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

王冠亞

【摘要】本文探索BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，總結(jié)和分析其在應(yīng)用過程中所遇到的問題，并提出相對應(yīng)的對策，以提高BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)方案;施工效率;BIM技術(shù)

BIM技術(shù)全稱是建筑信息模型構(gòu)建，其作用是將實(shí)際施工過程以及可能在施工過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行數(shù)字化模型的構(gòu)建，以完整、清晰的方式將工程建筑的各個(gè)階段以數(shù)字的形式模擬出來，方便工程人員核驗(yàn)設(shè)施方案，以及檢驗(yàn)在工程建筑各個(gè)階段可能出現(xiàn)的問題，并針對展示出的問題提出相對應(yīng)的解決方案，以保證工程施工的整體質(zhì)量，是近年來在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常用的技術(shù)之一。

1.BIM技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢

1.1BIM技術(shù)的三個(gè)特點(diǎn)

（1）BIM技術(shù)完整地記錄了結(jié)構(gòu)模型的所有信息。BIM技術(shù)貫穿建筑結(jié)構(gòu)施工的所有過程，從最初的建筑用材選擇到施工地點(diǎn)確認(rèn)，以及建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，再到使用的器材、設(shè)備，工程的性能、風(fēng)險(xiǎn)評估、結(jié)構(gòu)力學(xué)性能、工程的質(zhì)量要求等BIM都會(huì)參與，并將模型信息的所有內(nèi)容完整備份下來，有利于整體建筑工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[1]。

（2）BIM技術(shù)將整體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程的各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)地聯(lián)合在一起。BIM技術(shù)涉及建筑CAD技術(shù)、CAM技術(shù)，全程參與建筑結(jié)構(gòu)施工的各個(gè)過程，BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各個(gè)環(huán)節(jié)的信息是相互關(guān)聯(lián)的，并且通過BIM技術(shù)內(nèi)部的計(jì)算，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)科技，可以將所有的信息融合匯總，得到最佳的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

（3）BIM技術(shù)所有的模型信息具備高度的一致性。運(yùn)用BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其所有的數(shù)據(jù)信息均記錄在電腦系統(tǒng)，所有的信息在精準(zhǔn)核對后只記錄一次，同樣的信息不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)的現(xiàn)象，降低了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對于數(shù)據(jù)的整理難度，并且BIM系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)當(dāng)前的數(shù)據(jù)信息對模型進(jìn)行改良和修繕，以達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果[2]。

1.2BIM技術(shù)的優(yōu)勢

（1）BIM技術(shù)具備極強(qiáng)的可視性。運(yùn)用BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，打破了傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的二維圖紙形式，將所有的結(jié)構(gòu)信息通過計(jì)算機(jī)匯總以三維立體的形式展現(xiàn)在人們的面前，通過3D的形式將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案體現(xiàn)在設(shè)計(jì)者的眼前，極大地提高了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時(shí)也完整清晰地模擬了工程建筑的全過程，有利于工程設(shè)計(jì)人員對相關(guān)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行針對性的修改，保障了建筑結(jié)構(gòu)的整體安全。

（2）BIM技術(shù)具備極強(qiáng)的協(xié)調(diào)性。BIM技術(shù)將會(huì)全程參與到建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，并將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理匯總并最終形成信息模型，在此過程中，BIM技術(shù)會(huì)將各個(gè)部門聯(lián)系起來，使其成為一個(gè)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的整體，打破了傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中部門各自為戰(zhàn)的情況。BIM技術(shù)具備極強(qiáng)的協(xié)調(diào)性，能大大提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的工作效率。

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

2.1BIM技術(shù)

在數(shù)字信息化、工程設(shè)計(jì)、施工及管理領(lǐng)域的具體作用：

（1）BIM技術(shù)突破了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域數(shù)字信息化的歷史難題。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在數(shù)據(jù)采集上、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)以及后期的數(shù)據(jù)收集整理上均大量依靠人工手段，效率低下且精準(zhǔn)度有所欠缺，無法準(zhǔn)確預(yù)知在具體施工過程中可能出現(xiàn)的問題，并且對于整體工程的成本控制以及相關(guān)資源的消耗無法進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，常常導(dǎo)致建筑工程存在結(jié)構(gòu)缺陷、建筑用材過度浪費(fèi)的現(xiàn)象產(chǎn)生，而BIM技術(shù)的應(yīng)用徹底打破了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的歷史格局，在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)時(shí)代，充分使用建筑CAD技術(shù)、CAM等先進(jìn)的3D建模技術(shù)，將設(shè)計(jì)工程的圖紙從二維逐漸轉(zhuǎn)化為三維圖形，將數(shù)字信息可視化，大大降低工程施工人員的設(shè)計(jì)難度，同時(shí)也將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程更加清晰化、完整化，再通過單一的工程數(shù)據(jù)源系統(tǒng)，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程所有的方面結(jié)合在一起，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期成本控制、工程質(zhì)量、性能、結(jié)構(gòu)安全性、以及工程整體的完成程度等進(jìn)行集中的數(shù)據(jù)采集與整理，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程的結(jié)合成一個(gè)有機(jī)的整體，大大提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率，有效降低了因?yàn)槿藶槭д`而造成的資源浪費(fèi)[3]。

