關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM 技術(shù)的有效應(yīng)用

段素萍

（山西工程科技職業(yè)大學(xué)，山西 晉中 030619)

0 引言

現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，對各個領(lǐng)域、各個行業(yè)發(fā)展都起到了一定的促進(jìn)作用。在建筑行業(yè)當(dāng)中，BIM 技術(shù)的科學(xué)引入可以顯著提升建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計水平，使其可以滿足現(xiàn)代人的各種需求，同時也使得建筑工程的各項功能可以得到有效發(fā)揮。在結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對BIM 技術(shù)有清晰合理的認(rèn)識，并且將其科學(xué)引入到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作當(dāng)中，促進(jìn)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作順利開展，在為施工單位贏得良好的經(jīng)濟(jì)收益與社會收益同時，也為業(yè)主用戶帶來良好的居住體驗。

1 BIM 技術(shù)核心概念

BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計環(huán)節(jié)有著極其廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用基礎(chǔ)是建立在三維數(shù)字技術(shù)之上，擁有三維數(shù)字技術(shù)的各項功能，可以通過匯集各類工程信息來建立數(shù)據(jù)模型，促進(jìn)建筑工程設(shè)計工作信息化發(fā)展。與此同時，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)引入BIM 技術(shù)，可以實現(xiàn)多個部門的信息共建與資源共享，使設(shè)計單位、業(yè)主群體以及施工企業(yè)可以共享設(shè)計數(shù)據(jù)與設(shè)計資源。與此同時，BIM 技術(shù)還可以構(gòu)建可視化模型，精準(zhǔn)分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實用性與可行性，顯著提升結(jié)構(gòu)設(shè)計工作效率與工作質(zhì)量，加強(qiáng)各個部門之間的合作互動與交流，是一種高效的現(xiàn)代工程管理技術(shù)。單就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作而言，BIM 技術(shù)主要應(yīng)用于設(shè)計環(huán)節(jié)以及信息收集環(huán)節(jié)，將整體設(shè)計信息構(gòu)建成數(shù)字模型，信息模型主要包括建筑結(jié)構(gòu)空間、建筑結(jié)構(gòu)尺寸、建筑材料以及連接方式等核心數(shù)據(jù)，工程設(shè)計人員可以在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中查找關(guān)鍵性建筑信息，突破常規(guī)設(shè)計工作的限制與制約，結(jié)合不同種類建筑工程的設(shè)計需求，BIM 技術(shù)可以自動檢測結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性與可行性，提升整體交流效率、溝通效率。與此同時，BIM 技術(shù)擁有強(qiáng)大的信息傳輸功能，可以實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)共享與工程數(shù)據(jù)共聯(lián)，在出現(xiàn)設(shè)計變更時，不需要對圖紙進(jìn)行更換或者重新連接，通過BIM 技術(shù)就可以實現(xiàn)信息修改，并且將其反饋到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，所有相關(guān)人員通過與數(shù)據(jù)庫連接，可以及時掌握信息變更情況。不僅如此，BIM 技術(shù)還可以實現(xiàn)模擬施工，提升設(shè)計效率、施工效率，節(jié)約設(shè)計時間與施工時間。

2 BIM 技術(shù)功能分析

2.1 信息集成功能

BIM 技術(shù)的信息集成功能主要體現(xiàn)在兩方面，首先是信息集成，其次是設(shè)計環(huán)節(jié)集成。建筑信息模型是整個建筑工程為數(shù)不多的信息模型，在模型當(dāng)中可以完成各種數(shù)據(jù)信息的收集，因此BIM 技術(shù)信息集成功能表露無遺。正因如此，專業(yè)設(shè)計工作者才可以借助BIM 技術(shù)來開展建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計工作集成化發(fā)展。數(shù)據(jù)庫是整個建筑信息模型的核心構(gòu)成部分，數(shù)據(jù)庫主要應(yīng)當(dāng)包括以下信息：建筑空間信息以及建筑施工材料和建筑結(jié)構(gòu)尺寸、建筑連接方式等，在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中可以快速地開展信息查找，突破傳統(tǒng)CAD 技術(shù)的限制與制約，為整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作提供極大的便利。

