建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的實(shí)踐

張明鳴

摘要：在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用具有重要的意義，但目前BIM技術(shù)的運(yùn)用還存在問(wèn)題，基于此，本文討論了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：建筑工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；BIM技術(shù)；實(shí)踐

前言

BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用，其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起到了關(guān)鍵性作用，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果達(dá)到更好。

1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的主要功能

1.1設(shè)計(jì)圖紙更改的功能

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)建筑模型獲得工程詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，在此基礎(chǔ)上，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就會(huì)更加符合應(yīng)用需求，如果實(shí)際施工過(guò)程中出現(xiàn)任何緊急問(wèn)題，工程設(shè)計(jì)人員就可以在原設(shè)計(jì)稿上有針對(duì)性的將問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整，而BIM技術(shù)就可以根據(jù)這一更改項(xiàng)生成最新數(shù)據(jù)信息，設(shè)計(jì)人員就可以根據(jù)這一可靠?jī)?nèi)容將問(wèn)題解決，并將優(yōu)化后的項(xiàng)目重新標(biāo)記在設(shè)計(jì)圖紙上，這就能夠節(jié)省設(shè)計(jì)人員進(jìn)行圖紙修改，比對(duì)數(shù)據(jù)的大量時(shí)間，不僅設(shè)計(jì)人員的工作壓力減輕了，施工效率也能得到大幅度提升。

1.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息化功能

BIM技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)就是數(shù)據(jù)信息方面，這與當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)相契合。BIM技術(shù)還具有自動(dòng)信息攜帶功能，因此也可以說(shuō)建筑工程的大數(shù)據(jù)信息庫(kù)建設(shè)可以通過(guò)BIM技術(shù)配合完成，這不僅能夠?qū)⒔ㄖ畔①Y源進(jìn)行整合，更能夠?yàn)槿蘸蠊ぷ魈峁┍憷麠l件，只要是與建筑相關(guān)的數(shù)據(jù)信息都可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行查找，并且各部分的數(shù)據(jù)信息之間也能夠進(jìn)行相互聯(lián)系及轉(zhuǎn)換，因此設(shè)計(jì)人員在需要進(jìn)行報(bào)表清單查找時(shí)，就可以省去較多中間過(guò)程，可以直接應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)在較短的時(shí)間內(nèi)查找到需要的信息，只需要通過(guò)關(guān)鍵詞檢索就可以完成。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程

2.1整體結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)件

將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，能夠建立完整的建筑結(jié)構(gòu)模型，在該模型中能夠充分描述出建筑結(jié)構(gòu)中的梁、板、柱以及樓梯、基礎(chǔ)等多個(gè)構(gòu)件。以建筑墻體結(jié)構(gòu)構(gòu)件為例，首先，將建筑實(shí)體定義出來(lái)：其次，利用集合關(guān)聯(lián)實(shí)體來(lái)完成樓層實(shí)體和建筑實(shí)體之間的相互關(guān)聯(lián)：最后，定義墻體實(shí)體，并且通過(guò)利用空間結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)實(shí)體來(lái)完成樓層實(shí)體和墻體實(shí)體的關(guān)聯(lián)工作。

2.2部分結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

BIM模型當(dāng)中有建筑信息、力學(xué)性能、成本、材料等多種模型的屬性，把BIM模型轉(zhuǎn)變?yōu)镮FC格式通常情況下能夠滿足大部分模型之間的屬性。下文以墻體為例闡述關(guān)聯(lián)關(guān)系。在IFC模型當(dāng)中將構(gòu)件定義為多層材料，內(nèi)墻面磚、結(jié)構(gòu)層、隔熱層以及外墻面磚是墻體的主要構(gòu)成部分，首先，要定義材料屬性：其次，利用材料層集合使用實(shí)體、材料層集合實(shí)體以及材料分層實(shí)體來(lái)定義材料模型：最后，通過(guò)材料關(guān)聯(lián)實(shí)體來(lái)關(guān)聯(lián)墻體材料和墻體。

2.3關(guān)聯(lián)性結(jié)構(gòu)模型構(gòu)件

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須重視每個(gè)個(gè)體之間的關(guān)聯(lián)性，構(gòu)件BIM建筑模型能夠準(zhǔn)確、直觀地反應(yīng)建筑的對(duì)稱性關(guān)聯(lián)和非對(duì)稱性關(guān)聯(lián)，所謂的非對(duì)稱性關(guān)聯(lián)是指兩個(gè)實(shí)體之間存在主從關(guān)系，通過(guò)主實(shí)體的修改來(lái)修改實(shí)體，這一過(guò)程不會(huì)改變主實(shí)體的本質(zhì)。以墻體和洞口為例，洞口是依存在墻體之上，一旦墻體被刪除，洞口也就不存在了，但是當(dāng)單獨(dú)刪除洞口時(shí)，墻體這一實(shí)體不會(huì)被刪除。

3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的具體實(shí)踐

3.1方案初期的限額設(shè)計(jì)

