關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的有效應(yīng)用

朱康凱

【摘要】隨著我國現(xiàn)代化程度不斷提高，城市化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，信息化時(shí)代已經(jīng)到來，人們對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性產(chǎn)生了更高的要求。BIM 技術(shù)作為一種現(xiàn)代信息化技術(shù)，將其充分應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，能夠有效地實(shí)現(xiàn)對建筑施工工程成本質(zhì)量等方面的控制。BIM 的技術(shù)應(yīng)用到建筑行業(yè)中體現(xiàn)出多方面的價(jià)值，包括建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、成本預(yù)算以及施工質(zhì)量控制等方面。本文主要是針對 BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行初步的研究和探討[1]。

【關(guān)鍵詞】建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);BIM技術(shù);應(yīng)用

【中圖分類號】 TU17

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的普遍問題

目前，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的普遍問題是仍沿用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和管理模式，受到二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的較大局限。具體表現(xiàn)為：

1.1 設(shè)計(jì)方法的局限

傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程和管理，采用二維施工圖繪制方法，其須分別從平面、剖面，進(jìn)行各個(gè)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件間的布置表達(dá)與繪制，不僅設(shè)計(jì)工作量大，設(shè)計(jì)效率低，還可能因?yàn)槭苤饔^因素影響出現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。

1.2 設(shè)計(jì)手段的局限

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模計(jì)算需要在不同軟件系統(tǒng)中完成，若出現(xiàn)需要修改和調(diào)整的地方，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建模計(jì)算中反復(fù)切換與修改，降低了設(shè)計(jì)效率。

1.3 涉及管理問題的局限

傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理，設(shè)計(jì)監(jiān)管不到位，常會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)過程中施工圖不按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)繪制、忽視自檢校對現(xiàn)象的出現(xiàn)，導(dǎo)致施工圖內(nèi)容、布局不完善。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的有效應(yīng)用

2.1 BIM 技術(shù)在成本預(yù)算和施工材料采購方面的應(yīng)用

BIM 技術(shù)應(yīng)用到建筑工程中，能夠更好地實(shí)現(xiàn)成本預(yù)算，體現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于各種施工材料、機(jī)械設(shè)備的有效成本控制。在原本的工程成本預(yù)算范圍內(nèi)，制定出合理的物料采購標(biāo)準(zhǔn)，并通過 3D 模型來體現(xiàn)出施工過程中的各種成本數(shù)據(jù)，形成自動(dòng)采購需求。對建筑工程施工現(xiàn)場的各種材料和設(shè)備進(jìn)行良好的管理，減少物料方面的浪費(fèi)現(xiàn)象，對各種材料進(jìn)行合理的配置。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)模型的可視化應(yīng)用

在進(jìn)行一些大型建筑設(shè)計(jì)或獨(dú)特造型建筑設(shè)計(jì)時(shí)，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方式不能將復(fù)雜的或獨(dú)特的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)建準(zhǔn)確地表達(dá)出來，例如結(jié)構(gòu)的空間位置信息。對此，可以利用 BIM 技術(shù)進(jìn)行三維建模，將復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)或異性的建筑結(jié)構(gòu)，以三維建模的方式體現(xiàn)其空間位置，直觀、準(zhǔn)確而真實(shí)地將結(jié)構(gòu)構(gòu)建信息、空間位置及模型展現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員面前，更加真實(shí)地反映建筑物的面貌，便于進(jìn)行多角度、多距離的觀察，然后對建筑構(gòu)件的功能布局以及構(gòu)件與構(gòu)件之間的空間聯(lián)系進(jìn)行更準(zhǔn)確的分析，進(jìn)而判斷建筑設(shè)計(jì)構(gòu)建尺寸及空間位置的合理性，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，并且可視化的結(jié)構(gòu)模型觀察起來十分方便，易于解讀，大大提高了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率。

2.3建筑結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)化應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)模型中，常見的結(jié)構(gòu)構(gòu)件有基礎(chǔ)、梁、柱、板、墻等，傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員需要花費(fèi)大量的時(shí)間及精力在這些結(jié)構(gòu)構(gòu)建的繪制與信息匯總中，使得設(shè)計(jì)工作量相對較大。而 BIM 技術(shù)具有強(qiáng)大的參數(shù)化功能，可以進(jìn)行三維模型及模型相關(guān)信息的參數(shù)化表達(dá)，將二維設(shè)計(jì)中的點(diǎn)、線、面等元素轉(zhuǎn)化為三維設(shè)計(jì)中的梁、柱、板、墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并且應(yīng)用“族”概念，將重復(fù)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件統(tǒng)一結(jié)合起來，將同族結(jié)構(gòu)單元的幾何信息、邏輯信息、材料屬性等參數(shù)信息包含在同一族內(nèi)，并且將個(gè)體構(gòu)件的所有特征，構(gòu)件、構(gòu)件之間的簡單或復(fù)雜關(guān)系集中起來，讓數(shù)字化的構(gòu)件模型與現(xiàn)實(shí)中真正的構(gòu)件結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)。在 BIM 軟件中，只需選擇相應(yīng)的構(gòu)件族，設(shè)置其實(shí)例參數(shù)，然后根據(jù)軸網(wǎng)坐標(biāo)將其放置到指定位置即可完成該建筑結(jié)構(gòu)的 BIM 模型創(chuàng)建，后續(xù)再根據(jù)需要搭建主體 BIM 模型，提高設(shè)計(jì)工作的效率。另外，BIM 技術(shù)的參數(shù)化功能還可提高設(shè)計(jì)工作的修改效率。參數(shù)化的 BIM模型，其信息均保存在軟件數(shù)據(jù)庫中，這一參數(shù)化的形式數(shù)據(jù)庫，具有強(qiáng)大的參數(shù)修改功能，設(shè)計(jì)人員提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的文字、符號的任何修改時(shí)，BIM 數(shù)據(jù)庫都會(huì)隨之改變，然后迅速地在 BIM 模型中表現(xiàn)出相應(yīng)的變化，保證了 BIM 模型與相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)一致，通俗來說，就是可進(jìn)行聯(lián)動(dòng)修改提高設(shè)計(jì)修改的效率。

2.4 BIM 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。（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。

結(jié)語：

總體來說，我國在 BIM 技術(shù)的應(yīng)用方面已經(jīng)體現(xiàn)出了良好的效果，但是在實(shí)際中仍然存在較大的發(fā)展空間，需要相關(guān)的專業(yè)人員來對其應(yīng)用進(jìn)行不斷的優(yōu)化及分析，提高 BIM 技術(shù)在施工建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用水平，進(jìn)一步促進(jìn)建筑企業(yè)的良好發(fā)展。

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