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

王 琨 吉安市建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃研究院

1 前言

近年來(lái)，我國(guó)建筑工程實(shí)現(xiàn)了全面發(fā)展，而BIM技術(shù)的出現(xiàn)，也進(jìn)一步推進(jìn)了建筑工程朝著新時(shí)代領(lǐng)域邁進(jìn)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)可以展現(xiàn)出良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，通過(guò)BIM技術(shù)能夠直觀地了解整體建筑結(jié)構(gòu)，同時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，避免由于施工錯(cuò)誤對(duì)整個(gè)工程產(chǎn)生的影響。

2 BIM技術(shù)概述

2.1 BIM技術(shù)概念

基于新時(shí)代科技水平的不斷提升，對(duì)我國(guó)現(xiàn)代建筑提出了全新的要求，然而現(xiàn)階段的建筑大都為復(fù)雜的綜合結(jié)構(gòu)，在建筑整個(gè)環(huán)節(jié)涉及眾多領(lǐng)域內(nèi)容，而且現(xiàn)代建筑工程規(guī)模龐大，項(xiàng)目都是多方參與，導(dǎo)致現(xiàn)代建筑工程十分復(fù)雜。

BIM技術(shù)是基于現(xiàn)代技術(shù)誕生的新型技術(shù)手段，作為建筑信息模型技術(shù)形式，BIM在整個(gè)建筑領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。利用BIM技術(shù)可以依托計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)來(lái)呈現(xiàn)出立體建筑模型，BIM結(jié)合建筑工程的多種學(xué)科，呈現(xiàn)出整個(gè)建筑項(xiàng)目信息，將施工技術(shù)和流程以數(shù)字模型的方式呈現(xiàn)出來(lái)，有利于建筑工程管理與設(shè)計(jì)。另外，BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，還能夠起到圖紙檢查的工作，能夠準(zhǔn)確地驗(yàn)證建筑結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題，并針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，確保建筑工程施工的準(zhǔn)確性，避免重復(fù)返工，從而保障建筑工程的順利開展，降低施工成本。

2.2 BIM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

對(duì)于我國(guó)當(dāng)前的建筑領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，大部分建筑企業(yè)意識(shí)到了BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。但是在實(shí)際的應(yīng)用實(shí)踐中依然存在許多問(wèn)題，比如企業(yè)并沒(méi)有統(tǒng)一的模型數(shù)據(jù)，導(dǎo)致BIM技術(shù)應(yīng)用時(shí)存在模型浪費(fèi)的現(xiàn)象。另外，許多建筑企業(yè)為了追求更高的效果，并未形成統(tǒng)一的模型標(biāo)準(zhǔn)。

在我國(guó)現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中，BIM技術(shù)可應(yīng)用的范圍仍然不夠廣泛，技術(shù)人員在應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模設(shè)計(jì)時(shí)，也無(wú)法深入地理解BIM技術(shù)的作用。作為一項(xiàng)全新的建筑設(shè)計(jì)理念，如果沒(méi)有統(tǒng)一的模型建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中就會(huì)存在數(shù)據(jù)不明確的現(xiàn)象，從而引發(fā)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不精確，實(shí)際施工出現(xiàn)返工的現(xiàn)象，因此不但耽誤工期，同時(shí)也浪費(fèi)成本，不利于建筑企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2.3 BIM技術(shù)特點(diǎn)以及在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

隨著現(xiàn)代BIM技術(shù)的不斷完善，其可以展現(xiàn)出良好的協(xié)調(diào)性、可視化、模擬線以及優(yōu)越性等特點(diǎn)，并在應(yīng)用中能夠根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)措施了解建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)情況，同時(shí)根據(jù)模擬試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，了解建筑施工中可能發(fā)展的狀況，并及時(shí)采取有效的解決措施，避免施工事故的發(fā)生。另外，BIM技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)資源的優(yōu)化，可以確保建筑結(jié)構(gòu)具備足夠的安全科穩(wěn)定。當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師還會(huì)設(shè)計(jì)許多領(lǐng)域內(nèi)容，因此設(shè)計(jì)人員并不能全部掌握，但是通過(guò)BIM技術(shù)就能夠準(zhǔn)確地把控所有領(lǐng)域的內(nèi)容，從而提高就建筑的安全性。

