建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

王傳坤 王經(jīng)萍

*通訊作者：王傳坤，1987年7月，男，漢族，山東臨沂人，現(xiàn)任煙臺市萬光建筑有限公司項目經(jīng)理，工程師，本科。研究方向：建筑工程。

摘? ? 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，各行業(yè)對于BIM技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，對于BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量與水平。通過對BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)的相關(guān)資料進(jìn)行收集，通過對BIM資料體系的建設(shè)和完善，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的內(nèi)容進(jìn)行分析和整理，從而更好地滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率與質(zhì)量。本文就BIM技術(shù)如何更好地應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之中展開了研究和分析，以期對提高建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量水平帶來積極影響。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計;BIM技術(shù);應(yīng)用研究

一、BIM技術(shù)的技術(shù)特征

（一）信息集成化

信息技術(shù)的日漸發(fā)展帶動了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的創(chuàng)新，傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方式的弊端日漸暴露，而BIM技術(shù)在各種建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，有效發(fā)揮了這一技術(shù)的信息集成化優(yōu)勢，通過BIM模型的構(gòu)建，有效將全部的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與信息集成在該模型中，而相關(guān)的設(shè)計人員可以直接在該模型中共享這些信息。因此，BIM技術(shù)下的結(jié)構(gòu)設(shè)計，數(shù)據(jù)集成化特征突出，再加上在模型中三維技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等的輔助，也就構(gòu)建了完整的建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，在該數(shù)據(jù)庫中包含了各種類型的數(shù)據(jù)，經(jīng)由對這些數(shù)據(jù)的分析和利用，也就確定了每個建筑結(jié)構(gòu)模塊的相應(yīng)規(guī)格和參數(shù)，大大提升了結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量[1]。

（二）促使設(shè)計統(tǒng)一化

因為BIM技術(shù)的模擬性和可視化特征明顯，就使得在利用該技術(shù)開展結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的過程中，所呈現(xiàn)出來的結(jié)構(gòu)設(shè)計視覺效果更為突出，專業(yè)設(shè)計人員在設(shè)計的同時同樣可以詳細(xì)掌握關(guān)于建筑工程的光源、材質(zhì)屬性等多種信息，在信息全面把控的基礎(chǔ)上，達(dá)到了設(shè)計優(yōu)化的目的，建筑工程的節(jié)能效果相對理想。因為全部的工程信息都可以在BIM模型中得以共享，也就使得設(shè)計統(tǒng)一化得以實現(xiàn)，建筑光源等細(xì)節(jié)性的設(shè)計問題得以解決，保障最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計符合經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性的要求。BIM技術(shù)下的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計組織結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。

（三）BIM技術(shù)具有工作的傳遞性

BIM技術(shù)可以對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并將相關(guān)數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，形成一個大的數(shù)據(jù)庫，它能夠有效地提高建筑行業(yè)的工作效率。建筑工程在設(shè)計的過程當(dāng)中，并不是一次設(shè)計就可以完成的，它需要對其進(jìn)行反復(fù)修改，而BIM技術(shù)能夠?qū)ο嚓P(guān)修改內(nèi)容進(jìn)行記錄，將修改的數(shù)據(jù)自動反饋到模型構(gòu)建中去。修改的過程當(dāng)中并不需要設(shè)計師自行更改鏈接或修改圖紙，BIM技術(shù)將對其進(jìn)行自動修改。其次，它還能進(jìn)行施工模擬，提前分析各種要素，為施工提供便利。設(shè)計人員可依據(jù)施工模擬，對于在施工過程中可能出現(xiàn)的問題提前進(jìn)行預(yù)測，極大地提高了設(shè)計的效率。

二、BIM技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

通過近年來對BIM技術(shù)的觀察發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)在我國建筑領(lǐng)域中具有良好的發(fā)展前景，但BIM技術(shù)本身的發(fā)展存在許多問題。例如，建筑企業(yè)并未使用統(tǒng)一的建筑模型數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致項目施工出現(xiàn)了重復(fù)與浪費(fèi)模型等現(xiàn)象，除此之外，各建筑企業(yè)一味地追求經(jīng)濟(jì)利益，因此關(guān)于BIM技術(shù)的應(yīng)用難以形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，且BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍較小，針對性強(qiáng)[3]。

BIM技術(shù)是一種設(shè)計理念，更是一項技術(shù)手段。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)部分企業(yè)未使用統(tǒng)一的建筑模型標(biāo)準(zhǔn)，如此一來，各設(shè)計環(huán)節(jié)之間的模型交互數(shù)據(jù)將會受到嚴(yán)重影響，且設(shè)計目標(biāo)不夠明確，甚至在實際施工過程中會發(fā)生多次返工返修等情況，從而延誤了建筑工程的施工周期，不利于工程項目最終的質(zhì)量驗收環(huán)節(jié)，嚴(yán)重影響了建筑企業(yè)的經(jīng)營效益。

為了有效凸顯出BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工中的積極效用，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)真剖析BIM的技術(shù)特征。首先，BIM具有協(xié)調(diào)性，協(xié)調(diào)是建筑施工中的重點內(nèi)容;其次，BIM具有可視化特征;再次，BIM技術(shù)具有模擬性特征，具體而言，該技術(shù)不僅可簡單模擬建筑模型，還可以建立現(xiàn)場周邊環(huán)境的虛擬現(xiàn)實場景;最后，BIM技術(shù)具有優(yōu)化性特征。

