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

■吳 靖 ■中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610000

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)各方面對(duì)建筑工程的需求不斷增加，建筑工程的規(guī)模和數(shù)量日益增長，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為影響建筑工程安全的重要因素，得到人們的廣泛重視。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在經(jīng)過近些年的實(shí)踐和完善之后，BIM 技術(shù)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性日益凸顯，深入分析BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方式，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 BIM 技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要功能

1.1 設(shè)計(jì)圖紙可修改功能

使用BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)的建筑圖紙當(dāng)中，所有的設(shè)計(jì)信息是基于整個(gè)建筑模型的，在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，設(shè)計(jì)人員只需要通過對(duì)某一點(diǎn)進(jìn)行修改，系統(tǒng)就可以完成其他相應(yīng)參數(shù)的自動(dòng)修正，極大地減輕了設(shè)計(jì)人員的工作負(fù)擔(dān)。此種設(shè)計(jì)圖紙自動(dòng)修改功能，減少了設(shè)計(jì)人員在畫圖或改圖方面工作的精力和時(shí)間，使其能夠更專心地進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過對(duì)各個(gè)參數(shù)修改后圖紙的對(duì)比，得出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果［1］。

1.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息化功能

BIM 技術(shù)是在現(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其核心就是信息，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件模型相比，BIM 技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在能夠攜帶信息。從這個(gè)角度而言，可以BIM 技術(shù)模型當(dāng)作建筑工程的信息數(shù)據(jù)庫，建筑工程所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)都可以從此數(shù)據(jù)庫中找到，且數(shù)據(jù)之間有著各種各樣的聯(lián)系方式，在設(shè)計(jì)人員需要某一方面數(shù)據(jù)時(shí)，只需要點(diǎn)擊特定的點(diǎn)，即可以在最短時(shí)間內(nèi)得到最全面、可靠的報(bào)表清單，避免了設(shè)計(jì)人員在數(shù)據(jù)查找等方面耗費(fèi)的時(shí)間，解決了人工記錄和輸入數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)誤差的問題，提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和可靠性。

1.3 工程設(shè)計(jì)一體化功能

BIM 技術(shù)所設(shè)計(jì)的建筑模型，并不單單是建筑工程的外觀，還包括建筑工程的光源、建筑的熱能傳導(dǎo)和材質(zhì)屬性等，BIM 模型是將建筑工程各方面內(nèi)容納入一體的一種設(shè)計(jì)，除了可以從安全性角度評(píng)價(jià)建筑結(jié)構(gòu)之外，還可以從舒適性、光源、節(jié)能等多個(gè)角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，有效提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果。同時(shí)，BIM 技術(shù)不僅可以提供類似CAD 設(shè)計(jì)的平面圖紙，也可以直接完成整個(gè)建筑模型的渲染，還能夠利用BIM 軟件分析、處理模型，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)出圖、計(jì)算、渲染等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的一體化。

1.4 工程模型三維化功能

BIM 技術(shù)是一種三維技術(shù)，以BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)的建筑模型可以通過三維立體方式展現(xiàn)出來，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)各部分情況進(jìn)行直觀觀察，及早發(fā)現(xiàn)暖通管道、墻體梁板等建筑結(jié)構(gòu)組成部分之間存在沖突的問題，并進(jìn)行解決，避免給后期施工造成不良影響，可以對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行更加深入的理解和分析，將存在施工困難等問題的設(shè)計(jì)方案排除，有效提高了整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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

2.1 應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)與場地分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否并不僅僅體現(xiàn)于建筑工程本身，還與建筑工程所處的場地有著密切聯(lián)系，場地的地質(zhì)環(huán)境、水文狀況等都會(huì)給建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生諸多方面的影響。而通過BIM 技術(shù)與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合，可以對(duì)建筑工程的場地進(jìn)行全面模擬，并在模擬的環(huán)境中擬建建筑工程的模型，這樣就可以對(duì)建筑場地的特點(diǎn)、條件等作出全方位的分析，選擇最佳的建筑物建設(shè)地點(diǎn)，使建筑結(jié)構(gòu)與其所處的場地適應(yīng)性達(dá)到最佳，從而保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性［2］。

