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

何 曠

（長沙先導(dǎo)恒偉房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，湖南 長沙 410000）

現(xiàn)階段，BIM技術(shù)隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展而得到了迅速推廣和應(yīng)用。BIM技術(shù)給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)所帶來的理念是全新的，意義是重大的，作用是積極的。隨著BIM技術(shù)的不斷推廣與應(yīng)用，傳統(tǒng)的二維平面建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式已經(jīng)不能滿足工程項(xiàng)目建設(shè)的需求，以BIM技術(shù)為全新設(shè)計(jì)理念的三維設(shè)計(jì)模式，以更加詳盡的信息庫建設(shè)水平、建筑相關(guān)信息的詳細(xì)描述進(jìn)入了工程項(xiàng)目建設(shè)之中。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的功能

1.1 三維效果的體現(xiàn)

BIM技術(shù)并不是單一技術(shù)的運(yùn)用，而是諸多新技術(shù)、新方法的集合載體。在BIM技術(shù)之中，三維技術(shù)是一項(xiàng)重要的組成部分。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，三維技術(shù)的使用可以將建筑物的建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行三維化的立體形態(tài)展示，設(shè)計(jì)人員可以通過BIM技術(shù)所建立的建筑物結(jié)構(gòu)立體三維形態(tài)，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的多個模型單元進(jìn)行詳細(xì)的跟蹤觀察，如建筑管道系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)。同時，在建筑結(jié)構(gòu)立體形態(tài)的查閱過程中，可以根據(jù)所得到的具體結(jié)構(gòu)單元的詳細(xì)信息，運(yùn)用科學(xué)的處置方法進(jìn)行分析，從而最大限度地減少安全隱患及其他潛在問題。對于BIM三維技術(shù)建立的建筑物模型展示的結(jié)構(gòu)問題，應(yīng)當(dāng)給予慎重對待并認(rèn)真解決，因?yàn)樵擃惽闆r很有可能在實(shí)際過程中出現(xiàn)，從而影響建筑工程整體建設(shè)質(zhì)量水平和社會經(jīng)濟(jì)效益。具體的三維效果如圖1所示。

圖1 具體三維效果展示

1.2 推動建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一化

BIM技術(shù)的運(yùn)用給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來的視覺體驗(yàn)提升并不僅僅存在于三維技術(shù)的應(yīng)用，BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中，可以對建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的諸多結(jié)構(gòu)模型單元如外貌、光源、材料特性等因素進(jìn)行實(shí)時查閱，從而進(jìn)一步推動建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一化。BIM技術(shù)對建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一化的作用不僅存在于建筑設(shè)計(jì)圖紙的設(shè)計(jì)層面，同時還體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)模型的預(yù)處理演算過程中。BIM技術(shù)可以對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中的所有結(jié)構(gòu)單元數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一演算，從而渲染實(shí)際建筑效果，推動建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一化的實(shí)現(xiàn)。統(tǒng)一化組織架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 統(tǒng)一化組織架構(gòu)圖

1.3 促進(jìn)數(shù)據(jù)信息協(xié)調(diào)信息化

BIM技術(shù)相較于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的優(yōu)越性還體現(xiàn)在信息處理能力上。BIM以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展為支撐，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的所有工程信息進(jìn)行統(tǒng)一收集和處理，并于計(jì)算機(jī)軟件內(nèi)部快速建立相關(guān)結(jié)構(gòu)單元的數(shù)據(jù)信息庫，從而對建筑工程信息進(jìn)行更快速的調(diào)用和處理。由于建筑結(jié)構(gòu)自身是一個有諸多結(jié)構(gòu)單元組成的大模塊，所以各類信息在建筑物設(shè)計(jì)過程之中有著緊密的聯(lián)系和交叉。這種統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的建立為節(jié)省建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作業(yè)時間提供了巨大便利，真正意義上實(shí)現(xiàn)了信息的定向查找、精確查找和針對性查找，有效避免了傳統(tǒng)信息集成方法中信息準(zhǔn)確性不高的情況發(fā)生，從而推動建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作高效開展。

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

2.1 分析建筑物結(jié)構(gòu)功能

BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以將傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中全部由相關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行的大量建筑結(jié)構(gòu)性能分析工作進(jìn)行簡化和優(yōu)化，不但在項(xiàng)目建設(shè)和設(shè)計(jì)的資金投入方面減少，同時也能有效提升建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，人為因素影響較多，工作量大且繁雜，對相關(guān)工作人員的工作狀態(tài)有著很高的要求。BIM技術(shù)的應(yīng)用，只需要將所有相關(guān)信息輸入BIM模型中即可實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)功能的分析，同時對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中的不足進(jìn)行及時修正，從而快速優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。建筑虛擬建模演示如圖3所示。

