建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用分析

薛慎南

摘要：BIM技術(shù)主要以建筑工程項目各項信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)建立模型，涵蓋不同專業(yè)所有信息、功能要求與性能，各種參數(shù)信息相互關(guān)聯(lián)，可在項目不同階段（規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營等）隨時提取、更新、修改，并進(jìn)行準(zhǔn)確的交換。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用可及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，并制定相應(yīng)的調(diào)整方案，減少后期返工等情況，降低成本、提高建筑質(zhì)量，加強(qiáng)相關(guān)分析具有重要意義。

關(guān)鍵詞：建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;BIM技術(shù)

引言

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段是建筑全生命周期關(guān)鍵階段，在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員主要依靠CAD軟件進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)二維設(shè)計，難以實現(xiàn)立體化、協(xié)同性設(shè)計，往往不能及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，導(dǎo)致后期施工出現(xiàn)設(shè)計與實際不相符的問題，增加建筑成本、影響建筑質(zhì)量。運用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，則可以通過BIM進(jìn)行建模、協(xié)同設(shè)計、碰撞檢測、繪制基于BIM模型的平法施工圖等，從而優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，為后期建筑施工順利開展奠定基礎(chǔ)。

1BIM技術(shù)特點

BIM技術(shù)的典型特征就是可視化，能夠?qū)⒔ㄖＰ偷娜S結(jié)構(gòu)直觀形象地展示出來，方便設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計理念和設(shè)計要求進(jìn)行分析調(diào)整。BIM技術(shù)能夠從多個維度對建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行觀察與分析，有利于設(shè)計圖紙修改效率的提升。設(shè)計人員通過BIM建筑結(jié)構(gòu)模型能夠清晰準(zhǔn)確地了解到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，提出更加科學(xué)的優(yōu)化方案，使建筑結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計更加細(xì)致、到位。同時，BIM技術(shù)的特點還體現(xiàn)于協(xié)調(diào)性。一方面，BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的各個要素優(yōu)化整合，提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的層次感和統(tǒng)籌性。例如，對于建筑消防系統(tǒng)和排水系統(tǒng)的設(shè)計，可以通過BIM技術(shù)進(jìn)行布局鋪設(shè)，然后對設(shè)計效果進(jìn)行全面檢查，查看是否存在設(shè)計沖突的情況。另一方面，BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)不同維度和不同作業(yè)之間的分析檢查，實現(xiàn)各個模塊之間的協(xié)調(diào)，以追求更好的設(shè)計效果，確保建筑物結(jié)構(gòu)的線型、外觀等方面整體協(xié)調(diào)。此外，BIM技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)的模擬，通過將建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)輸入BIM系統(tǒng)，就可以自動實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)模型的調(diào)整，并生成相應(yīng)的統(tǒng)計圖表，以幫助設(shè)計人員分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。BIM技術(shù)模擬所生成的設(shè)計數(shù)據(jù)還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享，方便其他組織結(jié)構(gòu)的人員參考和借鑒，進(jìn)而提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的協(xié)調(diào)性。

2建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的不足

改革開放以來，我國建筑行業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)的飛速增長在持續(xù)快速發(fā)展，但建筑行業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中仍然存在很多的問題和缺陷，這些問題和缺陷主要體現(xiàn)在設(shè)計軟件不夠完善、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的程序不夠規(guī)范。第一個問題主要體現(xiàn)在建筑行業(yè)在使用BIM技術(shù)的同時會用較多輔助軟件，但因為BIM技術(shù)進(jìn)入我國時間尚短，很多的軟件使用的是盜版或者簡化版本，不能很好地輔助BIM技術(shù)發(fā)揮作用，應(yīng)用效率不高。另外，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計程序不夠規(guī)范的問題，主要是因為我國建筑設(shè)計行業(yè)起步較晚，設(shè)計流程不夠科學(xué)。在我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計各個子項目中，大多都是不同專業(yè)的人單獨完成自己的領(lǐng)域，子項目之間缺乏合理溝通，在遇到一些疑難問題時不能統(tǒng)籌解決，造成項目滯后、浪費項目資金的后果。且即使保證了各個子項目之間的進(jìn)度統(tǒng)一性，也無法保證各個子項目之間的工作人員能夠進(jìn)行有效技術(shù)信息交流，進(jìn)行聯(lián)動設(shè)計，極易導(dǎo)致施工項目返工，使得整體項目難度系數(shù)增大。

