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，但是卻依舊處于探索之中，缺乏標準的體系和相應的設(shè)計規(guī)范，在實際的應用中還具有很多不合理的地方。其次，BIM技術(shù)的應用成本相對比較高。BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用必須要投入大量的資金，且具有很高的人員及設(shè)備要求。這就要求必須在人力與設(shè)備方面投入大量資金，并且后續(xù)還要求及時對軟件進行更新這也需要一定的資金支持?？梢?，BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用的成本相對比較高。

4.2 改進對策

1)要建立健全項目樣板。項目樣板在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中發(fā)揮著基礎(chǔ)性的作用，涉及很多方面，因此必須要建立健全樣板，減少工作的重復性，提升建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計速度和效率。

2)設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須要符合相關(guān)規(guī)范要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要構(gòu)件包括很多，如梁、柱、墻、樓板、樓梯等等，依據(jù)性質(zhì)與功能的不同能夠?qū)⑦@些構(gòu)件分成鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆和預制構(gòu)件三種，這就要求在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須要合理設(shè)計各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者應當依據(jù)構(gòu)件的管線走向及相應的功能要求對構(gòu)件進行科學合理的設(shè)置，有效防止各構(gòu)件相互之間發(fā)生沖突。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和社會的不斷進步，我國城市化進程不斷加快，大量的建筑在各個城市拔地而起，不僅體量很大而且結(jié)構(gòu)相當復雜，這在很大程度上促使建筑工程設(shè)計行業(yè)得到了快速的發(fā)展。BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用是建筑設(shè)計行業(yè)取得創(chuàng)新發(fā)展的重要表現(xiàn)，BIM技術(shù)的有效應用能夠建立起更為科學合理且高效的建筑數(shù)字模型，進一步提升建筑工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，保證建筑施工的安全開展，提升建筑施工的工作效率。本文介紹了BIM技術(shù)的概念和內(nèi)涵，對BIM技術(shù)實現(xiàn)的功能進行介紹，分析BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用，并提出BIM技術(shù)應用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題及改進對策，能夠為BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用提供一定的幫助和借鑒價值。