BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

摘??要：當(dāng)前我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)處于迅速發(fā)展進(jìn)步階段，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的提高，推動(dòng)了各行各業(yè)的發(fā)展。BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的研發(fā)與應(yīng)用，使建筑成本得到有效降低，同時(shí)還提升了建筑工程質(zhì)量。本文對BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用開展了分析與探討，簡單介紹了BIM技術(shù)，分析了BIM技術(shù)的優(yōu)勢，探究了BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，同時(shí)對BIM技術(shù)的未來發(fā)展進(jìn)行了展望，為BIM技術(shù)還有在建筑工程行業(yè)的應(yīng)用提供了參考

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

中圖分類號：TU318????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）05-0000-00

建筑工程的規(guī)模和數(shù)量正隨著社會(huì)發(fā)展形勢及社會(huì)發(fā)展需求的不斷擴(kuò)大而增加，同時(shí)對于建筑工程的要求也越來越高，在滿足施工周期短的基礎(chǔ)上還要確保建筑工程質(zhì)量及建筑工程的安全性，此外還要滿足便于后期管理和運(yùn)營，因此建筑工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)具有整體性。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)得到了更多的研發(fā)與應(yīng)用，在一定程度上推動(dòng)了建筑工程行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 BIM技術(shù)介紹

BIM技術(shù)改變了傳統(tǒng)模式中通過圖紙形式呈現(xiàn)建筑模型的方式，BIM技術(shù)以三維數(shù)字技術(shù)作為核心搭建建筑信息模型，因此屬于工程數(shù)據(jù)模型，其包括了大量的建筑工程項(xiàng)目信息。無論是大型的建筑規(guī)模，還是建筑工程中的細(xì)節(jié)，均可通過BIM技術(shù)的使用搭建出虛擬模型將其建筑信息直觀的呈現(xiàn)出來。此外，BIM技術(shù)還可以有效保存建筑工程的前期設(shè)計(jì)階段、施工階段、拆除階段和及改造階段的數(shù)據(jù)信息，便于在以后的工作環(huán)節(jié)中查找和分析。現(xiàn)階段BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，不在局限于建筑工程中，在橋梁建筑工程、道路修筑工程中以及城市的排水系統(tǒng)中都得到有效應(yīng)用。

2 BIM技術(shù)的特性優(yōu)勢

2.1 減少設(shè)計(jì)與施工誤差

在建筑工程開始施工之前，通過利用BIM技術(shù)在電腦中搭建出與建筑工程設(shè)計(jì)相同的虛擬模型，使建筑工程中的墻體結(jié)構(gòu)、鋼筋分布情況以及骨架等通過BIM技術(shù)直觀的呈現(xiàn)出來。利用建筑工程的相關(guān)數(shù)據(jù)信息開展動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)測試，然后把得出的數(shù)據(jù)輸入到所搭建的建筑模型中，觀察數(shù)據(jù)變化對建筑模型造成的影響規(guī)律進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整與改進(jìn)，通過此操作能有效減少建筑工程設(shè)計(jì)圖紙和建筑工程施工過程中所存在的誤差。

2.2 提升施工效率和質(zhì)量

傳統(tǒng)模式下建筑工程施工單位對于工程的整體要求，是通過設(shè)計(jì)單位提供的CAD圖紙來獲得的。但是平面設(shè)計(jì)圖紙中的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與建筑工程的實(shí)際施工情況存在差異，不利于確保建筑工程的施工質(zhì)量，因此要針對設(shè)計(jì)圖紙還有方案等進(jìn)行修改，這不僅增加了大量的人力和財(cái)力，還延長了施工周期，不能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，通過BIM技術(shù)可以在搭建的建筑模型中將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)變更，并且及時(shí)整合相關(guān)數(shù)據(jù)信息，使數(shù)據(jù)信息具有統(tǒng)一性。BIM技術(shù)的應(yīng)用在建筑工程的施工過程中，使建筑工程的施工質(zhì)量和效率都得到提高和保障，有效減少施工過程中意外事故的發(fā)生概率，提高了建筑施工單位的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2.3 實(shí)現(xiàn)工作的自動(dòng)交接