（1）圖紙修改功能。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)，可以將所有設(shè)計(jì)信息都呈現(xiàn)在建筑模型上，并利用這種方式進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，當(dāng)后期施工需要對(duì)圖紙進(jìn)行修改時(shí)，設(shè)計(jì)人員只需要通過(guò)對(duì)BIM模型中的某項(xiàng)信息進(jìn)行修改，就可以對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面調(diào)整，相關(guān)數(shù)據(jù)兒也會(huì)實(shí)現(xiàn)自主修正，全面降低了人工修改圖紙的復(fù)雜度和工作量，同時(shí)也降低圖紙修改 引發(fā)的錯(cuò)誤。利用BIM技術(shù)除了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)修正功能，還可以實(shí)現(xiàn)圖紙內(nèi)容的自動(dòng)修改，減輕設(shè)計(jì)人員的工作量，從而將更多精力放在細(xì)節(jié)把控上。

（2）數(shù)據(jù)信息化功能。對(duì)于BIM技術(shù)來(lái)說(shuō)，作為一種現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，信息是BIM技術(shù)核心。相比于以往的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，采用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)信息的可攜帶性。為此，可以將BIM技術(shù)模型看作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的最佳匹配。在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果需要調(diào)取任何數(shù)據(jù)信息，都可以從BIM技術(shù)模型中快速獲取，提高了數(shù)據(jù)信息的利用效率，同時(shí)也發(fā)揮出了信息關(guān)聯(lián)的有效性。在BIM技術(shù)的支持下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效地避免認(rèn)為數(shù)據(jù)輸入引發(fā)的誤差，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精確度。

（3）一體化功能。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)不但能夠直觀地呈現(xiàn)出建筑整體模型，還能夠利用信息技術(shù)手段，將項(xiàng)目中各類信息的內(nèi)容以及屬性更好地呈現(xiàn)出來(lái)，有利于施工人員的合理掌控。在BIM技術(shù)支持下，可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各類信息進(jìn)行綜合匯總，不但能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)的安全性能進(jìn)行分析，同時(shí)也可以從建筑的舒適度以及能源角度做出綜合評(píng)價(jià)，以此來(lái)設(shè)計(jì)出完美的建筑結(jié)構(gòu)。另外，BIM技術(shù)還可以發(fā)揮出CAD設(shè)計(jì)能力，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，實(shí)現(xiàn)計(jì)算和渲染一體化功能。

3 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)的作用

3.1 建筑結(jié)構(gòu)智能化設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代建筑工程管理工作中，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系著整個(gè)建筑工程的施工進(jìn)度和最終呈現(xiàn)的建筑效果。然而將BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中能夠通過(guò)3D模型軟件，將整個(gè)建筑工程復(fù)雜的圖紙轉(zhuǎn)換成直觀地立體模型，同時(shí)還可以根據(jù)實(shí)際建筑需求，對(duì)比某兩個(gè)建筑環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到優(yōu)化建筑效果。倘若建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在不合理問(wèn)題，能夠通過(guò)BIM技術(shù)直觀地展現(xiàn)出來(lái)，也能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的智能化修訂，降低人工計(jì)算的復(fù)雜工作量，也有效避免計(jì)算失誤的現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)性

