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

李 斌 華

(忻州市建筑設(shè)計(jì)院，山西 忻州 034000)

0 引言

當(dāng)前我國(guó)的BIM技術(shù)在逐漸發(fā)展與完善，這種技術(shù)的發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程中項(xiàng)目上不同部門(mén)之間的數(shù)據(jù)共享，能夠建立可視化的結(jié)構(gòu)模型，方便不同部門(mén)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺點(diǎn)并及時(shí)加以修改，數(shù)字化的模擬分析有效地提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，保證了建筑工程的建設(shè)安全。

1 BIM技術(shù)的概念與優(yōu)點(diǎn)

1.1 BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)就是通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉，創(chuàng)建可視化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，對(duì)建筑物進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)的方法，這種技術(shù)方便項(xiàng)目部對(duì)工程的建造以及運(yùn)營(yíng)進(jìn)行管理。由于可視化的特征，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不僅僅加強(qiáng)了建筑行業(yè)的發(fā)展水平，還顯著地提高了建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，所以，BIM技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于提高建筑企業(yè)的設(shè)計(jì)水平和節(jié)約施工成本，提高經(jīng)濟(jì)效益都是有著巨大好處的。

1.2 BIM技術(shù)的功能

BIM技術(shù)有著非常強(qiáng)大的功能，其中一個(gè)比較顯著的功能就是進(jìn)行圖紙的可視化修改，運(yùn)用BIM技術(shù)收集大量設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)建模形成的圖紙，包含所有的設(shè)計(jì)信息，因此修改相應(yīng)的條件就能夠?qū)崿F(xiàn)圖紙的智能化修改。BIM技術(shù)的圖紙都是基于整個(gè)建筑模型為基礎(chǔ)的，所以如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，只需要進(jìn)行有針對(duì)性的修改即可實(shí)現(xiàn)參數(shù)的更正與調(diào)整，這樣就避免了由于參數(shù)不對(duì)而進(jìn)行大量反復(fù)修改，在傳統(tǒng)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與修改中，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，消耗設(shè)計(jì)人員大量的勞動(dòng)才能夠?qū)崿F(xiàn)圖紙的更正，但是BIM技術(shù)避免了時(shí)間與精力的浪費(fèi)，從而使得整個(gè)項(xiàng)目部能夠更加集中精力完成現(xiàn)場(chǎng)的施工與重點(diǎn)部位的設(shè)計(jì)，進(jìn)行方案比選并實(shí)現(xiàn)最佳的設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)的效果。

BIM另一個(gè)比較先進(jìn)的功能是現(xiàn)代信息化的功能，由于BIM技術(shù)下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是采集數(shù)據(jù)建立的數(shù)字化模型，因此這個(gè)模型能夠攜帶大量的信息。BIM技術(shù)建立的模型可以作為工程信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，用來(lái)存儲(chǔ)在建設(shè)與監(jiān)管中的所有信息，并維持相關(guān)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。在BIM技術(shù)中，如果想要了解某一個(gè)部位或者時(shí)間的信息，只需要點(diǎn)擊相應(yīng)的部位，就可以獲得所有的信息，因此可以有效避免溝通的不及時(shí)以及全面了解工程情況，避免在施工中出現(xiàn)誤差，能夠有效提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)用效果。

使用BIM技術(shù)，不僅僅可以實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)積累，還能夠在數(shù)據(jù)中融入后期的暖通設(shè)計(jì)，光照設(shè)計(jì)等等，因此可以看出，使用BIM可以進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)，將建筑工程中的所有信息融為一體進(jìn)行施工質(zhì)量的控制，所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)還能夠兼顧居住人員的舒適性與安全性，對(duì)節(jié)能與光照等進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而提高設(shè)計(jì)的舒適性體驗(yàn)。BIM技術(shù)不僅僅能夠完成平面圖紙的設(shè)計(jì)，更是能夠形成立體的圖紙并進(jìn)行渲染，對(duì)建設(shè)完成以后的建筑物模型進(jìn)行模擬，并仿真，采用軟件對(duì)模型進(jìn)行分析與處理，將設(shè)計(jì)的出圖與渲染、計(jì)算結(jié)合為一體。

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

2.1 建立實(shí)體模型

采用BIM技術(shù)能夠形成三維模型，將建筑完成后的實(shí)體構(gòu)件在設(shè)計(jì)圖中表現(xiàn)出來(lái)，這是CAD技術(shù)難以達(dá)到的，但是也是CAD技術(shù)的升華，BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)與CAD技術(shù)的無(wú)縫對(duì)接與提高。運(yùn)用BIM技術(shù)，能夠直接看到構(gòu)件之間的彼此聯(lián)系并方便工作人員發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，還能夠通過(guò)可視化技術(shù)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的修改提供重要依據(jù)，保證設(shè)計(jì)方案的合理和實(shí)用，在實(shí)際工程中，使用BIM技術(shù)幫助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員節(jié)約了大量的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了成本的節(jié)約。

