基于BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用研究

陳玉

摘 要 目前，我國(guó)的城市化進(jìn)程速度加快，相關(guān)施工單位的建筑項(xiàng)目也隨之增多。隨著人們生活品質(zhì)的提高，對(duì)建筑項(xiàng)目的要求也逐漸開(kāi)始提升。但傳統(tǒng)的施工技術(shù)已經(jīng)不能再滿足當(dāng)下人們的所有需求，而BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目中的廣泛應(yīng)用就較好地解決了這個(gè)問(wèn)題。但相較于西方發(fā)達(dá)國(guó)家趨于成熟的BIM技術(shù)來(lái)說(shuō)，我國(guó)對(duì)此技術(shù)的研究?jī)H處于起步階段，其中所存在的問(wèn)題也較多。本文旨在深入探究BIM技術(shù)是怎樣實(shí)際的運(yùn)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中，從BIM技術(shù)的特征出發(fā)，發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用的問(wèn)題與難點(diǎn)，找出其解決的策略，再分析出其的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù) 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) CAD技術(shù) 建筑模型

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）04-0100-03

近年來(lái)我國(guó)開(kāi)始加速建設(shè)各大城市的建筑項(xiàng)目，人們對(duì)于建筑項(xiàng)目的要求以及需求也在不斷提升。這對(duì)于建筑行業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。目前我國(guó)的技術(shù)人員已經(jīng)能夠依靠發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將BIM技術(shù)運(yùn)用到建筑項(xiàng)目中。雖然BIM技術(shù)確實(shí)優(yōu)于傳統(tǒng)的施工技術(shù)，也幫助施工人員突破了許多施工工程上的瓶頸。但我國(guó)對(duì)于BIM技術(shù)的研究仍然處于起始階段，此項(xiàng)施工技術(shù)的運(yùn)用仍然不能與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，這其中還是存在著諸多問(wèn)題。因此，對(duì)于BIM技術(shù)，我國(guó)的技術(shù)人員仍需要不懈努力地去研究，才能夠?qū)⑵渥饔昧芾毂M致地發(fā)揮出來(lái)。

1 BIM技術(shù)特性

1.1 可視化操作

在實(shí)際的建筑項(xiàng)目施工中，技術(shù)人員只能夠利用傳統(tǒng)的CAD技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)2D的施工圖紙。這不僅會(huì)使技術(shù)人員不能夠清晰直觀地了解到建筑項(xiàng)目的整體，及時(shí)地規(guī)避某些施工風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)使施工人員在具體施工時(shí)不能對(duì)設(shè)計(jì)圖紙理解到位。若此時(shí)施工人員與技術(shù)人員的溝通有誤，則會(huì)導(dǎo)致工程質(zhì)量有所下降。但BIM技術(shù)就有效地解決了這一問(wèn)題[1]。這是因?yàn)锽IM技術(shù)能夠搭建建筑項(xiàng)目的模型，模擬出施工時(shí)的各個(gè)環(huán)節(jié)。技術(shù)人員通過(guò)此模型，就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行仔細(xì)地觀察與分析，使其的操作能夠可視化。這不但能夠降低技術(shù)人員的工作量，還能夠提升工程的質(zhì)量以及施工人員的工作效率。

1.2 信息的協(xié)調(diào)性

BIM技術(shù)不但能夠模擬出實(shí)際的施工環(huán)節(jié)，還能夠?qū)⒔ㄖ?xiàng)目中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及時(shí)地向每個(gè)部門的工作人員進(jìn)行傳遞。這其中的具體表現(xiàn)有兩方面：首先是相關(guān)施工單位的施工人員和設(shè)計(jì)人員。在實(shí)際的建筑項(xiàng)目施工中，利用BIM技術(shù)信息的協(xié)調(diào)性這一特點(diǎn)，能夠讓施工人員與設(shè)計(jì)人員都及時(shí)地知曉建筑項(xiàng)目過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)、各個(gè)環(huán)節(jié)的進(jìn)展情況，做到詳細(xì)的、有效的溝通。這就能夠規(guī)避施工中的各種突發(fā)情況，保障了建筑項(xiàng)目的質(zhì)量;其次是實(shí)際施工中所使用到的每個(gè)部件之間的關(guān)聯(lián)。BIM技術(shù)能夠讓其產(chǎn)生關(guān)聯(lián)并做到互動(dòng)，例如，門窗幕墻是設(shè)計(jì)中的一個(gè)整體。若設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)門窗時(shí)，將模型中的墻刪除，那么門窗也會(huì)隨即被刪除。

