關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用探究

孫寶強

【摘要】當前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中起著核心作用的是BIM技術(shù)。二維的平面結(jié)構(gòu)設(shè)計相對成熟，但是它的缺點是信息量單一，就像古代的唐詩宋詞一樣享受著歷史的榮耀，但正在慢慢退出世界的舞臺。而BIM技術(shù)是將目標建筑物由平面轉(zhuǎn)化為三維圖形使其更具有立體感，方便工作人員的后續(xù)研究和發(fā)展。本文主要探究BIM技術(shù)的應(yīng)用以及目前所遇到的難點問題。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;BIM技術(shù);應(yīng)用探究

1、BIM技術(shù)概況

1.1 BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)是近幾年新型的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，主要是依靠相關(guān)的一些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件來實現(xiàn)的一種高效處理模型的技術(shù)[1]。將需要的各種數(shù)據(jù)及時收集起來，有些可能是動態(tài)的信息，將這些信息應(yīng)用于目標建筑物，并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行數(shù)據(jù)分析，成為一種三維的立體結(jié)構(gòu)。對現(xiàn)在的建筑工程起著巨大的作用。簡單來說，BIM技術(shù)是運用數(shù)據(jù)進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計的一種方法。

1.2 BIM技術(shù)的特征

1.2.1信息集成性

BIM技術(shù)需要兩個步驟來進行集成。包括結(jié)構(gòu)信息的集成和設(shè)計過程的集成。根據(jù)資料顯示，由于所需要的專業(yè)資料比較多，從而它可以提供很完整的信息構(gòu)建系統(tǒng)，使得該系統(tǒng)的構(gòu)建更加豐富和飽滿。建立BIM技術(shù)的第一步首先是信息整合，這是一項信息量很大，并且還需要考慮其他的因素，比如空間數(shù)據(jù)，建筑原料、各建筑的構(gòu)建設(shè)計，這些均需要考慮，因此在這一項工作中對工作人員的要求很高，它需要工作人員擁有專業(yè)的知識和素養(yǎng)。

1.2.2信息傳遞性

信息傳遞性是BIM技術(shù)較其他技術(shù)相對獨特的一點，是它所特有的性質(zhì)。在實際生活中，我們的數(shù)據(jù)難免會出現(xiàn)一些要修改的地方，這時系統(tǒng)會自動地將修改的部分傳給下一單元，該系統(tǒng)對各個單元的數(shù)據(jù)有更好的關(guān)聯(lián)，并不需要我們自己手動輸入，同時也不需要我們重新更改鏈接，不需要再設(shè)計圖紙，為設(shè)計師節(jié)省了很多時間，避免了設(shè)計人員進行操作，大大增強建筑師設(shè)計工作的效率。

1.2.3協(xié)同設(shè)計性

BIM技術(shù)搭建了聯(lián)系設(shè)計、施工、建設(shè)方之間的橋梁。技術(shù)人員可以運用BIM技術(shù)為整體環(huán)節(jié)的各個部門成立一個全新的設(shè)計平臺。可以為業(yè)主、設(shè)計師、施工人員提供一個交流的平臺，來交流自己的看法和創(chuàng)新點，尋找最合適的解決方法，另一個優(yōu)點是可以利用該平臺去尋找所需要的信息等，提高了團隊的工作效率和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的質(zhì)量。

2、BIM在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

2.1實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可視化

傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中大多是使用CAD來繪圖[2]，采用這種方法做出的圖形只能看到構(gòu)筑物的正面、側(cè)面以及俯視觀察時的圖形，很難讓人們想象到立體圖形，不能夠向顧客很清楚的說明它的一些細節(jié)。為了能夠在最大程度上改善這一現(xiàn)狀，需要相關(guān)的設(shè)計人員在日常的工作過程中加強BIM技術(shù)的應(yīng)用，促使設(shè)計人員更加充分的了解建筑自身結(jié)構(gòu)的性能以及結(jié)構(gòu)部件之間的關(guān)系，確保能夠及時的發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計與實際施工過程中出現(xiàn)的問題，進而促進建筑自身與施工質(zhì)量的提升。BIM技術(shù)是在二維模型的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，基于三維模型技術(shù)而成的新興技術(shù)?？梢岳萌S模型更加直觀的給顧客視覺上的沖擊，更具有真實感。

