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

閆帥

（山西中方森特建筑工程設(shè)計研究院，山西太原 030006）

近年來，我國經(jīng)濟科技均取得了長足的進步，建筑行業(yè)也隨之發(fā)展，BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程中極大地轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)建筑建造及運營模式。BIM技術(shù)具有可視化、參數(shù)化和信息化管理等諸多優(yōu)勢，采用仿真手段對工程進行全面細致的管理，顯著提高了工程設(shè)計的整體水平。

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)即建筑信息模型技術(shù)，在工程建設(shè)中可利用數(shù)字技術(shù)做好信息的整合工作，建立不同形式的數(shù)據(jù)模型，降低工程作業(yè)的難度，如圖1所示。BIM技術(shù)能夠高度融合工程設(shè)計、施工、運營和維護等不同環(huán)節(jié)的知識內(nèi)容，也可基于數(shù)字化技術(shù)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)模型，處理重要的工程信息。BIM技術(shù)的性能優(yōu)勢十分明顯，可顯著提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，降低資金成本的損耗。故而該技術(shù)在建筑工程設(shè)計中也扮演著重要角色。

圖1 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

2 BlM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的功能

2.1 模型集成

BIM技術(shù)能夠?qū)こ淘O(shè)計中產(chǎn)生的不同類型數(shù)據(jù)開展量化處理，在整合結(jié)果信息的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建結(jié)構(gòu)設(shè)計信息化模型。BIM模型應(yīng)用于模型集成能夠準(zhǔn)確模擬和展示建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中不同組件的位置、空間信息和不同構(gòu)件間的聯(lián)系，也可清晰明確地展示墻面、梁柱等重要構(gòu)件。該項技術(shù)能準(zhǔn)確地展示建筑機構(gòu)的特點?？梢哉f，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠生動直觀地展現(xiàn)設(shè)計理念和設(shè)計結(jié)果。設(shè)計者在工作中需要充分利用BIM技術(shù)的特征和優(yōu)勢，全面了解建筑結(jié)構(gòu)，保障設(shè)計方案的可行性，防止設(shè)計失誤對工程進度和施工質(zhì)量帶來不利影響。

2.2 參數(shù)編輯整合

建立建筑模型數(shù)據(jù)庫是BIM技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，可對多項參數(shù)開展量化處理，以此創(chuàng)建筑數(shù)據(jù)庫模型。故而BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中以參數(shù)整合與編輯為重點。BIM技術(shù)在參數(shù)編輯和整合時，需保證其所建立的模型與實際建筑結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)，從而增強模型使用的效果，提高工程設(shè)計水平，推動后續(xù)建設(shè)的順利開展。

2.3 數(shù)據(jù)信息共享

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要使用多種類型的信息數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的設(shè)計軟件的信息共享及信息交換也存在明顯的不足。應(yīng)用BIM技術(shù)能夠及時解決傳統(tǒng)模式中出現(xiàn)的各類問題。設(shè)計人員合理利用BIM技術(shù)，可將信息數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫之中。查閱者僅需訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息，便可獲取結(jié)構(gòu)設(shè)計中的數(shù)據(jù)信息。在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，設(shè)計人員也可參考其他設(shè)計人員數(shù)據(jù)庫中的設(shè)計成果，尋找設(shè)計靈感，合理調(diào)整現(xiàn)有的設(shè)計方案，以此加強設(shè)計方案的科學(xué)性與合理性?，F(xiàn)階段，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日益完善，大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)的出現(xiàn)也為BIM技術(shù)在信息管理中的應(yīng)用提供了良好的條件。BIM技術(shù)的信息數(shù)據(jù)共享功能可有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效率，加強整體作業(yè)的規(guī)范性。

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

3.1 建筑場地分析中的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項較為復(fù)雜的工作，不僅需要對建筑結(jié)構(gòu)進行綜合考量和規(guī)劃處理，還需要考慮到建筑所在區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境特征，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計后的安全性和可靠性。BIM技術(shù)不僅可以深度探究建筑主體結(jié)構(gòu)的合理性，還有助于進行建筑工程現(xiàn)場的水文、地質(zhì)等自然條件的全面分析。BIM技術(shù)的應(yīng)用可借助動態(tài)數(shù)字信息分析既定環(huán)境中結(jié)構(gòu)的應(yīng)力概況。再者，BIM技術(shù)與GPS技術(shù)的融合應(yīng)用，能夠生動展現(xiàn)建筑工程的整體情況，做好場地深度分析，以此提高建筑結(jié)構(gòu)選型的科學(xué)性與合理性。除此之外，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中融入BIM技術(shù)，也可充分考慮工程現(xiàn)場的地理、水文、氣候概況，確保建設(shè)工作的順利進行，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

