BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用淺析

鄭 瑋

（山西亨瑞建筑設(shè)計(jì)研究院(有限公司)， 山西 太原 030000）

目前，BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，建筑單位可利用該技術(shù)完成數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的建立，實(shí)現(xiàn)各部門信息資源的共享。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員通過該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了可視化模型的構(gòu)建，進(jìn)而不斷優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量，并最終提高了建筑工程建設(shè)質(zhì)量。

1 BIM 技術(shù)概述

BIM 技術(shù)即建筑信息模型，是通過計(jì)算機(jī)及數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建三維立體模型，從而實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)及維護(hù)多項(xiàng)工作的管控，其可幫助設(shè)計(jì)人員及時(shí)解決工程建設(shè)中存在的問題，提高工程質(zhì)量。將其應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中來能夠有效提升設(shè)計(jì)水平，為工程建設(shè)的有序開展提供依據(jù)。

2 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

2.1 可視化

傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是由人工操作以二維平面圖形的形式展現(xiàn)出來的，需要較多設(shè)計(jì)人員的配合方能實(shí)現(xiàn)，且由于是人為操作，在設(shè)計(jì)中很容易出現(xiàn)誤差，影響設(shè)計(jì)效果。而使用BIM 后，則將傳統(tǒng)的二維平面圖形轉(zhuǎn)化成三維立體圖形，并直觀的展現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員眼前，這不僅節(jié)省了人力，也減少了誤差。

2.2 方案優(yōu)化

傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在圖紙局部修改時(shí)，需要結(jié)合較多的效果圖完成改正，且其中設(shè)計(jì)的參數(shù)數(shù)據(jù)也要重新計(jì)算，這不僅增加了設(shè)計(jì)人員的工作量，也產(chǎn)生了較大的設(shè)計(jì)成本，耽誤了工程進(jìn)度。但利用BIM 后，則可將工程建設(shè)的數(shù)據(jù)信息直接輸入到軟件中，通過軟件處理完成建模工作，一個(gè)環(huán)節(jié)的修改會(huì)直接牽動(dòng)其他環(huán)節(jié)的自動(dòng)化變更，大大節(jié)省了修改時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)效率。

2.3 互助協(xié)調(diào)性

在工程項(xiàng)目建設(shè)管理中，需要各部門之間的強(qiáng)力配合，以加強(qiáng)各環(huán)節(jié)施工的連續(xù)性。當(dāng)工程施工中遇到問題時(shí)，設(shè)計(jì)人員要及時(shí)對(duì)問題產(chǎn)生原因進(jìn)行了解和掌握，并聯(lián)系相關(guān)部門針對(duì)該問題制定合理解決措施，降低施工中的安全隱患。BIM 技術(shù)的應(yīng)用不僅在設(shè)計(jì)階段對(duì)可能出現(xiàn)的問題實(shí)行預(yù)測(cè)，制定合理的預(yù)控措施，還能對(duì)工程各階段施工予以監(jiān)管，保證工程建設(shè)的安全性。

2.4 數(shù)據(jù)模擬性能

BIM 不僅可對(duì)建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行模擬，還能夠模擬真實(shí)場(chǎng)景。如在設(shè)計(jì)階段，該技術(shù)可對(duì)節(jié)能、光照、熱能傳到等智能模式予以模擬；在招投標(biāo)環(huán)節(jié)，可模擬施工組織，優(yōu)化施工方案；對(duì)建筑環(huán)境實(shí)行模擬，并根據(jù)相關(guān)參數(shù)的變化來完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，展現(xiàn)建筑真實(shí)場(chǎng)景特征，從而降低設(shè)計(jì)難度，節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間。

3 BIM 技術(shù)的應(yīng)用

3.1 場(chǎng)地與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了加強(qiáng)設(shè)計(jì)方案的合理性，需要在設(shè)計(jì)前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況實(shí)行勘查，了解現(xiàn)場(chǎng)的水文、地質(zhì)及周邊結(jié)構(gòu)特征，降低不良因素影響。在該環(huán)節(jié)，通過BIM 的應(yīng)用，能夠結(jié)合地理信息系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行真實(shí)模擬，并通過相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)的錄入，構(gòu)建真實(shí)的建筑結(jié)構(gòu)模型，了解區(qū)域地質(zhì)環(huán)境特征，從而加強(qiáng)設(shè)計(jì)方案的合理性。