在傳統(tǒng)的建筑工程施工過程中，任何環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)圖紙的改變，都會(huì)影響建筑工程的整體施工進(jìn)度和周期，進(jìn)而影響建筑工程施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。此外，要是建筑工程現(xiàn)場的實(shí)際施工情況和設(shè)計(jì)圖紙不一致，不僅會(huì)影響到建筑工程的質(zhì)量，還存在一定安全隱患，情況嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致建筑工程的施工出現(xiàn)停工現(xiàn)象，從而使建筑工程施工單位的經(jīng)濟(jì)效益受到影響。當(dāng)在建筑工程中應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)工作的自動(dòng)交接，通過應(yīng)用BIM技術(shù)搭建的建筑虛擬模型，在其中進(jìn)行數(shù)據(jù)改動(dòng)，進(jìn)而整個(gè)建筑工程中的相關(guān)信息數(shù)據(jù)都會(huì)隨之改動(dòng)，在確保所有信息數(shù)據(jù)均無差錯(cuò)之后，便可以參照建筑模型打印出建筑工程的設(shè)計(jì)圖紙，最后根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙來進(jìn)行建筑工程的施工。因此在一定程度上可以確保建筑施工的準(zhǔn)確性，提高建筑工程的質(zhì)量，保證建筑工程施工單位的經(jīng)濟(jì)收益。

3 BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)

3.1 前期模擬設(shè)計(jì)

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以通過BIM技術(shù)搭建出建筑虛擬模型，因此在設(shè)計(jì)前期，建筑工程的施工過程、施工內(nèi)容、施工方法、緊急情況的解決對策等問題均可通過使用BIM技術(shù)來進(jìn)行模擬。在施工之前就可以發(fā)現(xiàn)建筑工程設(shè)計(jì)中存在的不足，然后進(jìn)行及時(shí)的優(yōu)化與調(diào)整，避免返工情況的出現(xiàn)，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。此外，BIM技術(shù)還可以模擬招標(biāo)方案和投標(biāo)方案、模式建筑工程施工現(xiàn)場、模擬分項(xiàng)工程等內(nèi)容，找出其中存在的漏洞和問題，及時(shí)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，合理規(guī)劃施工成本，確保可以在工期內(nèi)完成建筑工程的施工工作。

3.2 設(shè)計(jì)階段

3.2.1 BIM建筑模式的加載

在初步設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要考慮構(gòu)件等其他設(shè)備因素進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型中主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，同時(shí)要確保所建立的模型具有相應(yīng)的功能性。最后，以搭建BIM建筑模型工作的開展為基礎(chǔ)，利用Revit軟件中的可視化功能，在結(jié)構(gòu)樣板中導(dǎo)入CAD文件，參考所顯示的其他模型，逐步修改建筑模型。

3.2.2 受力構(gòu)件的布置

當(dāng)BIM建筑模型加載完成之后，要在BIM平臺(tái)上進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)中承重構(gòu)件還有、水平構(gòu)件及豎向抗側(cè)力構(gòu)件等多個(gè)部分的檢查。其中，采用兩種碰撞檢查方法，第一種通過BIM平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)窗口同時(shí)進(jìn)行工作的功能，將各個(gè)構(gòu)件的布置結(jié)構(gòu)顯示出來，并且與其他的三維模型進(jìn)行鏈接，使沖突現(xiàn)象得到及時(shí)修改;第二種在進(jìn)行受力構(gòu)件碰撞檢查時(shí)，通過碰撞檢查相關(guān)軟件的檢查方式，定位出各個(gè)受力構(gòu)件產(chǎn)生沖突的區(qū)域。

