基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究

侯聽娛

（北京構(gòu)力科技有限公司）

1 引言

由于當(dāng)前建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中對于效率的需求越來越大，且對于BIM技術(shù)應(yīng)用效率的要求越來越高，設(shè)計師和技術(shù)部門必須提升自身專業(yè)水平和監(jiān)管能力，嚴(yán)格把控整個設(shè)計過程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，尤其是把控工程的流程管控環(huán)節(jié)，引入多樣的設(shè)計工作進(jìn)度調(diào)控制度，深入探討和思索建筑工程協(xié)同管理流程、提升效益的方式。建筑模型作為工程設(shè)計的主體必須實現(xiàn)其本身的實用性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的審美水平和使用功能。

2 BIM技術(shù)優(yōu)勢分析

2.1 推動工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作效率提升

BIM 技術(shù)在建筑項目結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用是科技時代發(fā)展的需要，建筑框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計中運用BIM 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率化、可靠性，確保了建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和穩(wěn)定性。實踐證明應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計是具備科學(xué)依據(jù)和可行性的，簡單框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、異形結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式都可以應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，BIM技術(shù)在實踐中的應(yīng)用范圍不斷擴大。為了實現(xiàn)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率提升，必須在工程運作的整個階段關(guān)注BIM 技術(shù)應(yīng)用，尤其是建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計階段和實際設(shè)計階段[1]。BIM 技術(shù)應(yīng)用和技術(shù)軟件本身的工作內(nèi)容及環(huán)節(jié)比較復(fù)雜，建模是一種提高結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的工具，選擇合適的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并根據(jù)實際情況來進(jìn)行合理化的模型調(diào)整，可以提升結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑工程的質(zhì)量。

2.2 促進(jìn)設(shè)計部門內(nèi)部的協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)

建筑工程設(shè)計的過程會受到多方因素的影響，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計之中必須做到綜合性考慮，由于模型制作是一個復(fù)雜的過程，且由許多不同的設(shè)計階段和工藝環(huán)節(jié)相銜接，每一個部門和階段的工作特點不同，通過BIM技術(shù)帶來的工程立體化展示，各專業(yè)設(shè)計部門能夠及時進(jìn)行配合。

2.3 增強工程建造設(shè)計的立體式呈現(xiàn)

BIM 建筑模型能夠?qū)崿F(xiàn)工程建造設(shè)計的立體化呈現(xiàn)，而非傳統(tǒng)的平面化設(shè)計，由于BIM 模型技術(shù)的獨特優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員能夠在建筑工程建造的過程中明顯、清晰、直接地觀察到工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的效果，也能夠在實際設(shè)計過程中把握工程立體化呈現(xiàn)的效果。BIM 技術(shù)投入使用之前，立體化設(shè)計的難度比較大，也不利于根據(jù)實際情況進(jìn)行修改。為了更好地對比分析基于BIM 技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)模型，具體項目建模中可以采用Revit 等BIM軟件建立真實三維模型，首先對建筑項目建立結(jié)構(gòu)整體模型，其中包括軸網(wǎng)、樓層、結(jié)構(gòu)構(gòu)件等三維幾何信息及構(gòu)件屬性等信息，并將此模型轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)計算模型，再對其進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)計算分析，分析的內(nèi)容包括建筑項目結(jié)構(gòu)內(nèi)力、配筋計算等等。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的普遍問題

3.1 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)人員能力不足

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計在模型制作的階段需要做好BIM技術(shù)應(yīng)用水平的提升，建筑設(shè)計的每個階段都可能出現(xiàn)許多能力和技術(shù)水平參差的技術(shù)人員，如果選擇BIM可視化技術(shù)不過關(guān)的設(shè)計團隊，會導(dǎo)致建筑工程行業(yè)發(fā)展過程中出現(xiàn)越來越多的信息誤區(qū)問題。由于建筑工程結(jié)構(gòu)BIM可視化設(shè)計模型制作具備復(fù)雜性，模型制作的工作難度非常高，BIM技術(shù)應(yīng)用中的設(shè)計進(jìn)度控制的難度越來越大，工程協(xié)同管理過程中的問題也越來越多，設(shè)計模型制作工作逐漸表面化、形式化，無法發(fā)揮保障建筑工程設(shè)計質(zhì)量管控的作用。