（2）BIM提高了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)置中，所有的設(shè)計(jì)都是依據(jù)圖紙數(shù)據(jù)來進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，對于工程內(nèi)部可能存在的缺陷，以及在建筑施工的各個(gè)過程中的能耗分析并不到位，同時(shí)也無法精準(zhǔn)計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的碰撞承載力極限值，也無法對整個(gè)工程的建筑成本做出精準(zhǔn)測量，而在使用BIM技術(shù)后，能實(shí)現(xiàn)所有的專業(yè)設(shè)計(jì)之間數(shù)據(jù)共享，讓不同領(lǐng)域的科學(xué)融入一個(gè)整體的設(shè)計(jì)思路之中，有效地規(guī)避了因?yàn)樾畔?shù)據(jù)不統(tǒng)一而造成的管道線路雜亂或者是空間布局不合理的現(xiàn)象出現(xiàn)，同時(shí)通過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，可以對在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行相應(yīng)的改良和修復(fù)，以保障工程的整體進(jìn)度[4]。

（3）BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高效科學(xué)的施工管理流程。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在加入BIM技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)了施工進(jìn)度與計(jì)算機(jī)模擬建模分析同步進(jìn)行，可以即時(shí)掌握建筑結(jié)構(gòu)在施工工程的各個(gè)階段中，每一個(gè)階段其工程的最大承載力，以及可能出現(xiàn)的問題，并根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行預(yù)演、計(jì)算最終使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案得到完美的改進(jìn)，同時(shí)BIM實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、工程施工管理、三維立體模型分析與場地布置共同管理，將人力、物力等資源實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的分配，節(jié)約了大量的建設(shè)成本，同時(shí)也提高了工程施工的管理質(zhì)量，建立了數(shù)據(jù)共享、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的管理機(jī)制，有利于工程后期的施工進(jìn)展，極大地簡化了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)壓力，有效地提高了工程技術(shù)人員的工作效率。

2.2BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的具體應(yīng)用

（1）BIM技術(shù)提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量。通過使用BIM技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)科技，可以將過往的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可視化，以三維圖形的形式呈現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者的眼前，讓建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段清晰、完整地以數(shù)字信息的形式展現(xiàn)出來，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提供大量的有效數(shù)據(jù)，可以將建筑施工的各個(gè)施工點(diǎn)的承載力科學(xué)地分析出來，以便于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，同時(shí)將二維圖紙改良成三維建模的形式，可以讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案更加直觀，提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性，同時(shí)也為工程結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量保駕護(hù)航[5]。

（2）BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)方案的虛擬施工。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，工程施工可能出現(xiàn)的問題只能在實(shí)際施工過程中才可以發(fā)現(xiàn)，一旦出現(xiàn)重大的結(jié)構(gòu)問題，將會(huì)影響整體的施工進(jìn)度以及施工質(zhì)量，造成資源的大量浪費(fèi)，而使用BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)施工實(shí)際，可以實(shí)現(xiàn)虛擬施工，顧名思義，就是在實(shí)際施工前，通過計(jì)算機(jī)建模技術(shù)，將設(shè)計(jì)方案在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行百分百同步虛擬建設(shè)，在建設(shè)的過程中完全參照設(shè)計(jì)方案的數(shù)據(jù)，將會(huì)第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)施工過程中出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)問題，并及時(shí)進(jìn)行方案的調(diào)整與改進(jìn)，極大地降低了工程施工的建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也保障了建筑結(jié)構(gòu)施工的整體質(zhì)量，有利于我國建筑行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

3.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的問題以及改良方案

3.1BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的問題

缺乏專業(yè)的施工技術(shù)人員。BIM技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛的一門技術(shù)，涉及建筑CAD、計(jì)算機(jī)三維建模技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等多門學(xué)科，需要一套完整的人才體系才可以將BIM技術(shù)的作用發(fā)揮到極致，但部分地區(qū)缺乏對BIM技術(shù)的重視，相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員匱乏，部分地區(qū)企業(yè)在使用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，沒有做好前期的勘探工作，沒有充分考慮在施工過程的各個(gè)階段所應(yīng)面對的問題，草草地將BIM技術(shù)使用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)失準(zhǔn)，會(huì)造成建筑施工存在安全隱患，嚴(yán)重威脅建筑結(jié)構(gòu)施工人員的生命健康安全，同時(shí)也破壞了建筑建構(gòu)施工整體的穩(wěn)定性[6]。

3.2提高BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的改良方案

當(dāng)前，應(yīng)加大人才培養(yǎng)力度，促進(jìn)高校成果轉(zhuǎn)化，大力培養(yǎng)BIM技術(shù)的相關(guān)領(lǐng)域人才，提高BIM技術(shù)人員的專業(yè)性，建立健全BIM技術(shù)人員的培養(yǎng)體系，重視BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的地位，讓BIM技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮到最大限度。從多面出發(fā)設(shè)計(jì)完整的BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。在建筑設(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)的時(shí)候，應(yīng)從多角度出發(fā)，充分了解相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)工程的所有設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)出完整的、符合實(shí)際的設(shè)計(jì)方案，重視前期的數(shù)據(jù)采集和實(shí)地勘探分析，讓BIM技術(shù)與建筑施工的各個(gè)階段完美銜接，以提高BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的質(zhì)量。

4.結(jié)語

BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有得天獨(dú)厚的設(shè)計(jì)優(yōu)勢，將建筑工程的各個(gè)階段有機(jī)地融合在一起，結(jié)合最新的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案立體化、直觀化，因此大力發(fā)展BIM技術(shù)，將會(huì)直接改善我國建筑結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量，對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]李廣龍.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（15）：139-141.

[2]程亦飛.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐分析與研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2020（15）：45.

[3]胡瑛，施繼余. BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2020，5（05）：213-214.

[4]常春霞.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2020，5（03）：215-216.

[5]高涵，關(guān)群.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2020，5（02）：195-196.

[6]張暉.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究[J].門窗，2019（16）：123+126.

（作者單位：江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院）

【中圖分類號(hào)】TU201.4

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1671-3362（2020）10-0064-02