2.2 協(xié)調(diào)性功能

BIM 技術(shù)構(gòu)建而成的工程設(shè)計平臺屬于獨(dú)立平臺，可以使業(yè)主群體、設(shè)計單位與施工單位在平臺當(dāng)中展開有效溝通、有效交流，結(jié)合反饋信息來進(jìn)行重要信息提取，應(yīng)用BIM 技術(shù)可以將各個領(lǐng)域的設(shè)計原則作為設(shè)計依據(jù)，從而檢測到各類建筑構(gòu)件之間的契合程度，可以顯著提升設(shè)計團(tuán)隊與各個部門的溝通效率，提升建筑工程整體協(xié)調(diào)性，從而顯著減少設(shè)計所需時間。

2.3 信息共享功能

在結(jié)構(gòu)設(shè)計工作完成后，BIM 模型可以做到直接讀取結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中的各類信息，同時將此類信息進(jìn)行整合，在進(jìn)行三維模型結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)保證分析模型與當(dāng)下狀態(tài)保持一致。數(shù)據(jù)是整個信息模型的建立基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)讀取、信息讀取環(huán)節(jié)，可以通過轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)文件方式，使其滿足自身結(jié)構(gòu)需求，從而在設(shè)計環(huán)節(jié)實現(xiàn)信息共建、數(shù)據(jù)共享，顯著提升資源調(diào)配能力、資源應(yīng)用能力，在信息集成環(huán)節(jié)BIM 技術(shù)使用信息化技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)資源共享，相較于傳統(tǒng)施工圖紙與施工文件，BIM 技術(shù)的信息共享功能使整體的信息傳輸效率顯著提升，為結(jié)構(gòu)設(shè)計工作順利開展提供助力。

2.4 協(xié)同合作功能

當(dāng)建筑模型運(yùn)用構(gòu)件來進(jìn)行參數(shù)控制時，參數(shù)與參數(shù)之間就會形成某種關(guān)聯(lián)，這就為協(xié)同合作功能發(fā)揮奠定了基礎(chǔ)。換言之，若是工程設(shè)計人員對某處構(gòu)件展開修改，則建筑模型也會隨之發(fā)生變動，并且此處變動隨著構(gòu)件更改程度而發(fā)生轉(zhuǎn)變，可以清晰、及時地反映實際情況，對幕墻分隔展開修改，只需要對分隔數(shù)據(jù)展開適當(dāng)?shù)男抻啠T窗部分與柱墻部分均會發(fā)生不同程度的變化，這是由于構(gòu)件之間的分割與參數(shù)存在的關(guān)聯(lián)性，可以實現(xiàn)設(shè)計同步，以此提升結(jié)構(gòu)設(shè)計的精準(zhǔn)性與穩(wěn)定性，不必在平地剖面展開二次修改，使得整體工程設(shè)計精準(zhǔn)性顯著提升，減少設(shè)計方案與實際施工情況的誤差。

3 在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)引入BIM 技術(shù)的實踐策略

3.1 深度剖析建筑結(jié)構(gòu)情況

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)引入BIM 技術(shù)，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)深入施工現(xiàn)場展開實地調(diào)研，全面掌握現(xiàn)場的各種信息，針對性地開展結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個建筑工程質(zhì)量的重要保障，設(shè)計人員需要對施工現(xiàn)場的環(huán)境展開科學(xué)分析、綜合判定，才可以針對性地開展工程設(shè)計，BIM 在結(jié)構(gòu)分析與現(xiàn)場分析環(huán)節(jié)有著一定的優(yōu)勢，可以建立地理信息系統(tǒng)與BIM 系統(tǒng)聯(lián)系，清晰還原現(xiàn)場的具體施工情況，使得建筑模型與施工現(xiàn)場情況高度吻合，擁有一定的科學(xué)性與有效性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)科學(xué)利用BIM模型當(dāng)中的各種數(shù)據(jù)，提升施工現(xiàn)場與工程模型的適配程度[1]。

