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

王洪法

浙江利恩工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司，浙江 嘉興 314000

在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化建設(shè)發(fā)展的進(jìn)程中，建筑行業(yè)獲得了蓬勃發(fā)展，對(duì)于建筑工程各個(gè)體系的設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越嚴(yán)格，建筑行業(yè)必須深入挖掘自身的潛力和優(yōu)勢(shì)，通過(guò)有效的策略進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提升。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中充分應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠?qū)ㄖ?xiàng)目提前進(jìn)行信息模型的構(gòu)建，基于此對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行深入的研究及分析，從而確認(rèn)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的相關(guān)細(xì)節(jié)，以保證項(xiàng)目實(shí)施的系統(tǒng)性和科學(xué)性，推動(dòng)建筑行業(yè)取得更好的發(fā)展。

1 BIM技術(shù)的基本概述

BIM技術(shù)是一種基于現(xiàn)代化信息技術(shù)而實(shí)現(xiàn)建筑信息模型構(gòu)建的軟件工具，它具有強(qiáng)大的功能，能夠?qū)υ诮ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所需要的各種信息資源進(jìn)行有效的整理和綜合處理。同時(shí)，利用BIM技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙的立體化呈現(xiàn)，即構(gòu)建三維模型，還可對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的可行性進(jìn)行檢查，驗(yàn)證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是否存在相關(guān)漏洞。應(yīng)用BIM技術(shù)可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的調(diào)整，最大程度上減少建筑施工的過(guò)程中發(fā)生的返工、重復(fù)施工等情況，以保證建筑項(xiàng)目能夠順利實(shí)施，使項(xiàng)目成本得到更好的控制和管理。

2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮的作用

（1）實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)“智能化”設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是每一個(gè)建筑項(xiàng)目管理過(guò)程中的重要維度，與該項(xiàng)目的整體效果呈現(xiàn)及整個(gè)工期的施工進(jìn)度密切相關(guān)。將BIM技術(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，工程人員可利用3D工程模型將抽象的、復(fù)雜的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行立體化呈現(xiàn)，同時(shí)能夠根據(jù)不同的要求呈現(xiàn)出一個(gè)完整的建筑項(xiàng)目中不同建筑之間的數(shù)據(jù)及比例情況，如果出現(xiàn)了設(shè)計(jì)不合理，通過(guò)BIM技術(shù)能夠在保持原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上通過(guò)相關(guān)工具實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)調(diào)整，有效避免計(jì)算失誤，能夠在最大程度上提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

（2）實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)“協(xié)調(diào)性”設(shè)計(jì)。在建筑項(xiàng)目的施工全過(guò)程中，將涉及大量的圖紙及文件的交流，傳統(tǒng)的方式是實(shí)體文件之間的交流，難以實(shí)現(xiàn)重要數(shù)據(jù)的共享，還會(huì)因?yàn)樾畔⒉粚?duì)稱(chēng)、信息掌握不全面、信息更新不及時(shí)等，造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在大量的問(wèn)題未及時(shí)得到解決，甚至沒(méi)有被解決，從而給后期的施工造成極大的影響。應(yīng)用BIM技術(shù)能夠在建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，創(chuàng)建相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)共享，進(jìn)一步優(yōu)化部門(mén)之間、人員之間、項(xiàng)目之間的溝通機(jī)制，提高建筑工程設(shè)計(jì)工作效率。

（3）實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)“可視化”設(shè)計(jì)。在建筑項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，涉及大量的圖紙結(jié)構(gòu)，通過(guò)BIM技術(shù)能夠使復(fù)雜的圖紙以可視化的方式呈現(xiàn)。同時(shí)，通過(guò)相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)，還能夠真實(shí)地模擬施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)一步增加建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性。傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要使用手動(dòng)技術(shù)進(jìn)行修改，會(huì)存在一定的誤差，而B(niǎo)IM技術(shù)以自動(dòng)化模式實(shí)現(xiàn)，主要通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行操作，能夠準(zhǔn)確呈現(xiàn)和展示設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)思路。同時(shí)，還能有效評(píng)估建筑材料的使用是否符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，有效增強(qiáng)建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)的可行性。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

