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

唐萬帥

摘 要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代信息技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在社會生產(chǎn)和人們的生活中，建筑工程具有施工工期長、施工影響因素多的特點，在建筑工程施工過程中，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計十分重要，只有保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，才能保證建筑工程的施工質(zhì)量，才能保證建筑物安全、穩(wěn)定的使用。采用 BIM技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，能有效的提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性，更加經(jīng)濟、快速的完成建筑施工項目，BIM技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有十分重要的作用。

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

一、BIM技術(shù)概述

BIM的理論基礎(chǔ)主要源于制造行業(yè)集CAD、CAM于一體的計算機集成制造系統(tǒng)CIMS理念和基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM與STEP標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品信息模型。BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，BIM是對工程項目設(shè)施實體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。一個完善的信息模型，能夠連接建筑項目生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源，是對工程對象的完整描述，可被建設(shè)項目各參與方普遍使用。BIM具有單一工程數(shù)據(jù)源，可解決分布式、異構(gòu)工程數(shù)據(jù)之間的一致性和全局共享問題，支持建設(shè)項目生命期中動態(tài)的工程信息創(chuàng)建、管理和共享。

建筑工程在現(xiàn)代不斷的發(fā)展，其規(guī)模不斷的擴大，人們對于建筑物的要求不僅僅在于功能方面，建筑物結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，體型也越來越多樣化，因而工程項目中涉及的信息量也越來越大。這些信息作為建筑企業(yè)重要的資源，如果能夠加以利用，不但能夠縮短工期，節(jié)省開支，還能夠保證施工質(zhì)量、避免安全事故的發(fā)生。所以，信息技術(shù)開始在建筑工程中展現(xiàn)巨大的優(yōu)勢，得到了建筑行業(yè)的一致肯定。如何才能夠科學(xué)迅速的處理建筑工程中的各類信息，控制成本并安排工期，同時在設(shè)計過程中及時的發(fā)現(xiàn)失誤以及不當(dāng)，避免對整個工程的影響就顯得尤為重要?；诖?，針對整個建設(shè)施工過程的全面信息管理便成為了當(dāng)代建筑企業(yè)不可或缺的內(nèi)容。作為整個工程信息源頭，建筑設(shè)計具有核心地位，也是BIM技術(shù)關(guān)注的重點內(nèi)容。作為建筑設(shè)計行業(yè)的革命性技術(shù)，BIM技術(shù)使得設(shè)計從二維向三位方向轉(zhuǎn)變，同時作為整個建筑行業(yè)的信息革命，BIM正展現(xiàn)出無與倫比的生機活力。

二、BIM技術(shù)的特點

（一）可視化。傳統(tǒng)的建筑設(shè)計只能通過紙張或者計算機2D/3D軟件完成，其主要作用是為后期施工提供相應(yīng)的規(guī)格尺寸及效果展示，但還需要借助人們的空間想象才能將整個建筑在自己的腦海中呈現(xiàn)。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為建筑模型的直觀展現(xiàn)提供了平臺，設(shè)計人員的設(shè)計理念能夠直接在建筑模型中展示出來，有助于建筑企業(yè)內(nèi)部的人員交流，并對相關(guān)的設(shè)計進(jìn)行討論，做出最佳決策。

（二）協(xié)調(diào)性。協(xié)調(diào)性首先是設(shè)計部門內(nèi)部各專業(yè)人員間的組織協(xié)調(diào)，在內(nèi)部形成一個有效的標(biāo)準(zhǔn)性文件，便與推動建筑工程的進(jìn)程。另外BIM技術(shù)還能夠在建筑內(nèi)部相關(guān)布置以及空間設(shè)置上起到協(xié)調(diào)的效果，例如樓梯井的布置、防火區(qū)布置、水管布置、線路布置以及其他輔助布置等。

（三）模擬性。BIM技術(shù)能夠利用建立模型來模仿現(xiàn)實中的建筑，并通過其表現(xiàn)形態(tài)得出一些具有重要參考意義的數(shù)據(jù)。例如在進(jìn)行材料配比與承受應(yīng)力之間的關(guān)系時，僅僅通過經(jīng)驗與猜測難以找到最佳配比的真實比例，因此可以借助BIM技術(shù)將利用優(yōu)化技術(shù)設(shè)計的方案數(shù)據(jù)輸入仿真系統(tǒng)中，模擬建筑的結(jié)構(gòu)，在模擬環(huán)境中測試不同材料比例的受力情況，將得到的數(shù)據(jù)繪制成統(tǒng)計圖，明確找到最佳配比點。