通過(guò)BIM模型，能夠及時(shí)實(shí)施建造成本分析，預(yù)估投資，使在工程建設(shè)初期對(duì)方案的決策更合理，防止不必要的浪費(fèi)，防止后期對(duì)方案實(shí)施大的調(diào)整甚至推倒重來(lái)。例如，之前某項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)一個(gè)會(huì)所，設(shè)計(jì)方案面積為5000㎡，在平、立面及效果圖都完成后對(duì)工程造價(jià)實(shí)施概算發(fā)現(xiàn)，造價(jià)遠(yuǎn)超預(yù)期投資，在對(duì)方案實(shí)施幾輪優(yōu)化后仍不能滿足，最后只好將面積縮減到2000㎡，重新設(shè)計(jì)方案。

3.2建筑結(jié)構(gòu)可視化設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)作為新興的現(xiàn)代化技術(shù)，可通過(guò)三維模型技術(shù)將建筑、結(jié)構(gòu)及設(shè)備專業(yè)的全部構(gòu)件向參與項(xiàng)目的各方實(shí)施立體展示，而傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。應(yīng)用BIM技術(shù)能夠在設(shè)計(jì)的初期建立實(shí)體模型，接收每個(gè)用戶從自己直觀角度出發(fā)的對(duì)建筑構(gòu)件的看法。在建筑結(jié)構(gòu)的可視化設(shè)計(jì)中科學(xué)利用BIM技術(shù)，能夠使設(shè)計(jì)師與參和項(xiàng)目的各方都可以對(duì)建筑的整體布局和工程細(xì)部有準(zhǔn)確的理解：并且，也可以快速查找設(shè)計(jì)具有的缺陷，例如：管線碰撞、樓梯碰頭等。因此，在建筑結(jié)構(gòu)的可視化設(shè)計(jì)中合理使用BIM技術(shù)，可以確保設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，減小出錯(cuò)概率。

3.3施工模擬及主體結(jié)構(gòu)受力復(fù)核

當(dāng)前的建筑越來(lái)越復(fù)雜，針對(duì)設(shè)計(jì)和施工的要求也越來(lái)越高。例如：某項(xiàng)目在兩棟塔樓之間使用高、中、低區(qū)三道連體，把兩棟塔樓連接起來(lái)。高區(qū)連體有4層，最高點(diǎn)到地面高度177.5m，中區(qū)連體有5層，最高點(diǎn)到地面高度120.2m，全面分析施工難度和周期等因素后，確定通過(guò)起吊的方式來(lái)安裝三道連體。應(yīng)用BIM技術(shù)模擬三道連體的起吊過(guò)程后，確定高區(qū)連體部分先在地面拼裝下部2層，起吊安裝、就位后再用塔吊協(xié)助安裝剩余的2層。中區(qū)連體部分，所有的5層都在地面實(shí)施拼接后整體起吊，起吊重量達(dá)3200t。方案確定以后，把BIM模型統(tǒng)計(jì)獲得的各起吊點(diǎn)荷載提交給設(shè)計(jì)院，用于復(fù)核主體結(jié)構(gòu)受力。

3.4分析建筑結(jié)構(gòu)和場(chǎng)地

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性與建筑結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)固性和安全性有密切聯(lián)系，但是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作不能僅依靠建筑結(jié)構(gòu)的可靠性來(lái)體現(xiàn)，而且建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量還與建筑工程所在位置的環(huán)境以及場(chǎng)地周圍的地質(zhì)條件有密切的聯(lián)系。使用BIM建筑系統(tǒng)能夠連接地理信息系統(tǒng)，依靠地理信息系統(tǒng)使用BIM技術(shù)能夠模擬出建筑工程的場(chǎng)地，依靠建筑BIM技術(shù)能夠建立出相應(yīng)的建筑工程模型，有利于全面開展建筑場(chǎng)地的分析，并且能夠進(jìn)行建設(shè)地點(diǎn)的選擇工作，保證所選用的建設(shè)地點(diǎn)最適合進(jìn)行建筑建設(shè)工程，方便日后所設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)能夠與建筑施工場(chǎng)地相互適應(yīng)。

3.5建筑結(jié)構(gòu)性能的分析

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅是簡(jiǎn)單地進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)格局的布置或排列，而是要采取措施保證建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。開展建筑結(jié)構(gòu)分析工作時(shí)需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，而且通常情況下人們?cè)陂_展結(jié)構(gòu)性能分析時(shí)，多少會(huì)存在主觀意識(shí)的影響。而使用BIM技術(shù)能夠利用其中的性能分析部分來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析，一旦發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)工程中存在任何問(wèn)題，需及時(shí)采取措施進(jìn)行更正，為建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量提供保障。

3.6建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)

在BIM建筑模型當(dāng)中會(huì)有實(shí)時(shí)地建筑工程數(shù)據(jù)信息更新和增加，能夠保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須保證建筑結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新，在統(tǒng)計(jì)共享結(jié)構(gòu)時(shí)必須注意以下兩點(diǎn)：不管使用哪種軟件制作的模型都需要過(guò)渡文件來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作：要保證中性數(shù)據(jù)設(shè)置的合理性，保證各個(gè)專業(yè)的工作人員在開展工作時(shí)不會(huì)發(fā)生溝通障礙，能夠有效將各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容融合為一個(gè)整體，并且通過(guò)統(tǒng)一的平臺(tái)來(lái)進(jìn)行這些數(shù)據(jù)的處理分析工作，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的合理性和協(xié)調(diào)性。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)的運(yùn)用能夠提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，但是如今BIM技術(shù)的發(fā)展并不完善，設(shè)計(jì)人員要全面對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)掌握。