3.2 創(chuàng)建結(jié)構(gòu)模型中的應(yīng)用

BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，能夠通過立體模型的構(gòu)建將建筑梁、柱、樓梯等結(jié)構(gòu)信息直觀展現(xiàn)出來，明確結(jié)構(gòu)間的關(guān)系，推進建設(shè)活動的順利進行，如圖2所示。準(zhǔn)確描述模型中的梁、柱和樓梯信息，促進后續(xù)建設(shè)工作的有序發(fā)展。如墻體構(gòu)件設(shè)計，可先通過BIM進行墻體模型的構(gòu)建，之后錄入構(gòu)件的信息資料，分析其余墻體結(jié)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)性，確定構(gòu)件是否與墻體設(shè)計中預(yù)留的結(jié)構(gòu)空間相符合，之后通過BIM技術(shù)模擬，進行構(gòu)件安裝，查看與墻體間的聯(lián)系性，確定構(gòu)件的設(shè)計質(zhì)量。

圖2 創(chuàng)建結(jié)構(gòu)模型中的應(yīng)用

3.2.1 構(gòu)建部分結(jié)構(gòu)模型

利用BIM進行部分模型的建立需要對材料、尺寸、成本等信息進行錄入?，F(xiàn)階段，BIM模型可全方位滿足不同構(gòu)件屬性的要求。例如，墻體中對墻體關(guān)聯(lián)關(guān)系的認(rèn)定中，BIM模型結(jié)構(gòu)的材料層較多，墻體是建筑中尤為重要的構(gòu)件，且構(gòu)成尤為復(fù)雜，如結(jié)構(gòu)層、隔熱層、墻面磚和外墻面磚等，為保障關(guān)聯(lián)性，要確定材料屬性和性質(zhì)，之后在進行集合、分層及使用實體的定義，提升材料與實體間的關(guān)聯(lián)性，保證設(shè)計后墻體與墻體材料間的合理性。

3.2.2 創(chuàng)建關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)模型中的應(yīng)用

關(guān)聯(lián)模型能夠幫助工作人員掌握個體間的關(guān)聯(lián)，所以需要借助BIM技術(shù)，進行模型間的創(chuàng)立，在通過數(shù)據(jù)參數(shù)的分析，實現(xiàn)模型間關(guān)聯(lián)性的構(gòu)建，如非對稱性聯(lián)系，主要指兩個實體間的關(guān)系，該關(guān)系也稱主從關(guān)系。在該關(guān)系模式下，如設(shè)計人員修改主實體，則建筑實體也會隨之發(fā)生較大的變化，但是對主實體基本無影響。墻體和洞口設(shè)計中，墻體是主實體，洞口則是主體。洞口與墻體間存在相互依賴的關(guān)系。如刪除墻體，則需同時拆除洞口，而拆除洞口時，則不能拆除墻體。而對二者關(guān)系的影響主要是切斷了二者的聯(lián)系。

因此，要做好洞口與墻體間關(guān)聯(lián)處理，以對稱關(guān)聯(lián)和非對稱關(guān)聯(lián)的方式，實現(xiàn)實體間的有效連接，這樣在后續(xù)操作中，一個實體發(fā)生改變，關(guān)聯(lián)的實體也會跟著改變，進而減少實際作業(yè)中偏差產(chǎn)生，提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量。如梁和柱結(jié)構(gòu)，可通過構(gòu)件實現(xiàn)關(guān)聯(lián)處理，基于對稱原理要求下，在調(diào)整柱結(jié)構(gòu)時，保證梁結(jié)構(gòu)的變動性。

3.3 建筑結(jié)構(gòu)性能分析的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)增強建筑美觀性、抗震性特征，提高建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性、安全性，減少不良因素影響，保證建筑質(zhì)量。建筑結(jié)構(gòu)性能分析的周期較長，需要投入大量的人力和物力，而且分析中無法解決具體的問題，隨意性和主觀性較強。合理利用BIM技術(shù)，則可有效改進工程設(shè)計水平，減少分析誤差，可在發(fā)現(xiàn)問題是及時做出自動調(diào)整和修正。

3.4 建筑設(shè)計多專業(yè)協(xié)同中的應(yīng)用

BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要多個專業(yè)的共同協(xié)作。具體來說，在結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，設(shè)計人員需要做好專業(yè)數(shù)據(jù)信息交流、匯總和處理工作，這可顯著提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率。工作中，BIM技術(shù)在信息交流與共享方面發(fā)揮著十分重要的作用。BIM技術(shù)需要應(yīng)用中間數(shù)據(jù)，分享建筑模型搭建中涉及的多種幾何數(shù)據(jù)。此外，該技術(shù)也可以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，實現(xiàn)信息資源的共享，高度融合土建、裝飾等多個專業(yè)的信息，基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理模型，實現(xiàn)信息整合、分析和處理，加強信息整合的規(guī)范性，全面展現(xiàn)信息共享的優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

如今，城市化建設(shè)進程日益加快，這推動了建筑行業(yè)的快速前行。建筑工程建設(shè)中務(wù)必高度重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，一方面要充分體現(xiàn)現(xiàn)代建筑設(shè)計技術(shù)，另一方面也需提倡城市建設(shè)文明施工。將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠為設(shè)計人員打造清晰、直觀的建筑模型，精準(zhǔn)計算工程涉及的各類數(shù)據(jù)信息，為結(jié)構(gòu)設(shè)計工作帶來助力，從而提高整體建筑建設(shè)水平，維護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。