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

陳小橋 魯麗娜

（1.孝感市城鄉(xiāng)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院，湖北 孝感 432000；2.湖北核工業(yè)勘察設(shè)計(jì)院，湖北 孝感 432000）

隨著建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，新型建筑結(jié)構(gòu)體系不斷發(fā)展，復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)形式逐步增多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，信息化對建筑業(yè)帶來了革命性的影響。BIM 作為當(dāng)前建筑行業(yè)最新興的技術(shù)之一，BIM 軟件充分迎合了一些復(fù)雜建筑的苛刻要求，提升了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。BIM 技術(shù)將整個(gè)設(shè)計(jì)理念更加完整地通過三維模型表現(xiàn)出來，推動了建筑行業(yè)從CAD 的二維向BIM 三維的技術(shù)演變，BIM 三維可視化設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)，使各專業(yè)工程師從三維的角度去溝通，提高了工作效率及設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度。

1 BIM 與傳統(tǒng)CAD 的比較分析

傳統(tǒng)的CAD 繪圖是以二維的方式呈現(xiàn)三維的建筑結(jié)構(gòu)，其中表達(dá)的信息可能因人的理解差異造成信息的不一致，若是復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，這樣信息的不對等會越加嚴(yán)重。同時(shí)，這樣的繪圖方式使工程各參與方的交流工作量大大增加。CAD 制圖二維的設(shè)計(jì)方式限制了設(shè)計(jì)師的思維模式，還存在著技術(shù)平臺較為單一的特點(diǎn)，缺乏整體協(xié)調(diào)性。而基于BIM 技術(shù)的建筑信息化模型修改一處，相關(guān)處都會得到改變，減少了圖紙的修改量。目前傳統(tǒng)建筑施工方式依賴于經(jīng)驗(yàn)主義進(jìn)行，在實(shí)際施工過程中中工程各參與方信息交流不暢通、施工過程中協(xié)作性較差等問題。通過BIM 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三維立體化，將建筑結(jié)構(gòu)施工圖展示在大家面前的，幫助工程各參與方更好地進(jìn)行溝通與交流，這種方式不僅可以將二維平面化的施工圖轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體化的施工圖，在參數(shù)精確度的設(shè)計(jì)中相較于以往的技術(shù)也有很大的提高。同時(shí)，通過BIM 建筑模型可以將立體的虛擬施工環(huán)境展現(xiàn)出來，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)虛擬化的施工環(huán)境分析其中存在的缺陷與不足，并對其及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，以提高建筑施工的可行性。

2 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可利用BIM 模型進(jìn)行建筑預(yù)估投資和建造成本分析，以便在工程建設(shè)初期，決策人員對設(shè)計(jì)方案作出合理的決策，避免后期出現(xiàn)返工，減少不必要的投資浪費(fèi)。在平、立面結(jié)構(gòu)繪制完畢后，進(jìn)行工程造價(jià)分析，造價(jià)超出預(yù)算，故對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，局部調(diào)整采用輕鋼結(jié)構(gòu)并縮減部分空間和面積，完善設(shè)計(jì)方案

2.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可視化

三維可視化模型，每個(gè)構(gòu)件信息不僅包含了幾何形狀信息，還包含了材料信息、邏輯信息等。鏈接后的Revit 三維模型，通過動態(tài)漫游演示可以檢查結(jié)構(gòu)構(gòu)件與設(shè)備構(gòu)件是否發(fā)生碰撞，形成了問題報(bào)告，可以更加精確地找出問題點(diǎn)，達(dá)到深化設(shè)計(jì)的目的，從而優(yōu)化空間設(shè)計(jì)，使布局更合理化。BIM 這項(xiàng)技術(shù)使建筑的不同構(gòu)件可視化，使復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三維立體化，更能使工程各參與方的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行，將整個(gè)建筑模型立體化方便工程各參與方更易對項(xiàng)目整體的信息與功能做直觀了解進(jìn)行交流。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)性能分析

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要合理布置結(jié)構(gòu)格局，且要提升結(jié)構(gòu)抗震性能。BIM 技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析中的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)性能的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動分析，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，以便做出正確的調(diào)整，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。

2.4 建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)

在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員不可能全面考慮到方方面面的要求，需要進(jìn)行后期的修改。傳統(tǒng)的CAD 制圖如果出現(xiàn)新的設(shè)計(jì)方案，會導(dǎo)致極大的修改量，它不能像建筑信息化模型修改一處相關(guān)處都會得到改變，每一處都需要設(shè)計(jì)師進(jìn)行修改，增加了實(shí)際的工作量。

2.5 建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)

能夠通過運(yùn)用設(shè)計(jì)平臺，對項(xiàng)目關(guān)聯(lián)方進(jìn)行集合，能對建筑工程項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)行討論和交流，從而發(fā)現(xiàn)建筑工程項(xiàng)目中的不合理部分，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，具有較強(qiáng)的協(xié)同性。為確保建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的合理性，加強(qiáng)與各個(gè)專業(yè)之間的協(xié)調(diào)，且通過結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的處理，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性。

3 BIM 技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

目前，傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是采用PKPM、YJK、MADAS、SAP2000 等有限元結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和受力變形分析，然后再將計(jì)算結(jié)果導(dǎo)人到CAD 中進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工圖的繪制。BIM 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是采用Autodesk Revit Structure 軟件建立實(shí)體物理模型，然后將實(shí)體物理模型導(dǎo)人相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，再從分析軟件中導(dǎo)出分析設(shè)計(jì)信息，更新實(shí)體物理模型和施工圖設(shè)計(jì)，BIM 技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的目的是為了將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工圖的繪制二者相統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)無縫連接。BIM 中Revit 核心建模平臺建立的結(jié)構(gòu)物理模型只是提供示意空間構(gòu)件和協(xié)同其他專業(yè)的三維模型，結(jié)構(gòu)分析計(jì)算需要依靠其他結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算軟件的配合來完成，第三方軟件必須要完全實(shí)現(xiàn)與Revit 模型的完美鏈接。

4 結(jié)語

現(xiàn)代建筑工程項(xiàng)目正越來越向著大規(guī)模、高層化以及超高層化方向發(fā)展，面對這樣的趨勢，應(yīng)用BIM 技術(shù)使各方達(dá)到協(xié)同設(shè)計(jì)、施工一體化，能夠有效減少建筑設(shè)計(jì)周期、提高建筑設(shè)計(jì)效率與設(shè)計(jì)品質(zhì)。相信在未來，BIM 技術(shù)一定會得到更加廣泛地使用。