圖3 虛擬建模演示

2.2 協(xié)調(diào)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了充分保障建筑工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量，BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中會對建筑結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行處理和分析，將已經(jīng)建立的BIM模型信息通過軟件交互截面及時準(zhǔn)確傳遞給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員。在這類信息傳遞過程中需要注意，不同的建筑結(jié)構(gòu)對應(yīng)不一樣的BIM技術(shù)模型，為了保障信息傳遞過程的精確性和有效性，可以利用中間數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行輔助工作。此外，在協(xié)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)注意對BIM模型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行科學(xué)有效的管理，從而使每一名建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員都能夠以最快的速度對信息進(jìn)行有效的識別與接收。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員之間信息的有效傳遞，有利于實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)功能同裝飾工程、給排水工程以及室外工作之間的充分協(xié)調(diào)，從而有效提升施工作業(yè)效率。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)模型信息的共享

設(shè)計(jì)工具是以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，在建筑結(jié)構(gòu)改造過程中發(fā)揮作用的，這類軟件可以高效地實(shí)現(xiàn)模型建立、模擬分析、合理演算以及設(shè)計(jì)圖紙的快速生成等功能，對BIM模型數(shù)據(jù)庫信息的交互功能和儲存功能有著巨大作用。除了該類建筑結(jié)構(gòu)信息的高效整合，BIM軟件可以在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)同一項(xiàng)目不同施工模塊之間的結(jié)合，中心服務(wù)器的功能就如一個龐大數(shù)據(jù)庫，充分地將室內(nèi)設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及機(jī)電設(shè)計(jì)等多個單元模塊進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使設(shè)計(jì)人員可以直接通過網(wǎng)絡(luò)連接就可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息資料的調(diào)取，從而有效輔助設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行。其具體實(shí)現(xiàn)流程：（1）以局域網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器為載體，建立中心文件資料庫；（2）設(shè)計(jì)人員以各自的BIM核心建模軟件為工具，同中心資料庫實(shí)現(xiàn)連接，從而建立建筑信息模型。每一個不同專業(yè)模塊都可以通過中心文件，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的信息與其他專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行有效的信息共享。

2.4 施工作業(yè)現(xiàn)場和建筑結(jié)構(gòu)的剖析

建筑工程整體施工質(zhì)量的保障，一方面來源于合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，另一方面也源于施工現(xiàn)場的施工作業(yè)質(zhì)量。同時，施工現(xiàn)場由于受到其他因素干擾的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，因此對施工現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境因素的考慮是十分有必要的。BIM系統(tǒng)可以通過信息系統(tǒng)與地理信息進(jìn)行整合，從而依據(jù)施工現(xiàn)場狀況建立建筑工程模型。與此同時，設(shè)計(jì)人員也可以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)對現(xiàn)場施工進(jìn)行一定的修正，從而實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與現(xiàn)場施工作業(yè)之間的有效匹配，進(jìn)而提升項(xiàng)目整體建設(shè)質(zhì)量。

2.5 在鋼結(jié)構(gòu)建筑中結(jié)構(gòu)建模的運(yùn)用

鋼結(jié)構(gòu)是當(dāng)前建筑工程中廣泛采取的結(jié)構(gòu)形式之一，在應(yīng)用BIM技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模的過程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可以更容易地獲取如加強(qiáng)件和連接方面的信息參數(shù)，尤其是對鋼結(jié)構(gòu)中常見的螺栓數(shù)量可以進(jìn)行更好的掌控。同時，鋼結(jié)構(gòu)的連接存在多種形式，在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)方案確定時應(yīng)充分考慮梁高等因素，從而使連接部分滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求。BIM技術(shù)的運(yùn)用，使設(shè)計(jì)人員通過對相關(guān)參數(shù)的修正就可以進(jìn)行連接部件的設(shè)計(jì)，極大地提升了工作效率。

3 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，不但在建設(shè)成本上有所降低，還有利于可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹與提升施工效率。但現(xiàn)階段BIM的應(yīng)用過程中仍然存在著一定的問題有待解決，相信通過BIM技術(shù)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，類似的問題一定會越來越少，從而使BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮出更好的作用，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和施工質(zhì)量的提高。