2.2 應(yīng)用在建筑空間的規(guī)劃當(dāng)中

在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)之前需要提前進(jìn)行建筑的空間規(guī)劃，所以在建設(shè)地點(diǎn)選擇完畢之后，首先要對(duì)建筑的空間進(jìn)行分析，分析建筑空間的地形以及對(duì)一些復(fù)雜的地形進(jìn)行研究與計(jì)算，確定相應(yīng)的方案，在地形的分析中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠開(kāi)闊設(shè)計(jì)的思路，在分析中能夠?qū)⑵赂?、斜率以及斜坡的斜率等參?shù)進(jìn)行分析。例如對(duì)具體的工程，斜坡走向的分析可以先采用GIS軟件進(jìn)行建模，對(duì)采集到的參數(shù)進(jìn)行匯總與歸類(lèi)并模擬，這樣，設(shè)計(jì)人員可以從不同的設(shè)計(jì)角度對(duì)工程實(shí)際情況進(jìn)行模擬，為后期的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

在地形探索之后再開(kāi)始對(duì)建筑物的設(shè)計(jì)規(guī)劃，對(duì)于建筑物的空間規(guī)劃，BIM技術(shù)有著良好的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，因?yàn)锽IM技術(shù)能夠完好地將建筑物的內(nèi)外空間以3D模型完全展現(xiàn)出來(lái)，所以設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)效果的評(píng)價(jià)，對(duì)建筑物的室內(nèi)與空間進(jìn)行分割，詳細(xì)布置建筑物周邊的道路與外觀等參數(shù)，利用BIM技術(shù)的調(diào)試功能，嘗試不同的參數(shù)設(shè)置并選擇最優(yōu)化設(shè)置，得到最佳的空間規(guī)劃模型。

2.3 實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能分析

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了保證建筑物的安全與穩(wěn)定，需要設(shè)計(jì)人員花費(fèi)大量的精力對(duì)建筑構(gòu)件進(jìn)行受力計(jì)算，以便完成構(gòu)件的受力分析，對(duì)于重要的構(gòu)件往往需要計(jì)算幾次，而且不同的設(shè)計(jì)人員采用的參數(shù)不同，往往計(jì)算結(jié)果也不同，這樣就花費(fèi)了大量的人力與時(shí)間，也影響了建筑物結(jié)構(gòu)分析的準(zhǔn)確率。BIM設(shè)計(jì)針對(duì)這種情況引入了相關(guān)的性能分析軟件，只需要把BIM中的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件當(dāng)中就能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)過(guò)程的分析計(jì)算，并且自動(dòng)生成分析結(jié)果，方便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行下一步的糾正與修改，提高了設(shè)計(jì)效率。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建模應(yīng)用

我國(guó)當(dāng)前建筑工程的規(guī)模不斷擴(kuò)張，新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型與新型材料的應(yīng)用都實(shí)現(xiàn)了突破，尤其是鋼結(jié)構(gòu)，跨度不斷加大，空間也不斷擴(kuò)張，應(yīng)用也越來(lái)越多，很多異型結(jié)構(gòu)都采用鋼結(jié)構(gòu)建模，在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，構(gòu)件之間的連接與加強(qiáng)構(gòu)件的設(shè)計(jì)都非常復(fù)雜，因此在設(shè)計(jì)中存在一定的困難。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決這些問(wèn)題，因?yàn)锽IM技術(shù)能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)梁體的高度進(jìn)行精確計(jì)算，還能夠?qū)λ械倪B接件進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，自動(dòng)選擇參數(shù)并分析不同參數(shù)的影響。并且通過(guò)數(shù)據(jù)共享的功能，BIM能夠?qū)υ阡摻Y(jié)構(gòu)建筑物中使用的高強(qiáng)螺栓的數(shù)量、焊縫的數(shù)量以及間距等等進(jìn)行計(jì)算，掌控設(shè)計(jì)的間距等。所以如果有新的構(gòu)件需要增加到模型當(dāng)中的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員只需要對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，并且利用BIM繪制出大樣圖，方便施工人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工，設(shè)計(jì)人員利用大樣圖也能夠合理確定加強(qiáng)件的設(shè)置位置，避免鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)薄弱點(diǎn)，影響結(jié)構(gòu)安全。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前在建筑中采用BIM技術(shù)尚且處于初始階段，很多技術(shù)的運(yùn)用并不成熟，所以有著很大的發(fā)展進(jìn)步的空間，但是BIM技術(shù)確實(shí)給傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理提供了很大的幫助，提高了設(shè)計(jì)水平以及現(xiàn)場(chǎng)管理水平，并節(jié)約了企業(yè)的成本，隨著時(shí)間的推移，BIM技術(shù)必然越來(lái)越成熟，能夠在建設(shè)行業(yè)當(dāng)中發(fā)揮更多的作用，促進(jìn)建筑行業(yè)的進(jìn)一步健康發(fā)展。