BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

朱江

摘要：我國的經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提升?，F(xiàn)代技術(shù)與建筑工程領(lǐng)域的融合越來越緊密，BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛。本文將具體探討B(tài)IM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，希望能為相關(guān)人士提供一些參考。

Abstract： China's economy and society are constantly developing， and the level of science and technology is constantly improving. The integration of modern technology and construction engineering is getting closer and closer， and the application scope of BIM technology is more and more extensive. This article specifically explores the application of BIM technology in building structure design， hoping to provide some reference for relevant people.

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

Key words： BIM technology;building structure design;application

中圖分類號(hào)：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2018）34-0207-02

0? 引言

進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國的社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)持續(xù)繁榮，建筑行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。在工程建設(shè)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)占據(jù)重要位置。只有提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，才能保證建筑項(xiàng)目的整體質(zhì)量。BIM技術(shù)是現(xiàn)代技術(shù)的代表，將這一技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以收獲事半功倍的效果。因此必須把握BIM技術(shù)的內(nèi)涵，發(fā)揮BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

1? BIM技術(shù)的主要應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 信息化特征

BIM技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的代表，集成了現(xiàn)代信息技術(shù)的強(qiáng)大功能，可以對(duì)海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類儲(chǔ)存和分析管理，建構(gòu)科學(xué)的信息模型。建筑信息模型為后期項(xiàng)目建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)建筑模型進(jìn)行優(yōu)化，確保各項(xiàng)參數(shù)的準(zhǔn)確性。BIM技術(shù)構(gòu)建了信息平臺(tái)，設(shè)計(jì)人員可以登錄信息平臺(tái)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的一體化。信息建模型以數(shù)據(jù)庫作為基礎(chǔ)，記載了建筑結(jié)構(gòu)信息、施工材料信息、建筑構(gòu)件信息等[1]。設(shè)計(jì)人員可以通過查詢功能快速檢索數(shù)據(jù)，加快建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的速度。

1.2 協(xié)同性特征

BIM技術(shù)具有突出的實(shí)用價(jià)值，其為設(shè)計(jì)人員、業(yè)主和施工方提供了互動(dòng)溝通的平臺(tái)，主體可以通過登錄平臺(tái)來傳達(dá)主體需求，實(shí)現(xiàn)單位之間的信息連接。設(shè)計(jì)人員在完成工作后，需要將模型信息發(fā)送給業(yè)主，在業(yè)主認(rèn)可的前提下指導(dǎo)施工方工作。BIM技術(shù)可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)要素、建筑構(gòu)件要素等進(jìn)行檢測(cè)，分析構(gòu)件之間的影響要素，并提出削弱外部影響的策略。通過BIM技術(shù)，建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量將明顯提升，建筑工程項(xiàng)目可以滿足多方主體的需要。

1.3 高效性特征

建筑設(shè)計(jì)過程中互產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理，成為設(shè)計(jì)者關(guān)注的重點(diǎn)問題，BIM技術(shù)解決了設(shè)計(jì)人員的困擾，可以將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到適當(dāng)位置。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)發(fā)生變更時(shí)，BIM系統(tǒng)將根據(jù)變化數(shù)據(jù)調(diào)整建筑工程模型，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行快速修改。BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)模擬施工的目標(biāo)，對(duì)建筑場(chǎng)景進(jìn)行還原。在BIM技術(shù)的作用下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將更加高效[2]。

2? BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用難點(diǎn)

2.1 易受外部影響

在應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要建構(gòu)基礎(chǔ)模型，并將建筑模型放到結(jié)構(gòu)分析軟件中，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算。建筑結(jié)構(gòu)分析軟件可以提供反饋意見，設(shè)計(jì)師根據(jù)反饋意見，可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行修正。反饋信息的過程就是設(shè)計(jì)方案更新的過程。因此從這個(gè)角度來看，以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是動(dòng)態(tài)與靜態(tài)的統(tǒng)一[3]。一方面，設(shè)計(jì)人員要關(guān)注建筑模型的真實(shí)性、科學(xué)性，確保建筑模型的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。另一方面，設(shè)計(jì)人員要對(duì)建筑模型的外部環(huán)境變化進(jìn)行分析，使建筑模型設(shè)計(jì)與施工實(shí)相符合。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容易受到建筑材料、建筑構(gòu)件的影響。在荷載組合不當(dāng)、力學(xué)特征分析不力的情況下，很容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤，阻礙后續(xù)工作的順利展開。

