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

許顯怡君

摘要：BIM 技術(shù)對(duì)進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量及效率有著重要意義，并可以幫助建筑企業(yè)在建筑產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中有效降低設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)的成本投入，雖然 BIM 技術(shù)的各項(xiàng)功能基本可以滿足現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的需求，但是 BIM 技術(shù)也對(duì)設(shè)計(jì)人員的整體素質(zhì)提出了更高要求。

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

1 BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

現(xiàn)代建筑的規(guī)模組建擴(kuò)大，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要通過(guò)多種渠道獲取信息。數(shù)據(jù)信息作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵資源，將其應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅可以降低工程的整體成本，而且也可以幫助企業(yè)縮短工期，提高建筑工程的質(zhì)量以及工程的整體管理水平。也正因?yàn)槿绱耍F(xiàn)代信息技術(shù)目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了建筑工程領(lǐng)域中，在信息的支持下，建筑行業(yè)開始需找一條迅速處理施工過(guò)程中信息，合理安排工程的成本和進(jìn)度的道路。因此，BIM技術(shù)被應(yīng)用到了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，這對(duì)推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展意義重大，利用BIM技術(shù)使建筑結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的二維轉(zhuǎn)向了三維，而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用，使建筑發(fā)展到了一個(gè)新的高度，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行過(guò)程中，利用數(shù)字模型，對(duì)幫助企業(yè)降低運(yùn)行成本，促進(jìn)建筑企業(yè)的發(fā)展都有著重要意義。

2 BIM技術(shù)的主要特點(diǎn)

BIM 技術(shù)是利用數(shù)字模型進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、管理的一種施工方法，其主具有以下特點(diǎn)。

2.1 信息集成

BIM 技術(shù)的信息集成主要體現(xiàn)設(shè)計(jì)信息集成和設(shè)計(jì)過(guò)程集成，建筑信息模型是更個(gè)建筑工程唯一的信息模型，各種專業(yè)的設(shè)計(jì)信息都要在這個(gè)模型中完成，因此，BIM 技術(shù)具有明顯的信息集成特征，也就是因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)，所有的專業(yè)設(shè)計(jì)人員都可以在這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程集成化。

2.2 工作傳遞

BIM技術(shù)能夠?qū)⑺械呐c工作相關(guān)的數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，如果在施工過(guò)程中，設(shè)計(jì)師對(duì)某項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行了修改，設(shè)計(jì)師在并不需要親自對(duì)圖紙進(jìn)行處理或更改，BIM系統(tǒng)會(huì)將信息遭受影響進(jìn)行傳遞，與此同時(shí)，利用BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工的模擬，工程師在實(shí)際操作過(guò)程中，不需要對(duì)不同的因素進(jìn)行分析，這大幅度的提高了工作效率。

2.3 協(xié)同設(shè)計(jì)

利用BIM技術(shù)可以構(gòu)件一個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)，從而可以為業(yè)主、設(shè)計(jì)師等與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的人員構(gòu)建一個(gè)共同平臺(tái)，依據(jù)需求，快速反映需要信息，利用BIM技術(shù)可以依據(jù)不同專業(yè)的設(shè)計(jì)原則，自動(dòng)檢查建筑構(gòu)建之間的影響，這使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在工作中溝通變得更加便捷，縮短了工作時(shí)間。

3 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)

3.1模型碰撞檢查建筑

項(xiàng)目具體施工之前，傳統(tǒng)施工單位使用2D圖紙，難以有效反映出不同個(gè)體之間產(chǎn)生的碰撞，導(dǎo)致相應(yīng)建筑設(shè)計(jì)人員容易忽略碰撞問(wèn)題。對(duì)此，需對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，其展示的圖像是三維形式的，通過(guò)這種方式，對(duì)碰撞進(jìn)行檢查，能夠有效消除施工過(guò)程中的硬碰撞和軟碰撞，還能夠有效減少施工中出現(xiàn)返工問(wèn)題，也能夠降低錯(cuò)誤發(fā)生率。對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，促使施工圖紙得到進(jìn)一步優(yōu)化，同時(shí)進(jìn)行技術(shù)交底。

3.2鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

當(dāng)前，鋼結(jié)構(gòu)逐漸成為一種大跨度建筑物的主要結(jié)構(gòu)形式，鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用，經(jīng)常會(huì)面臨結(jié)構(gòu)連接和加強(qiáng)布置等多種問(wèn)題。相關(guān)設(shè)計(jì)人員對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，需對(duì)鋼柱的連接、梁和梁的鉸接、梁和梁的鋼接等多種形式進(jìn)行研究。對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行使用，可以使用參數(shù)共享的方式，對(duì)螺栓的數(shù)量和螺栓的間距等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，相應(yīng)設(shè)計(jì)人在具體實(shí)施過(guò)程中，僅可以對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，便可以形成一種新型的連接件。