3.2 結(jié)構(gòu)模型的建立

建筑結(jié)構(gòu)模型建立中涉及的內(nèi)容較多，如梁體、柱體、樓梯等，設(shè)計(jì)者需利用BIM 技術(shù)結(jié)合現(xiàn)有的數(shù)據(jù)信息，完成上述結(jié)構(gòu)的構(gòu)建工作，以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)置及布局的合理性。例如在墻體結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建中，一方面要準(zhǔn)確掌握實(shí)體建筑結(jié)構(gòu)的具體情況，另一方面需加強(qiáng)信息數(shù)據(jù)的收集，并按照實(shí)體建筑需求，完成模型設(shè)計(jì)，同時(shí)還要保證模型參數(shù)與實(shí)體參數(shù)的一致性。

3.3 部分結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

部分結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建需要對(duì)材料、尺寸及成本等信息予以掌握。只有詳細(xì)了解結(jié)構(gòu)屬性，才能加強(qiáng)模型構(gòu)建的合理性。而BIM 技術(shù)的應(yīng)用正好可以滿足部分結(jié)構(gòu)模型的需求。這里仍以墻體模型構(gòu)建為例。墻體模型分為結(jié)構(gòu)層、隔熱層、墻面磚及外墻面磚，涉及的材料相對(duì)較多。為此，在應(yīng)用BIM 開展模型構(gòu)建時(shí)，需要做到以下幾點(diǎn)要求：先按照結(jié)構(gòu)要求合理選擇材料，確保其各項(xiàng)性能；然后準(zhǔn)確定位幾何實(shí)體、分層實(shí)體和使用實(shí)體；最后，利用材料加強(qiáng)墻體與墻體材料之間的關(guān)聯(lián)性。

3.4 關(guān)聯(lián)性結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

關(guān)聯(lián)性結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建分為兩種情況，一是非對(duì)稱關(guān)聯(lián)模型的建立，其是指在關(guān)聯(lián)性的兩個(gè)模型構(gòu)建中，存在主從關(guān)系，當(dāng)主體模型改變時(shí)，依從模型也會(huì)發(fā)生改變，而依從模型改變時(shí)，主體模型不會(huì)受到任何影響。例如，在墻體及洞口設(shè)計(jì)上，當(dāng)墻體出現(xiàn)改變時(shí)，洞口也會(huì)發(fā)生一定變化，而當(dāng)洞口改變時(shí)，墻體則不會(huì)發(fā)生任何變化。

二是對(duì)稱性關(guān)聯(lián)模型的建立。這里面涉及的兩個(gè)模型之間存在關(guān)聯(lián)性，一個(gè)發(fā)生改變，另一個(gè)也會(huì)改變。例如，梁和柱結(jié)構(gòu)，只有兩者有效銜接才能增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的支撐效果，所以當(dāng)其中一個(gè)參數(shù)發(fā)生調(diào)整時(shí)，另一個(gè)參數(shù)也會(huì)跟著改變。

3.5 建筑結(jié)構(gòu)性能分析

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除了要確保結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)的合理性外，還需注重結(jié)構(gòu)美觀性及抗震性能的設(shè)計(jì)。在原有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，人工操作較多，很容易受到主觀因素的影響而導(dǎo)致設(shè)計(jì)內(nèi)容出現(xiàn)偏差，影響建筑結(jié)構(gòu)性能。而利用BIM 后，則可對(duì)建筑性能實(shí)行自動(dòng)化分析，并對(duì)設(shè)計(jì)中存在的不足之處予以校正，進(jìn)而提升建筑的實(shí)用價(jià)值。

4 結(jié)語

總之，BIM 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，不僅提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間，同時(shí)也解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的各類問題，改進(jìn)了建筑的整體質(zhì)量。