3.2.3 模型的檢查

受力構(gòu)件布置完后，利用BIM技術(shù)所帶有的共享功能，應(yīng)用有限元軟件來全方位的進(jìn)行幾何尺寸、邊界約束條件及荷載工況等多種結(jié)構(gòu)信息的分析，將建筑模式的分析結(jié)果進(jìn)行整合，來調(diào)整和優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)模型中的具體設(shè)計(jì)，最后在BIM核心的建模軟件中導(dǎo)入調(diào)整完成的建筑結(jié)構(gòu)模型，從而修改完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型。

4 BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與周邊的自然環(huán)境相適應(yīng)

建筑工程質(zhì)量不受到施工材料的影響，還會(huì)受到施工技術(shù)的影響，因此選購符合建筑標(biāo)準(zhǔn)的施工材料，對施工技術(shù)、施工工藝也要進(jìn)行提升和與增，才能以此滿足建筑工程的質(zhì)量和安全性。此外，建筑工程的周邊情況也會(huì)影響建筑工程的施工質(zhì)量，所以在設(shè)計(jì)BIM建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，工作人員要使用全球定位系統(tǒng)測量建筑工程的環(huán)境位置及周邊情況等信息，了解當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，還有建筑工程現(xiàn)場周邊的水文條件、水利條件、地質(zhì)環(huán)境條件及四季變化的影響等多方面情況，將調(diào)查結(jié)果與建筑工程的實(shí)際需求相結(jié)合，分析制定出合理、科學(xué)的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在一定程度上確保當(dāng)建筑工程投入使用后，可以發(fā)揮出建筑工程的設(shè)計(jì)效果。

4.2 房屋建筑室內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所應(yīng)用的BIM技術(shù)

我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步推動(dòng)了城市化的發(fā)展速度，在城市中越來越多的高層建筑不斷涌現(xiàn)。因此人們在購買住房時(shí)會(huì)考慮多方面的因素，除了房屋周邊的環(huán)境及交通便捷性外，房屋的戶型結(jié)構(gòu)也是重要的參考依據(jù)。戶型結(jié)構(gòu)決定著人們的生活質(zhì)量。因此，在房屋建設(shè)之前，相關(guān)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)會(huì)應(yīng)用BIM技術(shù)建造房屋的模型，通過直觀的觀察和分析，進(jìn)行不斷的調(diào)整和改善，使房屋不僅要有足夠的采光，還要考慮到房屋在四季中的風(fēng)向、房屋水電線路的分布、房屋面積等多方面因素滿足人們要求。通過BIM模型來進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，使設(shè)計(jì)質(zhì)量提升從而增加相關(guān)開發(fā)商的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

4.3?建筑結(jié)構(gòu)的性能和應(yīng)用

對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要從多個(gè)角度進(jìn)行考慮，才能確保建筑結(jié)構(gòu)的性能在滿足住戶要求的情況下同時(shí)具有保障建筑結(jié)構(gòu)安全性的要求。因此需要考察建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及穩(wěn)定性等多方面要求，相關(guān)人員可以參照普通情況下出現(xiàn)自然災(zāi)害的信息數(shù)量，依次為基礎(chǔ)將其輸入到BIM建筑模型中，然后觀察當(dāng)外界環(huán)境有強(qiáng)烈變化時(shí)建筑模型結(jié)構(gòu)的性能是否與建筑設(shè)計(jì)中的要求相適應(yīng)。另外，要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來調(diào)整和修改建筑模型結(jié)構(gòu)，使建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及其他的結(jié)構(gòu)性能得到提高，從而提升建筑工程的整體質(zhì)量，確保建筑施工單位的經(jīng)濟(jì)效益，在一定程度上還能推動(dòng)建筑施工單位實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