3.2 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中BIM 技術(shù)應(yīng)用能力落后

設(shè)計階段的設(shè)計模型制作主要是為了優(yōu)化工程質(zhì)量和建設(shè)效果，合理調(diào)控建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人力資源和進(jìn)度，實踐中常常出現(xiàn)BIM技術(shù)應(yīng)用能力落后的問題，主要是由于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)人員的BIM技術(shù)應(yīng)用不夠科學(xué)，不適應(yīng)于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際運轉(zhuǎn)。如果技術(shù)人員僅僅關(guān)注設(shè)計的過程，忽視了應(yīng)用高效的BIM技術(shù)和可視化模型，導(dǎo)致實際設(shè)計過程中出現(xiàn)信息誤區(qū)，將破壞建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的順利進(jìn)行。建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)軟件的效率和質(zhì)量非常重要，然而現(xiàn)階段設(shè)計單位對于部門協(xié)作、BIM技術(shù)應(yīng)用的重視程度還很不夠，很多專業(yè)工程師的技術(shù)能力都比較薄弱，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計協(xié)同管理仍然是行業(yè)發(fā)展的一大難題，且BIM技術(shù)的應(yīng)用具備一定的難度，當(dāng)前設(shè)計過程中的可視化模型觀念還需要加強。

4 基于BIM 技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用策略

4.1 充分發(fā)揮建筑工程物理模型和設(shè)計方案的作用

BIM 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用首先需要結(jié)構(gòu)工程師與建筑工程師根據(jù)工程實際情況進(jìn)行共同商討，從而確定建筑工程結(jié)構(gòu)形式，再利用Revit 等BIM 軟件創(chuàng)建三維物理模型。結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要根據(jù)前期建筑專業(yè)建立的三維物理模型來布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件，充分參照建筑物理模型來進(jìn)行梁、板、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置。通過BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)工程師的建模時間能夠得到有效節(jié)約，避免在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中出現(xiàn)重復(fù)建模的問題。

4.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的軟件使用和建筑模型設(shè)計工作

為了提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作效率，設(shè)計師必須優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的軟件使用和建筑模型設(shè)計工作，首先應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建工程結(jié)構(gòu)方案模型，將此模型導(dǎo)入相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析軟件，通過分析計算、修改數(shù)據(jù)來不斷提升準(zhǔn)確度和合理性[3]。然后，將分析后的模型導(dǎo)回BIM軟件，及時保存建筑工程結(jié)構(gòu)信息，便于各專業(yè)工程師獲取、查看相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析信息，從而推動工程的協(xié)同設(shè)計效果。

科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)需要做好結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的模型設(shè)計工作，首先需要設(shè)計師合理加載建筑模型，由于在建筑設(shè)計的過程中必須重視建筑模型的構(gòu)建，建筑模型作為工程設(shè)計的主體必須實現(xiàn)其本身的實用性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的審美水平和使用功能。通過在建筑設(shè)計工作之中采用Revit 軟件，發(fā)揮其顏色區(qū)分化、三維可視化的技術(shù)效果，能夠?qū)崿F(xiàn)對于建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化的管理，優(yōu)化設(shè)定、調(diào)整視圖樣板，全面檢查模型，能夠更加高效地檢查出結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，對其進(jìn)行調(diào)整、修改，從而優(yōu)化出圖的質(zhì)量和效率。BIM 技術(shù)能夠在建筑工程設(shè)計的過程中實現(xiàn)可視化轉(zhuǎn)變，不再拘泥于傳統(tǒng)平面布局，實現(xiàn)建筑內(nèi)部構(gòu)造的三維立體化呈現(xiàn)，同時，受力構(gòu)件也能夠做到立體狀呈現(xiàn)。

5 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)應(yīng)用對于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計建設(shè)的社會效益非常關(guān)鍵，設(shè)計人員通過應(yīng)用BIM 可視化技術(shù)能夠?qū)IM 設(shè)計的專業(yè)模型應(yīng)用于圖紙的設(shè)計工作之中，推動建筑工程內(nèi)部構(gòu)造的立體化、直觀化、清晰化呈現(xiàn)。只有將先進(jìn)的管理制度和設(shè)計方案充分應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中融入更多的創(chuàng)新化BIM技術(shù)應(yīng)用能力，才能優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，推動建筑行業(yè)的不斷發(fā)展。