2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用問(wèn)題與難點(diǎn)

2.1 應(yīng)用問(wèn)題

2.1.1 注重程度不夠

相較于我國(guó)傳統(tǒng)的施工技術(shù)來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)較多。此項(xiàng)技術(shù)能夠確實(shí)地幫助設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)突破某些瓶頸，從而減少了設(shè)計(jì)人員的工作量，提高了設(shè)計(jì)人員和施工人員的工作效率，使建筑項(xiàng)目的質(zhì)量有穩(wěn)定的提升。但目前我國(guó)的相關(guān)施工單位在進(jìn)行具體的建筑項(xiàng)目施工時(shí)，并沒(méi)有對(duì)BIM技術(shù)引起重視。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)也并沒(méi)有運(yùn)用到BIM技術(shù)來(lái)構(gòu)建建筑模型。這就會(huì)使建筑項(xiàng)目的整體結(jié)構(gòu)比較松散，建筑項(xiàng)目的穩(wěn)定性與安全性也無(wú)法得到相應(yīng)的保障。而導(dǎo)致此種問(wèn)題的主要原因便是BIM技術(shù)的推廣力度不足。諸多偏遠(yuǎn)城市的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，并沒(méi)有意識(shí)到BIM技術(shù)能夠?yàn)槠鋷?lái)的便利性，反而持續(xù)運(yùn)用傳統(tǒng)的施工技術(shù)。

2.1.2 方案不夠完善

雖然目前我國(guó)建筑行業(yè)的BIM技術(shù)運(yùn)用較為廣泛，但部分相關(guān)設(shè)計(jì)人員在運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)時(shí)，并沒(méi)有按照規(guī)定的流程來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這就會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)方案不夠完善，不能發(fā)揮其應(yīng)達(dá)到的效果。而施工人員在后續(xù)建筑項(xiàng)目的施工時(shí)，也會(huì)因?yàn)榇朔N原因造成工程質(zhì)量有所下降。導(dǎo)致此種問(wèn)題的根本原因有兩方面：首先，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，并未將此建筑項(xiàng)目的所有突發(fā)情況都完全考慮到，也并未制定較為完善的應(yīng)急處理措施。一旦施工人員在實(shí)際的工程施工中遇到方案以外的突發(fā)情況，就不能及時(shí)的采取正確的解決方案。這就會(huì)使工程進(jìn)度緩慢或停滯，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí){到施工人員的生命安全;其次，當(dāng)施工人員按照不完善的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工時(shí)，所有工作人員都會(huì)對(duì)此方案的可行度持懷疑態(tài)度。若相關(guān)施工單位對(duì)此不加以重視，在面對(duì)此種情況下依舊強(qiáng)迫施工人員進(jìn)行施工，則會(huì)導(dǎo)致工程的安全隱患增多。

2.2 應(yīng)用難點(diǎn)

2.2.1 參數(shù)的復(fù)雜性

若想在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)，則要讓其系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行[2]。設(shè)計(jì)人員應(yīng)通過(guò)發(fā)達(dá)的數(shù)字互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，收集到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需要的各項(xiàng)數(shù)據(jù)以及反饋情況。再依據(jù)建筑項(xiàng)目的實(shí)際要求和需求來(lái)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)的施工圖以及結(jié)構(gòu)模型。所以，當(dāng)設(shè)計(jì)人員在運(yùn)用BIM技術(shù)時(shí)，應(yīng)著重考慮到兩點(diǎn)：一是BIM技術(shù)的安全性;二是BIM技術(shù)的整體真實(shí)性。但因?yàn)锽IM技術(shù)中的各項(xiàng)參數(shù)太過(guò)復(fù)雜，所以會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)不能將建筑項(xiàng)目的各方面都考慮到位，這就會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)受到一定程度的影響。

2.2.2 物理模式與分析模型缺少關(guān)聯(lián)

在技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，務(wù)必要選擇完全柔性的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。若技術(shù)人員在構(gòu)建整體模型時(shí)，沒(méi)有按照相關(guān)的流程來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，就會(huì)使整個(gè)模型無(wú)法達(dá)到所要求的標(biāo)準(zhǔn)。不僅如此，BIM系統(tǒng)在工作時(shí)也會(huì)損失大量的建筑項(xiàng)目數(shù)據(jù)，使所設(shè)計(jì)出的建筑模型不具備完整性。設(shè)計(jì)人員也就無(wú)法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將此建筑模型作為參照模型來(lái)進(jìn)行分析。