3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可視化

采用傳統(tǒng)方式對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，相應(yīng)設(shè)計(jì)人員基本上使用的是CAD軟件，該種軟件的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)做出科學(xué)構(gòu)建。但是，當(dāng)前BIM技術(shù)被廣泛應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，這項(xiàng)技術(shù)也逐漸代替了CAD技術(shù)，BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，其可以通過(guò)三維形式，采用模型的方式將建筑結(jié)構(gòu)展示出來(lái)。

3.4設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)應(yīng)用

BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作更加協(xié)調(diào)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，該項(xiàng)工作不單由設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)，還需要其他有關(guān)人員參與到其中，這種情況下，促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作變得十分混亂。對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行有效解決，對(duì)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)動(dòng)態(tài)方式展示結(jié)構(gòu)模型，相應(yīng)設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合這一結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加配置等，實(shí)現(xiàn)信息共享。

3.5設(shè)計(jì)難點(diǎn)

BIM技術(shù)引用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要難點(diǎn)有：第一方面，人們?cè)趯?duì)BIM軟件進(jìn)行具體應(yīng)用過(guò)程中，需兼顧2D設(shè)計(jì)習(xí)慣，同時(shí)要求設(shè)計(jì)具有較高的連貫性。因此，人們對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行具體應(yīng)用過(guò)程中，其中呈現(xiàn)的參數(shù)要比2D繪制軟件中的參數(shù)復(fù)雜。第二方面，在BIM技術(shù)當(dāng)中的3D視圖效果和2D效果圖之間存在較大的差別，部分技術(shù)人員對(duì)BIM技術(shù)不是十分了解，在參照3D效果圖的時(shí)候，不能充分發(fā)揮3D效果圖的優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性。因此，存在很多技術(shù)人員不愿使用BIM技術(shù)，而繼續(xù)應(yīng)用2D繪制方式。第三方面，BIM屬于一種完全數(shù)據(jù)化模型，從理論上講，該技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接是雙向的。

4 BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

4.1 實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可視化

BIM 技術(shù)是基于三維模型技術(shù)而成的應(yīng)用于現(xiàn)代建筑工程領(lǐng)域的新興技術(shù)，其可以利用三維模型技術(shù)來(lái)將真實(shí)的建筑構(gòu)件展現(xiàn)給用戶，由于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中都是以 CAD 軟件進(jìn)行繪圖，該種方法很難將建筑結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息展示給不同用戶，而 BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期階段便通過(guò)建立建筑結(jié)構(gòu)的三位實(shí)體模型，來(lái)幫助各層次用戶通過(guò)直觀的角度對(duì)建筑構(gòu)件信息、功能布局有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)與了解。

4.2 BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)信息模型中會(huì)有一個(gè)包含所有設(shè)計(jì)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，所有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)都是相關(guān)聯(lián)的，設(shè)計(jì)人員可以利用該數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)信息來(lái)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)形體進(jìn)行構(gòu)建，而且在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)對(duì)不同的參數(shù)予以一些約束，從而確保 BIM 系統(tǒng)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以及時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)。BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中最大的特點(diǎn)，是可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高安全性、高可靠性的設(shè)計(jì)信息輸出，對(duì)提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)字化發(fā)展有著重要意義。

4.3 BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)建模中的具體應(yīng)用

現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)已成為一個(gè)大跨度建筑物的主要結(jié)構(gòu)形式，其在建模中往往需要面臨結(jié)構(gòu)鏈接和加強(qiáng)件布置等多個(gè)方面的難點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中需要涉及到梁柱連接、梁梁鉸接以及梁梁剛接等多種連接形式，所以在設(shè)計(jì)中往往需要根據(jù)梁的高度，來(lái)將各個(gè)連接件進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)并要將其參數(shù)化。BIM 系統(tǒng)在應(yīng)用中可以利用參數(shù)共享，來(lái)對(duì)螺栓的數(shù)量與間距來(lái)進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)人員只需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)便可以形成新的連接件，而在加強(qiáng)件、連接件設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員只需要畫出大樣，而在鋼結(jié)構(gòu)施工中技術(shù)人員只需要對(duì)相應(yīng)位置設(shè)計(jì)進(jìn)行參考，便可以來(lái)確定加強(qiáng)件、連接件的準(zhǔn)確位置，這對(duì)進(jìn)一步提高鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量及施工效率有著重要作用。

5 結(jié)論

本文探討了BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，分析了BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，并介紹了BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的改進(jìn)對(duì)策以及協(xié)同中的應(yīng)用，有效提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)、合理性。

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