4.4 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

在大型建筑工程中，為提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性通常采用鋼結(jié)構(gòu)作為其連接構(gòu)件。目前大型建筑工程鋼結(jié)構(gòu)施工是分布進(jìn)行的，正常的施工順序是首先完成其輔助結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)的連接之后，再進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的吊裝安裝，在安裝過程中會(huì)設(shè)有相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)注，然后最后再焊接用于連接和固定的鋼管。由于外界環(huán)境隨時(shí)發(fā)生改變，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)漏洞時(shí)，需開展對應(yīng)的加固工作，在一定程度上增加了施工難度。因此，在鋼結(jié)構(gòu)安裝之前，需通過BIM技術(shù)在電腦上搭建出鋼結(jié)構(gòu)的模型，輸入不同變量信息，提前了解設(shè)計(jì)方案能否確保建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定性及建筑結(jié)構(gòu)能不能適應(yīng)外界因素的變化，最后在根據(jù)建筑模式添加加固鋼管。這樣在安裝鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，可以有效提高鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的安全性，確保建筑工程施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。

5 BIM技術(shù)的未來發(fā)展

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的提高，，從而增加了BIM技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展空間。此外，城市化的發(fā)展規(guī)模逐漸擴(kuò)大，BIM技術(shù)在越來越多的工程中得到應(yīng)用，例如大型體育館、交通樞紐站及國際航空站等。政府的相關(guān)非盈利項(xiàng)目中也會(huì)使用到BIM技術(shù)，因此需要以BIM模型為基礎(chǔ)，建立研討機(jī)制。

由于使用BIM技術(shù)建立的相關(guān)模型只能在電腦上建立，雖然精準(zhǔn)度高，但在實(shí)際的建筑工程施工中還是會(huì)出現(xiàn)一些施工方面的問題，進(jìn)而影響建筑工程的施工質(zhì)量。為了提升BIM技術(shù)的準(zhǔn)確性，首先可以根據(jù)相關(guān)模型建造出樣板模型，再由建筑工程設(shè)計(jì)師、監(jiān)理單位及施工單位等多方展開分析和探討，以改善BIM模型中所出現(xiàn)的問題，在一定程度上提升BIM技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，通過此方法不僅使建筑工程的質(zhì)量和效率有所提高，同時(shí)也提升了BIM技術(shù)自身的質(zhì)量水平。另外，多推廣和宣傳BIM技術(shù)，讓更多的行業(yè)了解并使用BIM技術(shù)，以推動(dòng)相關(guān)企業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出更多貢獻(xiàn)。

6 結(jié)語

通過對BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析，研究了BIM技術(shù)的優(yōu)勢及設(shè)計(jì)過程，在實(shí)際建筑工程中，有效的應(yīng)用BIM技術(shù)，可以使建筑工程的設(shè)計(jì)更加精確，而且通過BIM技術(shù)搭建的虛擬建筑模型能更直觀的呈現(xiàn)在人們眼前，因此可以知道所設(shè)計(jì)的工程是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對于虛擬的建筑模型，設(shè)計(jì)人員能及時(shí)的修改和調(diào)整，以便在實(shí)際的建筑工程施工作業(yè)中得到有效應(yīng)用，因此在很大程度上提高了建筑工程的施工質(zhì)量及施工效率，使得建筑工程施工單位的經(jīng)濟(jì)效益得到確保，此外還能推動(dòng)建筑工程施工單位的可持續(xù)發(fā)展，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到進(jìn)一步提升。

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收稿日期：2019-05-15

作者簡介：林宏彬（1980—），男，吉林白城人，本科，中級經(jīng)濟(jì)師，研究方向：電力工程建設(shè)。

Application Research of BIM Technology in Structural Design of Building Engineering

LIN?Hong-bin

（China Energy Construction Group Heilongjiang Energy Construction Co.， Ltd.，Haerbin ?Heilongjiang ?150010）

Abstract： At present， China's social economy is in a stage of rapid development and progress， and the improvement of modern science and technology has promoted the development of all walks of life. The R&D and application of BIM technology in the construction industry has effectively reduced construction costs and improved the quality of construction projects. This paper analyzes and discusses the application of BIM technology in structural design of building engineering， briefly introduces BIM technology， analyzes the advantages of BIM technology， explores the application of BIM technology in structural design of building engineering， and the future of BIM technology. Development has been prospected， providing a reference for BIM technology and application in the construction industry.Key words：?BIM technology; architectural engineering; structural design; application