BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的研究與實現(xiàn)

羅勉

摘 要：BIM技術(shù)的使用能夠有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量和效率，是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中較為常見的技術(shù)。BIM技術(shù)有著非常明顯的優(yōu)勢，能夠快速并全面提升建筑設(shè)計的質(zhì)量和效果。因此，本文基于BIM技術(shù)的優(yōu)勢，簡單分析BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的應(yīng)用，希望能夠?qū)μ岣呓ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計的效率和質(zhì)量有更多的參考價值。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;技術(shù)優(yōu)勢;應(yīng)用

科技的發(fā)展為建筑行業(yè)提供了更加堅實的技術(shù)支持，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作為建筑行業(yè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)和重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接對整個建筑質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，保證高質(zhì)量和高效率的設(shè)計成果，才能夠為后續(xù)的施工提供可靠的技術(shù)保障。而BIM技術(shù)作為先進的技術(shù)之一，以其自身的優(yōu)勢為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了高效化的支持，促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作更加全面化、便捷化、智能化，為項目參與各方提供了協(xié)同工作的平臺及整個建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了福音。

一、BIM技術(shù)及其優(yōu)勢

BIM技術(shù)是建筑行業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，該技術(shù)能夠結(jié)合建筑工程項目的實際情況進行模型的搭建，并在此基礎(chǔ)上進行建筑結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，以數(shù)字的形勢將建筑結(jié)構(gòu)施工中的信息進行模擬展現(xiàn)，實現(xiàn)資源的共享。

BIM技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)勢，其主要體現(xiàn)在：第一，集成的信息量較大。BIM技術(shù)能夠?qū)⒔ㄖ^程中所使用的建筑材料、建筑空間結(jié)構(gòu)關(guān)系、建筑物的使用性質(zhì)等信息綜合處理和展現(xiàn)，以數(shù)字化的模式進行模擬展現(xiàn)，這樣就能夠節(jié)省大量人工設(shè)計的時間、縮短工期。第二，BIM技術(shù)能夠?qū)鹘y(tǒng)設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)變成為可視化三維建筑設(shè)計模型，將其更加形象化、立體化地展現(xiàn)出來，提升了可視化的效果。第三，建筑設(shè)計圖紙的后期修改是較為常見的，傳統(tǒng)的方式修改起來較為困難，而使用BIM技術(shù)能夠通過圖例來進行修改，并進行利弊分析，不僅方便設(shè)計人員觀察和修改，同時也可以提高設(shè)計的質(zhì)量和效率，讓相關(guān)數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，避免人為錯誤影響了設(shè)計的精準(zhǔn)度。

二、基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計建模方法與協(xié)同設(shè)計流程

（一）基于BIM的建模

在建筑的全過程周期的不同階段中，建筑結(jié)構(gòu)模型是不斷變化的，通常可以分為概念階段模型、設(shè)計階段模型、施工階段模型、運營與維護階段模型等。在實際情況中，相關(guān)人員可以利用Revit軟件來進行建模，并對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和分析。通常情況下，基于BIM的系統(tǒng)實現(xiàn)方法有兩種，一種是分類建立各專業(yè)模型，另一種是在BIM核心建模軟件里建立一個復(fù)雜的綜合模型。

現(xiàn)階段，BIM在裝配式建筑中的應(yīng)用逐漸在建筑行業(yè)中普及，顛覆了傳統(tǒng)建筑行業(yè)的設(shè)計和施工模式。通過BIM技術(shù)可以實現(xiàn)裝配式建筑的設(shè)計、生產(chǎn)、裝配、運營維護以及拆除等一體化，實現(xiàn)信息化協(xié)同設(shè)計、可視化裝配、節(jié)點連接模擬等，特別是在降低裝配式建筑的誤差設(shè)計方面，有著非常明顯的優(yōu)勢，如：通過BIM三維視圖對相關(guān)預(yù)制構(gòu)件的尺寸、直徑、間距等進行精準(zhǔn)設(shè)計，并對結(jié)構(gòu)進行精細化設(shè)計，降低裝配中可能會出現(xiàn)的偏差。此外，通過BIM也能夠?qū)κ┕みM行精細化設(shè)計和不同施工組織方案仿真模擬，排除裝配現(xiàn)場的安全隱患，并通過BIM的可視化特征，追溯已產(chǎn)生的問題的責(zé)任歸屬。