（1）性能分析階段：智能化驗(yàn)證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需對(duì)建筑項(xiàng)目的性能進(jìn)行綜合分析和改進(jìn)。通過(guò)BIM技術(shù)可以將其中的部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的數(shù)字模型，同時(shí)通過(guò)智能化手段進(jìn)一步驗(yàn)證整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。例如在地下室的建筑結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅需要考慮到地下管道的布置情況，還要考慮具體建筑材料的使用情況。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，可通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)地下室的環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)路線的自動(dòng)規(guī)劃，有效提升結(jié)構(gòu)性能分析的效力。在項(xiàng)目具體的執(zhí)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)建筑物比例問(wèn)題或質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠快速啟動(dòng)自動(dòng)修復(fù)的功能，及時(shí)完成修復(fù)操作，并將相應(yīng)成果進(jìn)行可視化的展示。

（2）圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段：全面評(píng)價(jià)和分析結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的合理性。在建筑項(xiàng)目的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)可以構(gòu)建3D圖形，并以此為基礎(chǔ)更加全面地評(píng)價(jià)和分析相關(guān)數(shù)據(jù)，為后期工作的便利性奠定基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果需要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的某一部分實(shí)施改動(dòng)，則需要對(duì)最初的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行綜合考慮，再確定具體的改動(dòng)措施，而多次修改的設(shè)計(jì)方案會(huì)在一定程度上增加項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)成本，有時(shí)甚至?xí)x設(shè)計(jì)要求。在建筑項(xiàng)目的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用BIM技術(shù)，可將重要的參數(shù)錄入整體系統(tǒng)中，并及時(shí)確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的，以得到合理的修改建議。例如在某海島旅游綜合項(xiàng)目中，會(huì)所單體位于該海島的第一高地南坡，享有全島最為廣闊的景觀面。屋頂進(jìn)入層被處理為一個(gè)反射天光云影的水池，與山色融為一體，該項(xiàng)目總建筑面積約2800m2，地上沿坡地2層，局部地下1層，建筑高度為10.20m，抗震設(shè)防烈度為6度，采用框架結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）。該會(huì)所單體順應(yīng)山勢(shì)布置，嵌于山坡之中，外形為曲面，雖然體量不大，但內(nèi)部空間較為復(fù)雜，對(duì)結(jié)構(gòu)梁柱的布置要求較高，在施工圖設(shè)計(jì)階段，可以采用Revit軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型的復(fù)核（見(jiàn)圖2），對(duì)影響內(nèi)部空間使用和影響觀感的梁柱進(jìn)行調(diào)整，為項(xiàng)目準(zhǔn)確實(shí)施提供保障。

圖1 會(huì)所鳥(niǎo)瞰圖

圖2 Revit軟件建模的三維模型圖

（3）參數(shù)設(shè)計(jì)階段：通過(guò)簡(jiǎn)單操作實(shí)現(xiàn)組件組裝。將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，最核心的部分就是數(shù)據(jù)模型的建立，其不僅是簡(jiǎn)單地分析和修改參數(shù)，而是需要對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)定，從而展示出整體建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的幾何造型及具體的建造屬性，同時(shí)展現(xiàn)出整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所有相關(guān)的建筑參數(shù)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需對(duì)相關(guān)組件系統(tǒng)進(jìn)行組裝。傳統(tǒng)的組裝方式需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)整體設(shè)計(jì)的要求和參數(shù)經(jīng)系統(tǒng)分析后再進(jìn)行修改。通過(guò)引進(jìn)BIM技術(shù)，其操作非常簡(jiǎn)單，只需對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的改動(dòng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)組裝。同時(shí)整個(gè)過(guò)程中能夠通過(guò)自動(dòng)調(diào)整參數(shù)的方式實(shí)現(xiàn)，有效保證了建筑的安全性，也能充分滿足客戶(hù)提出的個(gè)性化建筑設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不僅能夠有效提高設(shè)計(jì)效率，還能進(jìn)一步保證建筑物的安全性和施工的有效性。因此，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑人員應(yīng)該積極應(yīng)用BIM技術(shù)，充分發(fā)揮其價(jià)值，使整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加智能化，并通過(guò)可視化的方式快速展示建筑方案，進(jìn)一步提高建筑物的質(zhì)量，有效保證建筑項(xiàng)目能在預(yù)期工期內(nèi)完成，同時(shí)為項(xiàng)目建設(shè)的后期運(yùn)營(yíng)管理提供極大的便利，有效滿足我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展過(guò)程中的各項(xiàng)需求，推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。