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

3.1 加強(qiáng)重視程度

技術(shù)人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)時(shí)，務(wù)必要增強(qiáng)對(duì)其的重視程度。首先，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)BIM技術(shù)的宣傳力度以及推廣范圍。在宣傳時(shí)，相關(guān)部門可以向?qū)I(yè)人員普及BIM技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)與其能夠發(fā)揮的作用。在推廣范圍上，相關(guān)部門可以盡量在中小型城市進(jìn)行推廣，可重點(diǎn)關(guān)注某些中小型城市的偏遠(yuǎn)地區(qū)。這樣做既能使設(shè)計(jì)人員了解到BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又能使此項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用范圍更加廣泛。其次，在設(shè)計(jì)人員開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，務(wù)必要確保自身對(duì)BIM技術(shù)掌握到位。若技術(shù)人員對(duì)此項(xiàng)技術(shù)掌握得還不夠完全，則需要在空余時(shí)間加強(qiáng)對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的鉆研。只有自身將BIM技術(shù)熟練運(yùn)用，才能夠保證開(kāi)展工作時(shí)，在細(xì)節(jié)的處理上更為細(xì)致。

3.2 完善相關(guān)方案

近年來(lái)，我國(guó)的相關(guān)部門在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面上，制定了許多規(guī)范的操作流程，也出臺(tái)了關(guān)于此方面的各項(xiàng)要求[3]。但由于相關(guān)部門并未切實(shí)地完善所制定的操作流程和要求，所以這其中也出現(xiàn)了諸多問(wèn)題。這些問(wèn)題不僅會(huì)導(dǎo)致技術(shù)人員在開(kāi)展實(shí)際工作時(shí)，不能將BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)完全地發(fā)揮出來(lái)，也會(huì)限制施工人員后續(xù)施工作業(yè)的進(jìn)展。若想盡快地解決所出現(xiàn)的問(wèn)題，則技術(shù)人員務(wù)必要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)將設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)與完善。而這其中有兩點(diǎn)需要注意：一是技術(shù)人員在設(shè)計(jì)施工方案時(shí)，所考慮到的要更加全面。例如，有關(guān)部門所規(guī)定的要求與操作流程、建筑項(xiàng)目的各項(xiàng)數(shù)據(jù)、實(shí)際施工時(shí)的情況、施工所需要用到的原材料等等;二是當(dāng)設(shè)計(jì)人員在初步制定出施工方案后，應(yīng)對(duì)其中的細(xì)節(jié)做進(jìn)一步的考慮。例如，施工時(shí)的天氣情況、外界因素、施工人員的專業(yè)素養(yǎng)等等。

3.3 增強(qiáng)人員素質(zhì)

相關(guān)施工單位在招聘設(shè)計(jì)人員時(shí)，務(wù)必要對(duì)其進(jìn)行充分的考核。只有能夠熟練運(yùn)用BIM技術(shù)的人員，才能使其參與到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)當(dāng)中。而由于所招聘到的人員其專業(yè)素養(yǎng)較高，所以相關(guān)施工單位也能夠節(jié)省崗前培訓(xùn)的時(shí)間。除此以外，相關(guān)施工單位還可以召集全體技術(shù)人員參加一場(chǎng)或多場(chǎng)以BIM技術(shù)的運(yùn)用作為基礎(chǔ)的比賽[4]。比賽結(jié)束后，相關(guān)施工單位應(yīng)給予第一名適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)。這樣做不僅能夠使相關(guān)施工單位評(píng)定出各個(gè)技術(shù)人員的專業(yè)水平，方便在日后工作中向其分配相對(duì)應(yīng)的工作崗位，還能夠使技術(shù)人員通過(guò)此次比賽，意識(shí)到自身在BIM技術(shù)的運(yùn)用中有何不足。只要技術(shù)人員對(duì)自身的要求提高，就會(huì)積極地利用工作的空余時(shí)間去參加培訓(xùn)，以此來(lái)彌補(bǔ)自身在BIM技術(shù)的運(yùn)用中所存在的問(wèn)題，極大程度地提升了每個(gè)技術(shù)人員的工作積極性。