3.2 發(fā)揮BIM 技術(shù)可視化功能

BIM 技術(shù)是建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的新興技術(shù)，以三維模型為基礎(chǔ)演變而成。此項技術(shù)可以清晰地展示建筑構(gòu)件，相較于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)所采用的CAD 軟件，BIM 技術(shù)可以更加清晰、更加明了地向相關(guān)人員展示建筑工程信息。不僅如此，BIM 技術(shù)還可以構(gòu)建三維實體模型，從而使全體用戶以更加直觀的方式掌握功能布局與構(gòu)件信息，在大型工程結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，可以合理引入BIM 技術(shù)來進(jìn)行動態(tài)展示，展示建筑工程的各項功能與結(jié)構(gòu)功能，可以使建筑工程業(yè)主用戶明晰各種數(shù)據(jù)參數(shù)，同時也為設(shè)計工作帶來一定的助力，由業(yè)主用戶來進(jìn)行可行性意見發(fā)表，確保設(shè)計方案可以滿足大多數(shù)業(yè)主用戶的需求。除此之外，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，難免會存在部分設(shè)計問題與設(shè)計缺陷，而BIM 技術(shù)的可視化功能就可以及時發(fā)現(xiàn)建筑工程的設(shè)計缺陷與設(shè)計問題，這對于提升整體建筑工程質(zhì)量有著得天獨(dú)厚的作用與優(yōu)勢[2]。

3.3 在結(jié)構(gòu)性能當(dāng)中應(yīng)用BIM 技術(shù)

在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)性同樣是需要重點(diǎn)關(guān)注的核心構(gòu)成部分，在結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，工程設(shè)計人員需要將各個模塊匯集到一起，建立虛擬建筑物，保持建筑格局與建筑整體處于相互支撐的狀態(tài)。而BIM 技術(shù)可以從結(jié)構(gòu)性能展開科學(xué)分析、詳細(xì)分析，通過對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)牢固性、結(jié)構(gòu)抗震性等指標(biāo)的科學(xué)判定與分析，就可以得出結(jié)構(gòu)設(shè)計板塊與相關(guān)參數(shù)是否符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，將BIM 技術(shù)引入到結(jié)構(gòu)性能設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員可以將整體數(shù)據(jù)導(dǎo)入到特定的軟件當(dāng)中，軟件當(dāng)中的模塊可以直接對數(shù)據(jù)信息展開科學(xué)處理、全面分析。這樣就可以實現(xiàn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)性能的統(tǒng)一管理，解決結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)存在的問題。例如：在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員就可以結(jié)合實際情況來展開科學(xué)分析，將revit 軟件作為輔助設(shè)計軟件，將各個專業(yè)模型協(xié)同起來，構(gòu)建成完整的建筑模型，從模型當(dāng)中導(dǎo)出NWC 文件，反復(fù)進(jìn)行碰撞測試，在完成建模的同時，也對各種細(xì)節(jié)問題展開精準(zhǔn)分析、科學(xué)處理，對設(shè)計細(xì)節(jié)問題展開科學(xué)優(yōu)化與調(diào)整，確保整體結(jié)構(gòu)設(shè)計效率與結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，發(fā)揮BIM 技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)的作用與優(yōu)勢[3]。