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

（一）BIM技術(shù)在場地分析中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當(dāng)中，對于加強(qiáng)場地分析工作就有著十分重要的意義。一項建筑工程在施工之前，首先需要對場地進(jìn)行合理的分析，分析工作是保證建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)計合理性以及科學(xué)性的重要基礎(chǔ)，依據(jù)場地現(xiàn)場實際情況進(jìn)行設(shè)計，能夠提高設(shè)計質(zhì)量。傳統(tǒng)分析工作中存在著較多的問題，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤，出現(xiàn)各種各樣的漏洞，再加上分析人員在對其進(jìn)行分析的過程當(dāng)中會受較多主觀因素的影響，會使得分析結(jié)果存在著一定的不準(zhǔn)確性，這種分析結(jié)果會讓建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計的過程當(dāng)中出現(xiàn)各種各樣的問題。而在當(dāng)前的設(shè)計過程當(dāng)中，可采用BIM技術(shù)對施工現(xiàn)場進(jìn)行分析，進(jìn)一步提高分析的準(zhǔn)確性以及完整性，使得分析結(jié)果能夠更好地滿足建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計需要。BIM技術(shù)在場地分析的過程當(dāng)中還應(yīng)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，通過對施工場地數(shù)據(jù)的實時收集來建造相應(yīng)的技術(shù)模型，使得設(shè)計結(jié)構(gòu)更加具有合理性以及科學(xué)性，提高設(shè)計質(zhì)量以及設(shè)計效率。

（二）BIM技術(shù)在裝配式建筑上的應(yīng)用

建筑行業(yè)在現(xiàn)代化的發(fā)展過程中，裝配式建筑日漸興起，整個建筑領(lǐng)域的裝配式建筑逐步增多。裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，BIM技術(shù)具有以下多種優(yōu)勢。

1. 因為裝配式建筑中的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和制造中，BIM技術(shù)可以從“可視化”和“3D”模擬的角度對預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)制造的全過程加以質(zhì)量和過程控制，無論是構(gòu)件和配件生產(chǎn)，還是物品的庫存和現(xiàn)場管理，BIM技術(shù)都有著突出的優(yōu)勢。因為在整個裝配式建筑工程施工中，所需要的構(gòu)件數(shù)量眾多，施工現(xiàn)場常常伴隨著構(gòu)件找不到或者找錯的情況，而在BIM技術(shù)的輔助下，嚴(yán)格的現(xiàn)場管理有效避免了這一情況的出現(xiàn)，使得各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件都能夠得到最為合理有效的利用。[4]比如，BIM技術(shù)與RFID技術(shù)的有效配合，使得各個構(gòu)件均能夠?qū)崿F(xiàn)實時的跟蹤監(jiān)測和管理，避免了傳統(tǒng)人工管理方式下所存在的構(gòu)件利用問題。

2. 5D施工模擬下，有效實現(xiàn)了對裝配式建筑成本、進(jìn)度、質(zhì)量等的有效管理，促進(jìn)了裝配式建筑目標(biāo)的實現(xiàn)。在3D-BIM模型基礎(chǔ)上，經(jīng)由時間和資源維度的引入，形成了完整的5D-BIM模型，在該模型基礎(chǔ)上，工程企業(yè)可以直接在該模型中開展相應(yīng)的管理和控制，使得全部的工程資源均能夠得到合理的分配，結(jié)合工程進(jìn)度計劃和質(zhì)量目標(biāo)，對施工全過程加以動態(tài)化模擬。

（三）在參數(shù)設(shè)計中的應(yīng)用

BIM為建筑施工與結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了可視化思路，通過線條繪制表現(xiàn)實際的建筑模型，將原本紙質(zhì)、平面的設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)化為三維立體實物圖，展現(xiàn)在施工人員與設(shè)計師的面前，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計與施工問題，有效避免了安全風(fēng)險及質(zhì)量問題的發(fā)生。

利用BIM技術(shù)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中即可獲取預(yù)期施工效果圖，為建筑施工指明了方向，并且有效排除了建筑施工時極有可能發(fā)生的風(fēng)險問題與質(zhì)量問題。傳統(tǒng)的施工效果圖不包括除構(gòu)件大小、位置及顏色外的其他信息，這就意味著不同構(gòu)件之間缺乏互動性與反饋性，而BIM技術(shù)可將整個施工過程進(jìn)行可視化，以此彌補(bǔ)這種互動性與反饋性的不足。

對于建筑工程而言，各構(gòu)件設(shè)計的參數(shù)設(shè)置具有重要意義，設(shè)計師在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的過程中應(yīng)當(dāng)加以重視。隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計手段無法滿足現(xiàn)代化建筑企業(yè)的施工標(biāo)準(zhǔn)，故而需要將BIM技術(shù)有效地融入各結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)置中，科學(xué)合理的參數(shù)設(shè)計有助于后續(xù)施工作業(yè)的順利開展，同時滿足建筑企業(yè)的現(xiàn)代化建筑要求，包括功能、質(zhì)量等。

建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計需要系統(tǒng)地組裝零部件，而傳統(tǒng)的組裝工作要求設(shè)計人員結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求與設(shè)計參數(shù)，經(jīng)過全面剖析之后才能制訂并修改方案。如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的過程中應(yīng)用BIM技術(shù)，那么各項參數(shù)的設(shè)計難度將會有所降低。在融入BIM技術(shù)之后，僅需要對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行輕微的、適當(dāng)?shù)母膭樱纯沙晒Π惭b組件，以此確保建筑安全性。

四、結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)用BIM技術(shù)有著非常重要的作用?，F(xiàn)如今，在我國建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，對于BIM技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，但仍然有很大的提升和創(chuàng)新空間。作為相關(guān)的設(shè)計人員，需要在借鑒傳統(tǒng)優(yōu)秀技術(shù)和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，充分應(yīng)用和融合BIM技術(shù)，將BIM技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，最終促進(jìn)我國建筑設(shè)計水平的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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