BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

米福生

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的BIM技術(shù)有了很大進(jìn)展，并在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)行業(yè)，可以構(gòu)建更加高效、科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)模型，提升建筑工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保建筑施工更加安全高效，有效提高建筑施工效率?；诖?，文章首先介紹了BIM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)功能，接著介紹了BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用，最后從建筑結(jié)構(gòu)方面、建筑結(jié)構(gòu)性能方面、建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)方面就BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作進(jìn)一步探討，以期為提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量提供有益參考。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);建筑模型

近年來，建筑行業(yè)可謂如日中天，不但消費(fèi)人群成倍增長(zhǎng)，各種新型的工程管理技術(shù)、設(shè)備、理念也不斷涌現(xiàn)，這些都是當(dāng)前建筑業(yè)發(fā)展的重要元素。BIM技術(shù)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展前期就已經(jīng)出現(xiàn)并在西方國(guó)家廣泛應(yīng)用，很大程度上帶動(dòng)了西方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國(guó)應(yīng)用BIM技術(shù)相對(duì)較晚，但是其所帶來的影響非常明顯，加之我國(guó)目前的生態(tài)環(huán)境狀況及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中推廣與應(yīng)用是非常有必要的。

1、BIM技術(shù)定義

BIM技術(shù)暫時(shí)仍未有統(tǒng)一的定義，BIM技術(shù)利用三維模型對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等活動(dòng)進(jìn)行管理。BIM技術(shù)依托現(xiàn)代3D數(shù)字化信息技術(shù)，對(duì)工程項(xiàng)目不同階段的信息進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工程特性、設(shè)施實(shí)體的數(shù)字化表述。

2、目前BIM技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

BIM技術(shù)雖然已經(jīng)運(yùn)用到我國(guó)建筑領(lǐng)域當(dāng)中，具有廣闊的發(fā)展空間，但是這些都是體現(xiàn)在表面層次的。該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展依然存在不少問題，例如國(guó)內(nèi)企業(yè)使用的建筑模型數(shù)據(jù)并不統(tǒng)一，就容易在施工中造成模型重復(fù)和浪費(fèi)。但是各個(gè)企業(yè)為了自己的利益，很難達(dá)成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。另一方面就是BIM技術(shù)的理念在我國(guó)并沒有普及，依然是在小范圍內(nèi)使用，不少設(shè)計(jì)人員對(duì)BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)就是軟件建模這個(gè)狹隘的概念，而沒有深入理解其應(yīng)用。與其說BIM是一項(xiàng)技術(shù)，其實(shí)倒不如說是一項(xiàng)設(shè)計(jì)理念，其要求是所有的參加人員都能基于統(tǒng)一的建筑模型，但是在現(xiàn)階段我國(guó)建筑工程中還沒有做到統(tǒng)一，各個(gè)環(huán)節(jié)之間沒有明確的模型交互數(shù)據(jù)，容易產(chǎn)生多次返工返修，從而導(dǎo)致工期延長(zhǎng)。

3、BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1建筑結(jié)構(gòu)分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有系統(tǒng)性與科學(xué)性，其內(nèi)容不僅包括建筑主體設(shè)計(jì)，還包括對(duì)與施工項(xiàng)目相關(guān)的地質(zhì)、水文條件的分析與研究。建筑結(jié)構(gòu)主體是否穩(wěn)固、安全，在很大程度上取決于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否合理，而建筑結(jié)構(gòu)主體的穩(wěn)定性與安全性會(huì)直接影響建筑結(jié)構(gòu)的整體性能。此外，建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件也會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生較大影響。為保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性，可以應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)與施工場(chǎng)地分析，利用動(dòng)態(tài)信息分析建筑結(jié)構(gòu)在客觀環(huán)境中的應(yīng)力表現(xiàn)，通過全面分析潛在的風(fēng)險(xiǎn)及其可能造成的負(fù)面影響，及時(shí)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新規(guī)劃。同時(shí)，在建筑結(jié)構(gòu)與場(chǎng)地分析中應(yīng)用BIM技術(shù)，應(yīng)站在建筑項(xiàng)目長(zhǎng)久使用的角度上，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)與建筑場(chǎng)地加以全方位的分析，并提出切實(shí)可行的建議，從而為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)造更好的條件。

3.2 BIM技術(shù)在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是基于3D圖形設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上的，因此可以全方位地評(píng)價(jià)分析三維數(shù)據(jù)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，為后續(xù)的數(shù)據(jù)調(diào)整提供依據(jù)。而在以往的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，如需要改動(dòng)某一部分，需充分考慮最初的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及整體建筑結(jié)構(gòu)是否受到影響，在此基礎(chǔ)上實(shí)施改動(dòng)，但對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行多次修改會(huì)影響建筑施工的成本，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還可能逐漸偏離正軌。BIM技術(shù)在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中的應(yīng)用并不會(huì)出現(xiàn)這些問題，設(shè)計(jì)人員只需在系統(tǒng)中錄入相關(guān)參數(shù)并確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的就能獲取圖紙修改建議。經(jīng)BIM技術(shù)優(yōu)化后的圖紙施工難度也會(huì)有所降低，為后期建筑的施工帶來極大便利。