對(duì)于當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目而言，施工環(huán)節(jié)對(duì)整個(gè)建筑的交流以往都是通過(guò)圖紙進(jìn)行數(shù)據(jù)互通，但是這種交流模式僅能夠提供部分人直接的交流，很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，造成數(shù)據(jù)信息存在一定的局限性，不但會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在延期現(xiàn)象，甚至也會(huì)引發(fā)施工錯(cuò)誤問(wèn)題。而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用BIM技術(shù)能夠有效擺脫注意弊端，通過(guò)BIM技術(shù)能夠結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)終端構(gòu)建良好的建筑工程數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)共享工程信息，各部門能都能夠?qū)崿F(xiàn)信息的快速查詢，同時(shí)也增加了各部門的聯(lián)通效果，有助于各部門之間的協(xié)調(diào)作業(yè)，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性。

3.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可視化

BIM技術(shù)是現(xiàn)代科技的集合產(chǎn)物，其在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中占據(jù)重要地位同時(shí)在應(yīng)用中也展現(xiàn)出良好的應(yīng)用價(jià)值。利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)程式化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的三維立體建模效果，更加直觀地呈現(xiàn)出整體建筑結(jié)構(gòu)，通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型可以傳遞各類建筑信息。以往的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往是采用CAD進(jìn)行圖紙繪制，然而這種方式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很難直觀地將建筑信息體現(xiàn)出來(lái)，從而影響人們獲取建筑信息的效率。通過(guò)模型結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出豐富的建筑結(jié)構(gòu)信息，讓人們能夠直觀地了解建筑布局和基本數(shù)據(jù)信息。

4 建筑結(jié)構(gòu)中BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

4.1 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)性能分析中的應(yīng)用

對(duì)于我國(guó)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，性能分析是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過(guò)BIM技術(shù)能夠利用特殊結(jié)構(gòu)元件提高建筑屏幕設(shè)計(jì)要求，保障建筑結(jié)構(gòu)性能的可靠性，還需要實(shí)現(xiàn)隱式設(shè)計(jì)功能。在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的性能分析環(huán)節(jié)中，通過(guò)BIM技術(shù)能夠?qū)φ麄€(gè)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并分析數(shù)字模型來(lái)呈現(xiàn)性能結(jié)果，比如在建筑地下室的結(jié)構(gòu)性能分析中，不但要考慮管線分布因素，也要考慮建筑材料的應(yīng)用效果。所以，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠直接了解相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，同時(shí)對(duì)地下室的實(shí)際環(huán)境進(jìn)行模擬分析，更好地看出地下室的性能，從而提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

圖1 BIM的建筑結(jié)構(gòu)性能分析

4.2 BIM技術(shù)在參數(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

通過(guò)現(xiàn)代BIM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠更好地呈現(xiàn)多個(gè)參數(shù)纖細(xì)，同時(shí)每一個(gè)參數(shù)之間都存在緊密地聯(lián)系，只有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)聯(lián)與修正，才能更好地掌握建筑結(jié)構(gòu)的合理性。利用BIM技術(shù)能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行修訂，保障建筑結(jié)構(gòu)的合理性，而BIM技術(shù)在參數(shù)設(shè)計(jì)中還能夠?qū)崿F(xiàn)高效的錄入功能，提高參數(shù)信息的精準(zhǔn)度，從而提高建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性，滿足后續(xù)施工需求。

4.3 BIM技術(shù)在構(gòu)件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

對(duì)于現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計(jì)中，對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求。以現(xiàn)澆筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，在建筑構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必須要求相關(guān)人員全面了解建筑地下區(qū)域的管線分布，掌握建筑功能需求，同時(shí)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)分析，預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也要求設(shè)計(jì)人員全面考慮各構(gòu)件的連接與節(jié)點(diǎn)。為此，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)圖紙的立體化模型呈現(xiàn)，從而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)良好的設(shè)計(jì)效果。

圖2 BIM技術(shù)的建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的全面發(fā)展，BIM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)在其中表現(xiàn)出良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，尤其是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，利用BIM技術(shù)可以清晰呈現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)信息，掌握建筑結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題，從而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高我國(guó)建筑施工水平。