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      建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用探究

      2018-02-15 01:00:46萬(wàn)雪飛
      建材與裝飾 2018年46期
      關(guān)鍵詞:方案設(shè)計(jì)施工圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      萬(wàn)雪飛

      (江西 南昌 330000)

      引言

      信息化浪潮的逐步推進(jìn),讓傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)模式受到了巨大的技術(shù)沖擊,帶來(lái)了歷史性的改革局面。對(duì)于建筑行業(yè)來(lái)說(shuō),控制項(xiàng)目成本,提升工程質(zhì)量成為了求中的關(guān)鍵內(nèi)容。BIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)下可以將設(shè)計(jì)過(guò)程變得透明化、可視化,讓設(shè)計(jì)理念更好地通過(guò)三維模型進(jìn)行展示,這也是未來(lái)建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

      1 基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建模

      計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展讓設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)得到了技術(shù)改進(jìn),基于CAD等軟件的平面設(shè)計(jì)方案也開始投入使用。但是該方案下,只能基于平面的點(diǎn)、線、面展示設(shè)計(jì)信息,并沒有在設(shè)計(jì)方式上進(jìn)行改進(jìn)。BIM技術(shù)的發(fā)展之下,設(shè)計(jì)模式也逐漸地產(chǎn)生變革,以建筑信息模型為基礎(chǔ)的技術(shù)運(yùn)用逐漸成為了主流趨勢(shì),力圖與國(guó)際技術(shù)接軌。

      1.1 模型分類

      工程項(xiàng)目在實(shí)施的環(huán)節(jié)當(dāng)中,建筑信息模型也會(huì)隨時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)變,信息內(nèi)容也會(huì)變得更加豐富。一般情況下模型類型包括體量模型、設(shè)計(jì)模型、施工模型與運(yùn)維模型。當(dāng)項(xiàng)目從某個(gè)階段過(guò)渡到下一個(gè)階段時(shí),模型的精度與技術(shù)要求也會(huì)隨之提升,在不同階段,BIM技術(shù)所發(fā)揮的作用與職責(zé)也有明確規(guī)定[1]。當(dāng)更多的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)能夠在組件中得以戰(zhàn)士,模型所包含的信息量也會(huì)之間增加。

      1.2 模型構(gòu)建

      一般情況下,利用Revit軟件平臺(tái)來(lái)建立BIM模型,結(jié)構(gòu)工程師也可以直接根據(jù)結(jié)構(gòu)模型來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。在當(dāng)前的技術(shù)條件下,結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)完畢之后并不能夠與其它模型進(jìn)行良好溝通。在BIM技術(shù)條件之下,可以通過(guò)兩種模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。一種是在BIM建模軟件之中建立綜合模型,包括建筑模塊、能耗模塊等;另一種則是分類建立專業(yè)模型,使用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)將專業(yè)模型整合在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中,保障信息交流過(guò)程中的穩(wěn)定性。

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

      通常情況下建筑設(shè)計(jì)階段分為方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)幾個(gè)不同的階段,設(shè)計(jì)流程相對(duì)清晰,專業(yè)之間的合作效率也能有所保障,對(duì)于設(shè)計(jì)周期可以進(jìn)行更好地把控。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)之間的差異較大,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加注重建筑本身的性能要求與材料利用,而不是單純地對(duì)外觀與空間進(jìn)行安排。換言之,分析模型中的構(gòu)件已經(jīng)進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理,BIM的應(yīng)用也讓傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程發(fā)生了轉(zhuǎn)變。

      首先,技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)了數(shù)據(jù)傳輸模式的轉(zhuǎn)變,解決了設(shè)計(jì)過(guò)程中的專業(yè)設(shè)計(jì)沖突,使得專業(yè)之間更加協(xié)調(diào),能夠帶給設(shè)計(jì)師更加直觀清晰的感受。而工作流程的改進(jìn)與優(yōu)化也是BIM技術(shù)帶來(lái)的結(jié)果,工作任務(wù)前置,可以進(jìn)行相關(guān)性能的檢測(cè)和分析,才能在方案設(shè)計(jì)階段切實(shí)保障設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升[2]。從具體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)看,可以圍繞不同階段的工作需求展開分析。

      2.1 方案設(shè)計(jì)

      在方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),BIM技術(shù)介入痕跡更加顯著,數(shù)據(jù)交換與工作流程都發(fā)生了顯著的改變。從模型的基礎(chǔ)性質(zhì)來(lái)看,它是一個(gè)相對(duì)完整的工程數(shù)據(jù)庫(kù),可以在方案設(shè)計(jì)階段就開始進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析,建立專業(yè)的信息模型,并且將信息提交至后續(xù)的審核過(guò)程中。數(shù)據(jù)交換還可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行協(xié)調(diào)和反饋,從而讓數(shù)據(jù)交換更加頻繁有效。

      2.2 初步設(shè)計(jì)

      初步設(shè)計(jì)是在方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行的優(yōu)化和處理,按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式與水電供暖方面的要求進(jìn)行進(jìn)一步整理和修改,讓設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)。換言之,初步設(shè)計(jì)是對(duì)項(xiàng)目可行性與經(jīng)濟(jì)性展開的研究牛,包括對(duì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與技術(shù)工藝問(wèn)題探究等多個(gè)方面的內(nèi)容,然后提前地協(xié)調(diào)好專業(yè)間的技術(shù)沖突問(wèn)題,確定最終的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在BIM技術(shù)初步設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),以Revit為例,可以分為不同的技術(shù)步驟。