3.3對(duì)建筑空間進(jìn)行規(guī)劃

建筑空間規(guī)劃在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要及時(shí)進(jìn)行關(guān)注，這也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初始環(huán)節(jié)。在建設(shè)區(qū)域確定后，設(shè)計(jì)人員要對(duì)該區(qū)域進(jìn)行空間規(guī)劃，若該區(qū)域的地形狀況較為復(fù)雜，需要開展較為深入的空間規(guī)劃分析。借助BIM技術(shù)對(duì)建設(shè)區(qū)域進(jìn)行空間規(guī)劃，分析建筑區(qū)域的坡向、坡高、斜率等參數(shù)，針對(duì)復(fù)雜地形建筑空間，提供有效的設(shè)計(jì)技術(shù)支持，進(jìn)而開闊設(shè)計(jì)人員思路。通過GIS技術(shù)進(jìn)行坡度分析，建立相關(guān)BIM模型，對(duì)各類參數(shù)進(jìn)行模擬，設(shè)計(jì)人員通過模型對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行全方位、多角度的研究，獲取大量基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，為后續(xù)正式的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、空間規(guī)劃工作提供詳實(shí)資料。在建設(shè)區(qū)域地形分析工作完成后，設(shè)計(jì)人員即可開展空間規(guī)劃工作。另外，通過BIM技術(shù)還可以在建筑內(nèi)部進(jìn)行視野分析、可視度分析，類似于坡度分析，設(shè)計(jì)人員建立相應(yīng)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)功能的分析、調(diào)試，綜合多種因素，最終確定三維空間規(guī)劃實(shí)際情況。

3.4在綠色設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

綠色設(shè)計(jì)是目前建筑設(shè)計(jì)活動(dòng)當(dāng)中所提倡的理念，也符合目前消費(fèi)者所追求的低碳消費(fèi)，而綠色設(shè)計(jì)的難度也是比較高的，設(shè)計(jì)過程當(dāng)中的影響因素也比較多。在設(shè)計(jì)活動(dòng)當(dāng)中，設(shè)計(jì)者可以充分利用BIM技術(shù)，對(duì)建筑物的節(jié)能性能進(jìn)行全方面的研究和開采，尤其是在建筑物采光、通風(fēng)以及日照等方面，在這個(gè)過程當(dāng)中必須要結(jié)合人體對(duì)于環(huán)境舒適度的數(shù)據(jù)，要從人體最佳體驗(yàn)感出發(fā)。比如在屋頂設(shè)計(jì)活動(dòng)當(dāng)中，可以充分利用保溫、蓄熱系數(shù)比較大、隔熱效果明顯的材料，在冬季提高室內(nèi)的溫度，在夏季可以很好的隔離外界的熱度。通過提高建筑物這方面的信賴，讓人體減少對(duì)各種電氣設(shè)備的依賴。綠色設(shè)計(jì)是未來設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中必然的發(fā)展趨勢(shì)，因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)該不斷深入這方面的研究，從保護(hù)自然環(huán)境的角度出發(fā)。

3.5建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)分析

為確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合實(shí)際施工條件，并可以與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以外的其他工程項(xiàng)目良好配合，在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)分析。為此，需要利用BIM技術(shù)，以建筑工程的相關(guān)數(shù)據(jù)為依據(jù)，構(gòu)建施工項(xiàng)目模型，并把建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入模型中，對(duì)建筑項(xiàng)目模型進(jìn)行更新，判斷建筑結(jié)構(gòu)是否會(huì)對(duì)土木施工、水電暖施工、裝飾施工等造成阻礙，并提出優(yōu)化建議，從而使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理。此外，為提升BIM技術(shù)的使用效果，在應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)具體的建筑項(xiàng)目進(jìn)行協(xié)調(diào)分析時(shí)，應(yīng)做到如下兩點(diǎn)：一是對(duì)于不同地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要選擇合適的軟件來開展建筑項(xiàng)目模型設(shè)計(jì)，從而保障數(shù)據(jù)模型的有效性;二是根據(jù)建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況構(gòu)建合理的數(shù)據(jù)庫(kù)，保障專業(yè)設(shè)計(jì)人員與技術(shù)人員可進(jìn)行良好的交流、溝通。

結(jié)語：

綜上所述，人們對(duì)建筑質(zhì)量、舒適性的要求越來越高。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用BIM技術(shù)能夠提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)數(shù)字化、信息化發(fā)展。設(shè)計(jì)人員需要充分了解BIM技術(shù)，關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中BIM技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，促進(jìn)BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中獲得更多、更深入的應(yīng)用，保證建筑設(shè)計(jì)工作的整體性，同時(shí)具有更高的科學(xué)性、藝術(shù)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王棟磊.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用探析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2019（1）：65.