BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的合理應(yīng)用

【摘要】BIM 技術(shù)的快速發(fā)展和普及，必將引起結(jié)構(gòu)設(shè)計的一次重大變革。目前的結(jié)構(gòu)設(shè)計流程將被改變，許多在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中遇到的問題將會得到解決。由于BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中遇到了以上問題，但是這些問題會逐漸解決，推動BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用。本文對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的合理應(yīng)用進行了分析探討。

【關(guān)鍵詞】BIM 技術(shù)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；合理應(yīng)用

一、BIM基本概念

BIM指建筑信息模型（Building Information Modeling），這項技術(shù)是隨著我國建筑行業(yè)近些年的發(fā)展發(fā)展的一種數(shù)字化的技術(shù)，目前BIM技術(shù)已經(jīng)運用到項目協(xié)作的各種方式，對于我國的工程建設(shè)無疑起到了改革的作用。

BIM技術(shù)通過在計算機上使用虛擬的建設(shè)三維模型，不僅僅將工程建設(shè)從二維模型之間帶入了三維模型，同時采用數(shù)字化的技術(shù)，在整個工程建設(shè)的過程中能夠提供相應(yīng)的信息庫。那么在建設(shè)信息庫的過程中能夠詳細的描述建筑的集合信息和專業(yè)化的信息，并且能夠包含非構(gòu)件對象（例如空間、運動行為）的狀態(tài)信息。

二、BIM在結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用中的難點

缺乏標(biāo)準(zhǔn)體系。由于BIM技術(shù)目前還處于探索階段，國家和地區(qū)相應(yīng)的各種規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)還沒有出臺，處于前期調(diào)研、或正在制定過程中。因為BIM技術(shù)需要信息的傳遞，所以BIM相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)與軟件的協(xié)調(diào)性是一個十分關(guān)鍵的問題。

法律責(zé)任問題。主要體現(xiàn)在：BIM技術(shù)在使用過程中的合法性和有效性；參數(shù)進行傳遞，涉及到產(chǎn)權(quán)和責(zé)任問題；建立模型與傳統(tǒng)技術(shù)內(nèi)容的一致性；BIM各方的修改權(quán)限。

應(yīng)用和交付問題。不同設(shè)計階段，BIM技術(shù)設(shè)計的深度也不同，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也不同。參與設(shè)計的各方與傳統(tǒng)技術(shù)相比，分工和內(nèi)容也不同。

BIM技術(shù)的缺點。由于BIM技術(shù)處于前期推廣階段，還存在以下幾個方面的問題：軟件主要是國外軟件，本土話程度不高；軟件對應(yīng)用人員的專業(yè)素質(zhì)和硬件設(shè)備要求較高；軟件各個模塊之間連接不完善，數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)傳遞程度較低，BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)信息的傳遞成都有待進一步提高。

使用成本過高。由于對使用人員素質(zhì)和硬件設(shè)備要求較高，所以需要投入一定的資金對專業(yè)人員進行培訓(xùn)，購置高配置設(shè)備，進行軟件更新。

BIM 技術(shù)存檔問題。由于目前沒有具體存檔標(biāo)準(zhǔn)，加之存檔對硬件的配置要求較高，需要進一步提高硬件的配置，增加使用成本。所以，BIM 技術(shù)的文檔存儲問題亟待解決。

三、采用BIM 技術(shù)進行建筑設(shè)計的優(yōu)勢

在對建筑進行初步設(shè)計的過程中，BIM技術(shù)是信息的載體模型，在變現(xiàn)上不僅僅是一個空殼，而是一個內(nèi)容非常豐富和完整的模型，不僅僅能夠體現(xiàn)建筑的外表，對于建筑的每一個房間和走廊都能夠有效的體現(xiàn)，因此BIM技術(shù)在建筑設(shè)計的過程中，大多數(shù)都是建筑最為真實的體現(xiàn)。

目前很多建筑在設(shè)計的過程中已然存在設(shè)計不夠深入的現(xiàn)象，這是因為在建筑信息模型的模擬的過程中，僅僅是從一個角度進行有效的觀察，可以通過對界面的尺寸進行有效的把握，從而對空間設(shè)計進行更深入的分析。

在深化設(shè)計等方面，BIM技術(shù)采用碰撞檢查，使得在檢查的過程中相對于現(xiàn)在的技術(shù)有非常大的有事，BIM技術(shù)能夠提供一個非常便利的協(xié)作系統(tǒng)，相關(guān)的專業(yè)人員都能夠在同一個平臺上進行有效的工作，真正的實現(xiàn)信息共享，專業(yè)的設(shè)計人員可以在同一個位置進行修改，采用中心文件進行同步，那么其他的設(shè)計人員都能夠快速的知道修改的信息，這樣能夠有效的知道修改的信息，減少信息傳遞的時間，從而增加了在設(shè)計過程中的工作效率。