3.4 發(fā)揮BIM 技術(shù)參數(shù)設(shè)計功能

建筑模型會存在一個獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫當(dāng)中包含各種設(shè)計信息，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，所有參數(shù)與信息處于相互連接狀態(tài)，設(shè)計人員可以結(jié)合各種數(shù)據(jù)信息來完成建筑模型構(gòu)建，并且在設(shè)計環(huán)節(jié)對各種參數(shù)展開約束，從而確保整體建筑工程設(shè)計精準(zhǔn)無誤。BIM 數(shù)據(jù)庫也可以做到及時更新，BIM 技術(shù)的應(yīng)用價值在于可以顯著提升信息輸出的穩(wěn)定性、安全性與實效性，這對于提升結(jié)構(gòu)設(shè)計效率有著重要的作用與意義[4]。

3.5 借助技術(shù)提升協(xié)同作業(yè)效率

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作專業(yè)性較高、精準(zhǔn)性較高，擁有一定的設(shè)計難度，并且設(shè)計任務(wù)相對繁重。為實現(xiàn)良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，工程設(shè)計師應(yīng)當(dāng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計工作開展期間提升與各個部門的協(xié)同性作業(yè)效率，由于建筑工程涉及范圍較廣，涉及到不同領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)板塊，在BIM 技術(shù)引入后，數(shù)據(jù)集成特征與信息集成特征更為顯著、更為突出，同時也使得各個部門、各個崗位人員可以在數(shù)據(jù)共享的助力下，對設(shè)計工作展開調(diào)整，提升整體設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計效率。在BIM 技術(shù)的助力下，施工信息與設(shè)計數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)實時共享，在信息集成與數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上，使得各個數(shù)據(jù)之間形成緊密關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)優(yōu)化與結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)調(diào)整更為清晰、更為便捷。與此同時，需要注意的是，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計工作量較大、設(shè)計難度較大，需要借助各類輔助工具方可滿足設(shè)計任務(wù)需求。為保證設(shè)計的精準(zhǔn)性，對工具結(jié)構(gòu)展開優(yōu)化與調(diào)整尤為關(guān)鍵，而BIM 技術(shù)與設(shè)計工具優(yōu)化工作也有一定的契合程度，在BIM 技術(shù)的助力下，各個部門之間的協(xié)同性作業(yè)效率有所提升，結(jié)構(gòu)設(shè)計效率與結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量也可以得到相應(yīng)保障。例如：revit 就是BIM 技術(shù)當(dāng)中的軟件之一，可以顯著提升機(jī)電板塊與結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的聯(lián)系，設(shè)計師可以結(jié)合相應(yīng)的設(shè)計要求與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來開展精確化設(shè)計、規(guī)范化設(shè)計，從而提升建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計水平[5]。

3.6 BIM 技術(shù)引入鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)

目前的建筑工程當(dāng)中會擁有很多大跨度建筑結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式主要的應(yīng)用材料為鋼結(jié)構(gòu)，但在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)會面臨諸多難點(diǎn)問題。在具體的設(shè)計環(huán)節(jié)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計形式種類繁多，因此在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，需要引入BIM 技術(shù)來對參數(shù)展開科學(xué)分析，從而判定間距與螺栓數(shù)量，設(shè)計師只需要調(diào)節(jié)參數(shù)就可以完成構(gòu)件連接，而在施工環(huán)節(jié)，設(shè)計人員則需要參考相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，精準(zhǔn)判定連接件安裝位置，這在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)有著重要的應(yīng)用意義。

4 結(jié)束語

總而言之，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作與BIM 技術(shù)高度契合，二者之間具有諸多互通之處。設(shè)計人員可以通過深度剖析建筑結(jié)構(gòu)情況、發(fā)揮BIM 技術(shù)可視化功能、在結(jié)構(gòu)性能當(dāng)中應(yīng)用BIM 技術(shù)、發(fā)揮BIM 技術(shù)參數(shù)設(shè)計功能、借助技術(shù)提升協(xié)同作業(yè)效率等方式來開展建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，為建筑工程順利開展奠定堅實而穩(wěn)固的基礎(chǔ)。在為施工單位帶來良好經(jīng)濟(jì)收益與社會收益、提升業(yè)主用戶滿意度與體驗感的同時，也為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供助力。