2.2 應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)性能分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不是對(duì)建筑各個(gè)部分簡單的排列，還需要使各個(gè)部分有機(jī)組合起來，形成一個(gè)彼此支撐的整體，確保整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性、牢固性等達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，這就需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行分析。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)性能分析中，需要花費(fèi)大量的人力、時(shí)間，利用各種計(jì)算公式來完成這個(gè)分析過程，且分析的結(jié)果比較容易存在誤差，給建筑結(jié)構(gòu)性能的可靠造成影響。而在BIM 技術(shù)中，可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的性能分析軟件，將BIM 模型的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件之中，就可以快速、準(zhǔn)確地完成整個(gè)分析過程，并根據(jù)分析的結(jié)果來發(fā)現(xiàn)和改正設(shè)計(jì)中存在的不足，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.3 應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)同

在BIM 模型中，建筑工程的數(shù)據(jù)是不斷進(jìn)行交流和共享的，這主要包括兩個(gè)方面，一是通過借助中間數(shù)據(jù)文件，完成異地不同設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模型設(shè)計(jì)時(shí)需要的相應(yīng)數(shù)據(jù)和信息;二是通過設(shè)置中性數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)之間的數(shù)據(jù)傳遞和共享，將與建筑工程相關(guān)的水暖、土建、裝飾等各種專業(yè)的內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來，利用統(tǒng)一的處理平臺(tái)來對(duì)信息進(jìn)行規(guī)范處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部信息流的暢通。在這種數(shù)據(jù)交流和共享的基礎(chǔ)上，保證了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分顧及了與建筑有關(guān)的各方面內(nèi)容，避免了某一點(diǎn)、某一參數(shù)疏漏導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)不完善問題，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量有著重要作用［3］。

2.4 應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的建模

在現(xiàn)階段，隨著建筑工程的不斷發(fā)展，大跨度、大空間成為建筑工程發(fā)展的重要趨勢(shì)，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也越來越加廣泛，在鋼結(jié)構(gòu)建筑物中，由于鋼結(jié)構(gòu)是通過梁柱連接來實(shí)現(xiàn)的，在連接方式上，有梁梁剛接、梁梁鉸接等多種，結(jié)構(gòu)的鏈接和加強(qiáng)件布置十分繁多，給建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)帶來了難度。利用BIM 技術(shù)，可以通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)梁高度的計(jì)算，對(duì)所有連接件進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)，并連接件進(jìn)行參數(shù)化處理，應(yīng)用BIM技術(shù)的參數(shù)共享功能，即可以完成對(duì)鋼結(jié)構(gòu)中螺栓等連接件數(shù)量和間距的控制，在需要構(gòu)建新連接件時(shí)，設(shè)計(jì)人員只需要調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)即可完成;對(duì)于加強(qiáng)件，設(shè)計(jì)人員可以通過BIM 技術(shù)繪制出相應(yīng)的大樣圖，在鋼結(jié)構(gòu)施工中，技術(shù)人員只需要參考相應(yīng)的設(shè)計(jì)位置，就可以確定加強(qiáng)件的部位，避免了鋼結(jié)構(gòu)中薄弱環(huán)節(jié)的存在。因此，在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以確保連接件和加強(qiáng)件位置的準(zhǔn)確，保證鋼結(jié)構(gòu)連接的牢固、可靠，確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平。

3 結(jié)語

綜上所述，BIM 技術(shù)是一種面向建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在建筑數(shù)字描述當(dāng)中。BIM 技術(shù)通過構(gòu)建建筑工程的三維模型，可以使設(shè)計(jì)人員從多個(gè)層次、多個(gè)角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果進(jìn)行全方位了解，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的潛在不足并進(jìn)行改正，充分保證了設(shè)計(jì)的可行性、合理性，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的提高有著重要意義。

［1］肖良麗，方婉蓉，等.淺析BIM 技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)［J］.工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2013(01):74-77.

［2］李軾，王科亮，劉媛.探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的應(yīng)用［J］.江西建材，2015(03):34.

［3］彭寶瑩，楊志杰，李娜.淺析BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.四川水泥，2015(05):197.