目前的建筑設(shè)計多半是采用圖紙對建筑進行表示，通過建筑各個方面的圖紙進行有效的表達，采用BIM的介入，能夠?qū)⒔ㄖ龅揭粋€完整的整體，按照建筑建造的樣子進行有效的虛擬。在建造的過程中沒一個圖紙斗志在建筑的信息模型中進行提取，需要哪一個構(gòu)件都可以進行及時的提取設(shè)計人員做到的是講原有的圖紙和設(shè)計方案展示到BIM信息系統(tǒng)中，實現(xiàn)有效的信息共享。

四、BIM在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

BIM技術(shù)的引入，在一定程度上會提高建筑質(zhì)量，作為建筑設(shè)計人員而言，設(shè)計人員的非常重要的一個方面就是對建筑的質(zhì)量做到有效的保證，傳統(tǒng)的設(shè)計流程對于我國建筑的產(chǎn)業(yè)鏈有一定的局限性，建筑設(shè)計師沒有時間和精力對建筑的質(zhì)量進行有效的審核， 因此也沒有足夠的精力對每一個細節(jié)進行有效的把握，導(dǎo)致了建筑在建設(shè)完成以后和設(shè)計理念存在較大的差異，當(dāng)然，這個整個傳統(tǒng)的設(shè)計習(xí)慣有直接的關(guān)系，并不是施工方和投資方的責(zé)任。而傳統(tǒng)的BIM技術(shù)的介入能夠有效的提高建筑的表達精度，每個構(gòu)件都會有相應(yīng)的屬性與參數(shù)，比原來的二維圖紙要更加全面，更加完備，這樣在一定程度上能夠增加建筑的質(zhì)量。

1、模型建立

BIM 技術(shù)可以有效的將結(jié)構(gòu)的三維實體模型用真實的構(gòu)件表示出來，對比傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，突破了CAD技術(shù)進行施工圖繪制時，只能表示平面信息的瓶頸，BIM技術(shù)可以利用直觀的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件表示整體結(jié)構(gòu)以及各構(gòu)件之間的關(guān)系。在實際結(jié)構(gòu)設(shè)計中，利用BIM技術(shù)，可以通過可視化技術(shù)，通過對建筑結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行設(shè)計，進而設(shè)計出一個合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。通過BIM技術(shù)，也可以迅速發(fā)現(xiàn)在設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題，及時修改設(shè)計方案，最終提高設(shè)計質(zhì)量。

2、參數(shù)化設(shè)計

在BIM系統(tǒng)中，整個建筑結(jié)構(gòu)的所有信息都在一個數(shù)據(jù)庫，并且這個數(shù)據(jù)庫是共享的，參與設(shè)計的各方都可以共享這些數(shù)據(jù)。方案設(shè)計和初步設(shè)計對施工圖設(shè)計影響較大，造成了結(jié)構(gòu)工程師將大量的精力都投入到了建筑工程項目并不是最重要的階段。BIM的參數(shù)化設(shè)計就解決了整個問題。BIM技術(shù)采用了參數(shù)化的三維實體模型設(shè)計結(jié)構(gòu)單元，將之前的點、線、面等元素替換為梁、柱等構(gòu)件，大量使用的構(gòu)件被定義為族，族中參數(shù)包括了幾何信息、材料信息、邏輯信息等非幾何信息。

3、設(shè)計過程優(yōu)化

與傳統(tǒng)的設(shè)計過程相比，BIM技術(shù)在設(shè)計流程上進行了優(yōu)化。BIM技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計流程為：BIM數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出建筑幾何信息→結(jié)構(gòu)設(shè)計師設(shè)計結(jié)構(gòu)方案→對結(jié)構(gòu)方案進行優(yōu)化，初步確定結(jié)構(gòu)選型和布置→建立初步分析模型→導(dǎo)入結(jié)構(gòu)有限元軟件進行分析，完成截面設(shè)計→各專業(yè)分析評估結(jié)構(gòu)模型，輸入BIM數(shù)據(jù)庫并繪制施工圖。

結(jié)束語

綜上所述，本文首先對BIM技術(shù)的特點和概念進行了詳細的分析，在此基礎(chǔ)上分析了我國目前建筑設(shè)計方面存在的不足，BIM技術(shù)的引入在一定程度上能夠完善我國的設(shè)計流程，簡化設(shè)計過程中的步驟，提高工作效率高和質(zhì)量，保障建筑設(shè)計中的安全。

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基金項目：遼寧省職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會科研規(guī)劃項目（LZY15485）