（二）基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計流程

BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本流程如圖所示：

第一，方案設(shè)計階段。在施工方案設(shè)計階段，由于BIM模型是一個較為完整的數(shù)據(jù)庫，因此，相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師可以在方案設(shè)計階段就使用BIM展開建筑結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計和分析，并在這之后進行信息模型的建立，從建筑的藝術(shù)形式、功能設(shè)置、結(jié)構(gòu)力學(xué)等多個角度進行整體布局，通過BIM方案設(shè)計軟件展示出建筑設(shè)計的三維效果，并與相關(guān)工程師初步協(xié)調(diào)建筑設(shè)計方案與結(jié)構(gòu)方案。

第二，初步設(shè)計階段。在初步設(shè)計階段，可以利用BIM建模軟件來進行初步設(shè)計，其主要包括三個步驟：首先，加載BIM建筑模型。以不影響到建筑的藝術(shù)效果及其使用功能為基本原則，通過BIM核心建模軟件的可視化特點，將模型及設(shè)計方案CAD文件導(dǎo)入到新建的結(jié)構(gòu)樣板中。其次，布置受力構(gòu)件。BIM核心建模軟件平面試圖與三維模型是相互關(guān)聯(lián)的，當(dāng)在平面圖中繪制構(gòu)件的時候，三維圖中也會在相同的位置出現(xiàn)該構(gòu)件，這樣不僅方便修改，同時也能夠減少甚至是避免建筑構(gòu)件與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的碰撞沖突，方便豎向承重的構(gòu)件、豎向抗側(cè)力的構(gòu)件以及水平構(gòu)件等不同構(gòu)件的設(shè)計和布置。最后，檢查模型并導(dǎo)入有限元分析軟件。當(dāng)BIM核心建模軟件將結(jié)構(gòu)模型模擬設(shè)計完成后，需要結(jié)合結(jié)構(gòu)有限元計算軟件進行試算，通過結(jié)構(gòu)有限元分析能夠?qū)⒂嬎惴治稣{(diào)整后的模型反饋到BIM核心建模軟件中，方便對原本的模型進行適當(dāng)修改和調(diào)整。

第三，施工圖設(shè)計階段。在施工圖設(shè)計階段的主要工作任務(wù)是將初步設(shè)計中所涉及到的各個專業(yè)的模型反應(yīng)到二維的圖紙上去，方便后續(xù)的使用。由于在整理施工圖之前要綜合考慮到建筑、結(jié)構(gòu)、水暖和電等各個專業(yè)的設(shè)計需求，因此，需要使用到BIM核心建模軟件來進行參數(shù)化設(shè)計。當(dāng)建筑及結(jié)構(gòu)模型設(shè)計完成后，可以將平面視圖轉(zhuǎn)化為施工圖，且當(dāng)后期需要修改和變更時，無論是修改施工圖還是在三維模型中變更修改，其他的視圖也會在相應(yīng)的位置自動修改，不同的視圖之間關(guān)聯(lián)性較強。由此可見，基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程不僅可視化程度較高，而且協(xié)同設(shè)計效率較高，設(shè)計師可以將更多的精力放在本專業(yè)模型細節(jié)之處以及整體的優(yōu)化設(shè)計上，而不是浪費大量的時間在施工圖修改上。

三、結(jié)語：

綜上所述，在建筑行業(yè)發(fā)展的過程中，BIM技術(shù)將會在建筑設(shè)計方面起到更加高效化的作用，推動建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計向著全面三維、智能化的方向發(fā)展。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)當(dāng)要明確BIM的優(yōu)勢，并在此基礎(chǔ)上將BIM技術(shù)積極應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的各個專業(yè)領(lǐng)域、流程中去，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量和效率提升奠定良好基礎(chǔ)。

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