2.2 數(shù)據(jù)容易丟失

BIM技術(shù)在建構(gòu)模型時(shí)需要形成完整的數(shù)據(jù)庫，對(duì)數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行挖掘。BIM數(shù)據(jù)模型可以自動(dòng)生成施工文檔，施工方根據(jù)施工文檔內(nèi)容，可以開展具體的施工工作。值得注意的是，在文檔轉(zhuǎn)換過程中，需要對(duì)BIM數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分析，確保BIM數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件比較簡單。部分建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件比較復(fù)雜，很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的問題。如何使結(jié)構(gòu)分析模型和建筑工程的實(shí)際物理模型相符，成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)問題。

3? BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用路徑

3.1 可視化設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員會(huì)采用CAD技術(shù)，形成完整的建筑設(shè)計(jì)圖紙，如圖1所示，并將建筑設(shè)計(jì)圖紙發(fā)放給施工方，讓施工方按照設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容進(jìn)行施工。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不是一項(xiàng)簡單的工作，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行分析，展示建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的詳細(xì)信息。CAD技術(shù)無法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行細(xì)節(jié)展示，在一定程度上會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)效性。為了避免出現(xiàn)上述問題，可以應(yīng)用BIM技術(shù)，形成建筑結(jié)構(gòu)的三維立體模型，如圖2所示。立體模型明確了各個(gè)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的位置，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)建筑構(gòu)件進(jìn)行直觀分析，對(duì)不符合要求的建筑構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)[4]。在生成三維立體模型之后，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行布局調(diào)整和規(guī)劃安排，計(jì)算建筑物體量。BIM技術(shù)是可視化過程中的重要技術(shù)，而可視化技術(shù)可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)考察，直至得到最佳設(shè)計(jì)方案。

3.2 參數(shù)設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的難度比較大，以鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件參數(shù)設(shè)計(jì)為例，在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員不僅要考察構(gòu)件的位置、構(gòu)件之間的連接方式，還要找到構(gòu)件的連接點(diǎn)，確保構(gòu)件的穩(wěn)定性。在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行連接時(shí)，必須要對(duì)連接梁的高度進(jìn)行測(cè)算，查看構(gòu)件的連接類型，并對(duì)每個(gè)構(gòu)件的參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。BIM技術(shù)提供了三維立體模型，因此在開展鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該先對(duì)模型中的構(gòu)件進(jìn)行調(diào)整，并合理控制螺旋數(shù)量等。在模型調(diào)整過程中，需要保證數(shù)據(jù)信息的快速接收，根據(jù)數(shù)據(jù)信息來繪制加速構(gòu)件。

3.3 設(shè)計(jì)實(shí)例

為了方便敘述，將以體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例。在對(duì)體育場(chǎng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)的特殊性：首先，體育場(chǎng)頂部的鋼網(wǎng)架存在主要桿件和次要桿件。其次，體育場(chǎng)頂部的鋼網(wǎng)架承受外部壓力，為了起到扭矩作用應(yīng)該附加彎矩。再次，體育場(chǎng)頂部鋼網(wǎng)架的單元數(shù)目比較多，需要對(duì)各個(gè)鑄鋼節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行確定。鑒于體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)特殊，可以采用BIM技術(shù)，對(duì)體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)信息等進(jìn)行獲取，依照信息形成完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，并對(duì)其進(jìn)行仿真施工，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的可行性。在仿真施工時(shí)，設(shè)計(jì)人員要對(duì)各個(gè)施工工序進(jìn)行統(tǒng)一安排，并在設(shè)計(jì)方案檢驗(yàn)通過后傳遞給施工單位。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)體育場(chǎng)施工作業(yè)區(qū)域進(jìn)行劃分，每個(gè)施工區(qū)域的施工工序不同，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)這些施工工序進(jìn)行有效控制，盡可能提升工程施工的效率和質(zhì)量[5]。

4? 結(jié)論

綜上所述，我國的經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，建筑行業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)突飛猛進(jìn)，BIM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)建筑行業(yè)發(fā)展有著突出的裨益作用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是開展工程建設(shè)的前提，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平直接關(guān)系著工程建設(shè)的質(zhì)量。BIM技術(shù)可以提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率，使業(yè)主、施工方共享數(shù)據(jù)信息。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該把握建筑結(jié)構(gòu)的特殊性，發(fā)揮BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

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