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

3.1三維可視化設(shè)計

基于BIM技術(shù)開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，只需建立一個三維實體模型，不同階段無需重復(fù)建模，而是將各自設(shè)計信息通過工作集的方式高度集成在同一模型內(nèi)，形象展現(xiàn)各構(gòu)件空間關(guān)系，設(shè)計、施工以及建設(shè)方可基于此進(jìn)行技術(shù)交流，實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計，消除了傳統(tǒng)意義上的“信息孤島”問題。在進(jìn)行大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計時，采用傳統(tǒng)設(shè)計方法往往難以根據(jù)平、立面圖紙發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，更無法發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)協(xié)作時存在的問題。通過構(gòu)建三維模型，可動態(tài)漫游演示結(jié)構(gòu)模型、設(shè)備模型，及時檢查結(jié)構(gòu)空間關(guān)系是否滿足要求，結(jié)構(gòu)構(gòu)件與設(shè)備構(gòu)件是否存在碰撞的情況，由此實現(xiàn)最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案的選擇。

3.2碰撞檢測

在BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，各專業(yè)搭建好模型之后，運用軟件技術(shù)對模型中各構(gòu)件、設(shè)置之間存在的位置碰撞沖突進(jìn)行自動檢測的過程就是碰撞檢測。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)，碰撞檢測的主要內(nèi)容是對結(jié)構(gòu)設(shè)計是否同建筑專業(yè)方案存在沖突、是否與機(jī)電專業(yè)設(shè)施設(shè)備位置、管線排布凈高等方面的要求相一致。Revit環(huán)境下，則需要通過碰撞檢測軟件，進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件、專業(yè)設(shè)置等各個方面的碰撞檢測。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的碰撞檢測包括了設(shè)計與專業(yè)方案沖突檢測、設(shè)計與機(jī)電設(shè)施設(shè)備位置沖突檢測、設(shè)計與管網(wǎng)排布合理性沖突檢測等等。檢測完成即生成碰撞檢測報告。通過將結(jié)構(gòu)設(shè)計模型與建筑、機(jī)電等不同專業(yè)模型進(jìn)行碰撞檢測，能夠及時發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中各專業(yè)設(shè)計的沖突，并出具相應(yīng)的碰撞檢測報告。設(shè)計人員根據(jù)檢測報告進(jìn)行沖突糾正，優(yōu)化調(diào)整BIM模型，最終達(dá)到各專業(yè)之間的零碰撞，以避免在后期實際施工中各專業(yè)發(fā)生沖突，造成重新返工，拖慢施工進(jìn)度，降低施工效率，增加施工成本。

3.3實現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計

建筑節(jié)能設(shè)計是結(jié)合建筑本身的結(jié)構(gòu)特點，對建筑周圍自然資源進(jìn)行合理的運用。建筑節(jié)能設(shè)計主要有室內(nèi)采光設(shè)計、室內(nèi)通風(fēng)設(shè)計等方面，在建筑節(jié)能設(shè)計的過程中，通過BIM技術(shù)的有效應(yīng)用，可以更加清晰地掌握信息數(shù)據(jù)庫，同時也能呈現(xiàn)出可視化的動態(tài)設(shè)計圖，利用BIM技術(shù)實現(xiàn)建筑與自然環(huán)境的有機(jī)結(jié)合，充分利用自然采光環(huán)境優(yōu)化建筑物的采光，實現(xiàn)建筑物在采光方面的節(jié)能效果。另外，建筑物會受到本身的建筑結(jié)構(gòu)、所處環(huán)境以及建筑物朝向等因素影響室內(nèi)的通風(fēng)設(shè)計，而若在設(shè)計過程中應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬，可以對影響建筑物室內(nèi)通風(fēng)設(shè)計的因素進(jìn)行充分的掌握和分析，建筑設(shè)計人員將周邊環(huán)境數(shù)據(jù)通過BIM技術(shù)輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息庫，然后再根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境狀況，如日照、氣候等環(huán)境的分析，從而設(shè)置出建筑參數(shù)值，結(jié)合數(shù)據(jù)對建筑設(shè)計進(jìn)行分析調(diào)整，使得建筑物周邊環(huán)境得到有效的利用，以最優(yōu)質(zhì)的設(shè)計結(jié)構(gòu)與設(shè)計比例實現(xiàn)建筑無采光節(jié)能設(shè)計，并有效提升建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量與水平。

結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)在智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用能夠有效提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和精確性，為建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量提供重要保障。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在運用BIM技術(shù)的同時，不僅能夠提高設(shè)計工作效率和工作質(zhì)量，而且可以通過數(shù)據(jù)共享等優(yōu)勢不斷學(xué)習(xí)和積累優(yōu)秀的建筑工程設(shè)計案例，以提升自身的專業(yè)水平?？梢?，BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面發(fā)揮著十分重要的作用。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)該加強(qiáng)對BIM技術(shù)應(yīng)用的重視程度，科學(xué)靈活地將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方方面面，同時注重自身BIM技術(shù)運用水平的提升，以推動建筑行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

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