4 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

4.1 在勘探環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在施工人員開(kāi)展具體的建筑項(xiàng)目時(shí)，最重要的是做好施工前期的準(zhǔn)備工作，而施工前期的勘探環(huán)節(jié)是其中的重中之重[5]。可以說(shuō)勘探環(huán)節(jié)能夠決定設(shè)計(jì)人員的后續(xù)設(shè)計(jì)工作能否順利進(jìn)行。在技術(shù)人員開(kāi)展勘探工作時(shí)，可以充分運(yùn)用BIM技術(shù)中的可視化功能。技術(shù)人員可以對(duì)建筑項(xiàng)目的具體施工現(xiàn)場(chǎng)的地形以及環(huán)境做仔細(xì)地勘探，并及時(shí)地將所勘探到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄清楚。這能夠使技術(shù)人員對(duì)建筑項(xiàng)目的整體有全面地了解與掌握，在后續(xù)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，也能使其所設(shè)計(jì)出的施工圖紙更加具有合理性、科學(xué)性。

4.2 在參數(shù)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

在技術(shù)人員進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)時(shí)，同樣可以利用BIM技術(shù)中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)功能。技術(shù)人員可以通過(guò)強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將所收集到的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行整理與上傳。若參數(shù)中的某一項(xiàng)需要更改，技術(shù)人員也能對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的數(shù)據(jù)更新[6]。BIM技術(shù)除了能將建筑項(xiàng)目中的各項(xiàng)參數(shù)上傳以外，還能夠?qū)⒋藬?shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，以此來(lái)達(dá)到各個(gè)技術(shù)人員之間信息共享的目標(biāo)。各個(gè)技術(shù)人員若能夠同時(shí)掌握到建筑項(xiàng)目中的各項(xiàng)參數(shù)情況，則能夠使其在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)，做到良好的、有效的內(nèi)部溝通。并且，各個(gè)技術(shù)人員也能夠通過(guò)自身的觀察，尋找到此建筑項(xiàng)目中，其他人所忽略掉的某些問(wèn)題。這樣就可以使建筑項(xiàng)目的質(zhì)量有所提升，以此來(lái)減少建筑項(xiàng)目中的安全隱患。

4.3 在設(shè)計(jì)與規(guī)劃中的應(yīng)用

以目前實(shí)際的建筑項(xiàng)目施工來(lái)說(shuō)，在技術(shù)人員進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，既要將建筑項(xiàng)目整體的結(jié)構(gòu)考慮到位，又要結(jié)合建筑項(xiàng)目實(shí)際的需求與要求來(lái)設(shè)計(jì)其內(nèi)部的布置[7]。若技術(shù)人員沒(méi)有將這兩點(diǎn)進(jìn)行綜合考慮，則會(huì)出現(xiàn)建筑項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)松散、建筑項(xiàng)目?jī)?nèi)部布置雜亂等問(wèn)題。而目前我國(guó)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)并不能將這兩點(diǎn)做到完美的融合。技術(shù)人員若在設(shè)計(jì)時(shí)使用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，則不能較好的觀察到建筑項(xiàng)目的空間結(jié)構(gòu)。但BIM技術(shù)就可以使建筑項(xiàng)目的模型從平面延展為立體。技術(shù)人員則可以通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)，更加直觀清晰地觀察到建筑項(xiàng)目的空間結(jié)構(gòu)。

4.4 在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

目前我國(guó)在建筑設(shè)計(jì)中，更為注重的是建筑物體在實(shí)際投入運(yùn)用時(shí)能否做到節(jié)能[8]。例如，室內(nèi)采光的設(shè)計(jì)、通風(fēng)設(shè)計(jì)等等。因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也要將此要求嚴(yán)格地落實(shí)到位，最大程度的利用到建筑項(xiàng)目周圍的自然資源。而BIM技術(shù)就能切實(shí)的達(dá)到此項(xiàng)要求。技術(shù)人員可以通過(guò)BIM技術(shù)的模擬，清晰地觀察到自然資源以及建筑項(xiàng)目的整體，使這兩者能夠相互結(jié)合。除此以外，BIM技術(shù)還能夠及時(shí)地收集到建筑項(xiàng)目周圍的環(huán)境數(shù)據(jù)，使設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出最優(yōu)質(zhì)的方案。這樣不但可以提高建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，還能夠使人們與自然環(huán)境和諧的相處。

5 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)較為突出，其所具備的性質(zhì)也使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)更加方便、快捷?？梢哉f(shuō)，BIM技術(shù)的運(yùn)用能夠進(jìn)一步的推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展。但目前我國(guó)的BIM技術(shù)仍然處在起步階段。因此，我國(guó)的技術(shù)人員不僅需要對(duì)其進(jìn)行不斷地研究，還需要借鑒各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，使此技術(shù)能夠去其糟粕取其精華，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)飛速發(fā)展的目標(biāo)。

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