      首先是BIM建筑結(jié)構(gòu)模型的載入,在模型基礎(chǔ)上形成結(jié)構(gòu)模型,結(jié)合軟件的可視化特點(diǎn),以導(dǎo)入、鏈接等方式將模型載入至結(jié)構(gòu)項(xiàng)目當(dāng)中,建立符合實(shí)際工作需求的項(xiàng)目樣板,也可以對(duì)圖元詳細(xì)程度進(jìn)行規(guī)劃,滿足項(xiàng)目需求的前提。此外,雖然建筑物可以通過(guò)三維形體進(jìn)行展示,在結(jié)構(gòu)布置方案上仍然在平面視圖截面進(jìn)行繪制。所以,后續(xù)的工作中應(yīng)考慮到平面視圖與三維形體之間的數(shù)據(jù)差異,即某一視圖內(nèi)部的參數(shù)發(fā)生改變,則其它參數(shù)也會(huì)同時(shí)出現(xiàn)改變。結(jié)構(gòu)工程師們便可以按照設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置,包括梁板、基礎(chǔ)等,參考建筑模型進(jìn)行設(shè)計(jì)也能大幅降低模型與結(jié)構(gòu)構(gòu)件可能產(chǎn)生的沖突。在BIM平臺(tái)設(shè)計(jì)前也能通過(guò)碰撞檢測(cè)工具檢查模型,然后根據(jù)結(jié)果判斷是否要修改沖突區(qū)域。從技術(shù)重點(diǎn)來(lái)看,無(wú)信息丟失的數(shù)據(jù)交換是BIM技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn),且BIM核心建模軟件中的模型修改工作也能避免重復(fù)建模工作的展開,進(jìn)一步保障工作效率[3]。

      2.3 施工圖設(shè)計(jì)

      施工圖設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵階段,直接影響到施工的正常開展。一般情況下,施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程中包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝選擇、材料配備、設(shè)計(jì)總說(shuō)明與圖紙使用等,為后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與配件裝備提供技術(shù)依據(jù)。在BIM正式投入應(yīng)用之后,施工圖設(shè)計(jì)工作也進(jìn)行了前置,也讓很多其它工作也進(jìn)行了前置,相對(duì)來(lái)說(shuō)減輕了施工圖繪制過(guò)程中的工作量。在BIM核心建模軟件的使用過(guò)程中,需要進(jìn)行細(xì)節(jié)處理與深化設(shè)計(jì),重點(diǎn)針對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)圖紙規(guī)劃。

      從工作流程的角度分析,BIM技術(shù)應(yīng)用弱化了傳統(tǒng)流程中的設(shè)計(jì)準(zhǔn)備環(huán)節(jié),增加了二維視圖的生成環(huán)節(jié),不同專業(yè)之間可以隨時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,為實(shí)際的工程施工提供參考。另外,工作效率的提升顯而易見,能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)分析優(yōu)化提供保障,重點(diǎn)針對(duì)某些錯(cuò)誤之處進(jìn)行改進(jìn),在設(shè)計(jì)效率上也符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。例如在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),建筑專業(yè)交付給結(jié)構(gòu)專業(yè)的材料只有通過(guò)CAD軟件繪制的平面圖紙,而目前的技術(shù)水平下,圖紙利用率得到了有效保障,且施工圖紙產(chǎn)生變動(dòng)時(shí)也不需要重新繪制施工圖,因?yàn)閳D紙通過(guò)三維模型自動(dòng)生成,與平面之間保持相互聯(lián)系的關(guān)系[4]。

      2.4 結(jié)構(gòu)模型整體要求

      在實(shí)際的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)當(dāng)中,當(dāng)結(jié)構(gòu)專業(yè)完成結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)之后,可以將結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)交給其它專業(yè),此時(shí)需要按照一定的技術(shù)要求。例如在方案設(shè)計(jì)的初步階段,就需要明確結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置的要求,在框架柱、框架梁與剪力墻的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)更好地進(jìn)行相關(guān)布置。此外在初步設(shè)計(jì)階段,能夠?qū)A(chǔ)結(jié)構(gòu)類型、尺寸、伸縮縫、標(biāo)準(zhǔn)層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理規(guī)劃,對(duì)于某些特殊結(jié)構(gòu)部位的構(gòu)造也應(yīng)該符合技術(shù)要點(diǎn)。施工圖的設(shè)計(jì)階段,基礎(chǔ)部門、屋面支撐系統(tǒng)、樓梯結(jié)構(gòu)、其它特種結(jié)構(gòu),如煙道、擋土墻等都應(yīng)該進(jìn)行技術(shù)要求。現(xiàn)階段BIM核心建模軟件中對(duì)于項(xiàng)目硬件要求較高,實(shí)際工程中可根據(jù)要求來(lái)決定是否要進(jìn)行部分項(xiàng)目的建模工作,配合模型精度要求進(jìn)行使用。

      3 結(jié)語(yǔ)

      本文主要針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用展開了相應(yīng)的分析,通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程的規(guī)劃工作,可以避免企業(yè)在應(yīng)用技術(shù)的過(guò)程中出現(xiàn)相關(guān)的問(wèn)題,保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的有效性與穩(wěn)定性,也為工程應(yīng)用提供實(shí)際的依據(jù),說(shuō)明BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中具有實(shí)際應(yīng)用的前景。在未來(lái)的研究當(dāng)中,還可以針對(duì)信息交流、軟件結(jié)構(gòu)、軟件體系等方面展開技術(shù)規(guī)劃,確保BIM技術(shù)的全生命周期應(yīng)用,探索新技術(shù)應(yīng)用的道路。

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