三、BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

（一）三維設(shè)計中BIM模型的碰撞檢查

在建筑項目的施工前，傳統(tǒng)的2D圖紙往往在使用過程中不能有效地反映個體以及系統(tǒng)之間的碰撞，時間緊、多專業(yè)協(xié)作、溝通不充分導(dǎo)致個體離散行為具有很大的不可預(yù)見性，使得設(shè)計人員很容易疏漏掉部分碰撞問題。所以，這就很需要運用BIM技術(shù)中的三維BIM模型進(jìn)行三維碰撞檢查，這種監(jiān)測的過程不僅能消除施工過程中的硬碰撞和軟碰撞，更能減少建筑施工過程中的返工問題和錯誤帶來的損失，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計到后期優(yōu)化施工圖出圖并交底，建筑施工人員也可用BIM技術(shù)碰撞檢查優(yōu)化后的3D模型方案進(jìn)一步進(jìn)行施工進(jìn)度模擬和施工統(tǒng)籌模擬，提高建筑設(shè)計和施工的質(zhì)量。

（二）BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的可視化

BIM技術(shù)是利用三維模型將真實的建筑構(gòu)件展示出來，傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常采用CAD技術(shù)進(jìn)行施工圖紙繪制，這種方法很難將更多的建筑構(gòu)件信息表示出來，運用BIM技術(shù)在設(shè)計階段，構(gòu)建建筑構(gòu)件三維實體模型，能直觀的觀察建筑構(gòu)件，分析建筑結(jié)構(gòu)的功能布局，推斷建筑體量。在大型的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采用BIM可視化技術(shù)，能對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)演示，對建筑結(jié)構(gòu)的尺寸、相符度進(jìn)行考察，從而確定最優(yōu)設(shè)計方案，采用BIM技術(shù)能快速的檢測出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的漏洞，確保設(shè)計質(zhì)量。

（三）BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中不同專業(yè)協(xié)調(diào)設(shè)計中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用，通過創(chuàng)建數(shù)字化、唯一的模擬信息化模型，該種設(shè)計模型的數(shù)據(jù)能夠跨越不同的專業(yè)，在水暖、機電、結(jié)構(gòu)、建筑等系統(tǒng)之間相互交換，集成化的設(shè)計模型將不同專業(yè)設(shè)計師完成的三維模型所攜帶的信息，更加方便的與其他專業(yè)團隊進(jìn)行共享，保證建筑設(shè)計的所有參與方都能夠在掌握建筑設(shè)計所有信息的前提下進(jìn)行工作，這種方式改變了施工企業(yè)、制造商、業(yè)主、設(shè)備工程師、結(jié)構(gòu)工程師、建筑設(shè)計師等各個參與方的工作協(xié)調(diào)模式，保證所有的參與方能夠使用基于相同參數(shù)的建筑模型進(jìn)行協(xié)同工作，例如，在進(jìn)行建筑設(shè)計的過程中，建筑設(shè)計師需要添加構(gòu)件時，結(jié)構(gòu)工程師將墻、柱、梁等材質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息完整的輸入到BIM模型中，設(shè)備工程師根據(jù)添加構(gòu)件的位置、方式以及數(shù)量等，在建筑內(nèi)部進(jìn)行各種設(shè)備的配置，通過測試各種設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，當(dāng)出現(xiàn)異常時進(jìn)行調(diào)試，保證建筑的整體設(shè)計效果。通過將BIM技術(shù)應(yīng)用到不同專業(yè)協(xié)調(diào)設(shè)計中，各個專業(yè)的工作人員能夠?qū)崿F(xiàn)信息的完全共享，便于進(jìn)行協(xié)同工作，保證建筑設(shè)計以及施工能夠正常、有序的進(jìn)行，進(jìn)一步保證建筑的質(zhì)量。

四、結(jié)語

綜上所述，在建筑工程中使用BIM技術(shù)，不僅可以優(yōu)化建筑設(shè)計，還可以提高工程的效率，在建筑工程開始之前對數(shù)據(jù)進(jìn)行集成分析，并實現(xiàn)對工程數(shù)據(jù)的動態(tài)管理，提高工程設(shè)計的效率促進(jìn)建筑工程的良好發(fā)展。