2.2 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)建模中的具體應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)是目前建筑行業(yè)較為常用的一種結(jié)構(gòu)，但是在建筑設(shè)計的過程中它面臨著很多結(jié)構(gòu)連接等難題，比如梁柱連接、梁梁鉸接以及梁梁剛接等多種連接形式，需要很準確的測量梁的高度，使各個器件可以連接在一起，這些小細節(jié)往往給施工帶來了很大的困難，稍有不慎可能之前所做的工作全都白費了，所以這些小數(shù)據(jù)至關(guān)重要。BIM系統(tǒng)可以利用參數(shù)共享，來對螺栓的數(shù)量與間距來進行控制。設(shè)計人員在設(shè)計其他相似的建筑物使也可以舉一反三[3]，只需要改一改參數(shù)，就可以形成新的連接件，從而確定加強件和連接件的準確位置，剩下的一些細節(jié)設(shè)計人員只需要再次畫圖修正一下即可，提高了設(shè)計工作人員的工作效率和施工質(zhì)量。

3、BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的意義

3.1檢查施工過程中的碰撞

在施工的過程中建筑工程的設(shè)計具有很強的復(fù)雜性，設(shè)計人員和施工人員無法特別詳細、充分的考慮到各種形形色色的因素，同時面對不同的人群不同的客戶，設(shè)計人員在設(shè)計圖紙時遇到問題可能來不及及時解決，在實際的施工過程中也會出現(xiàn)部分碰撞問題，需要施工人員重新考慮該怎么行動會比較好，并且會不斷地進行嘗試，BIM技術(shù)的出現(xiàn)可以加強在該方面的應(yīng)用，可以及時的在該系統(tǒng)中得到檢查，最大限度的保證施工過程少發(fā)生碰撞，避免發(fā)生無意義的資源浪費。

3.2滿足現(xiàn)代建筑設(shè)計的需求

時代在發(fā)展，如今大家除了在建筑上需要實用以外，還希望建筑外形可以更加美觀、環(huán)保、和諧。而BIM技術(shù)的應(yīng)用向大家展示的三維的立體式結(jié)構(gòu)模型，可以對細節(jié)的把握更加完善，完全滿足了人們需求的設(shè)計方案，推動了巨大的發(fā)展[4]。

3.3強化建筑項目施工的協(xié)同效率

在沒有BIM技術(shù)之前，建筑工程的施工是十分麻煩和復(fù)雜的一件事。因為圖紙是設(shè)計人員在理想的情況下設(shè)計的，但是在實際施工的過程中，施工人員可能面對各種各樣的突發(fā)情況，具有不可避免性和協(xié)調(diào)性。當BIM技術(shù)出現(xiàn)后，大家可以通過信息共享的方式，將自己遇到的難題一塊解決，這樣可以充分減少浪費，加強團隊的協(xié)同性。

4、BIM技術(shù)在建筑機構(gòu)設(shè)計中的難點

難點之一在于：充分的考慮模型空間的真實性。因為運用BIM系統(tǒng)的過程是：先將模型發(fā)到需要分析的軟件中，在結(jié)構(gòu)分析軟件中需要利用算法將我們采集的建筑結(jié)構(gòu)信息給換一種方式呈現(xiàn)出來，然后通過用戶的指令將其形成動態(tài)的圖形和結(jié)構(gòu)模型，這個過程看似簡單，但需要設(shè)計人員充分考慮通過BIM系統(tǒng)是否可以自動地生成圖紙。其二難點在于：建筑結(jié)構(gòu)地安全性和參數(shù)復(fù)雜性均要考慮，由于建筑施工材料自身力學特征、荷載組合、荷載以及單元截面特性等多種因素會對結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生影響，所以設(shè)計人員在使用BIM模型進行分析過程中往往需要面對各項復(fù)雜參數(shù)。其三難點在于：該模型的使用原理實際上通過物理模型和建筑結(jié)構(gòu)分析模型以及施工圖文檔的完整數(shù)據(jù)模型這幾種模型所形成的大致框架。在使用時應(yīng)該要完全符合該模型的特點。所以在設(shè)計時，一般只有采用較為簡單的模型或者完全符合標準的結(jié)構(gòu)構(gòu)件才可以實行下去，保證接下來的操作可以流利無縫銜接。相反如果建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件無法達到該設(shè)計的要求，反而會使大量的數(shù)據(jù)丟失，如果建筑結(jié)構(gòu)地構(gòu)件十分復(fù)雜同樣也達不到預(yù)期的效果。因此，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中設(shè)計人員要高度關(guān)注這一問題，爭取在不久的將來，在該問題上有很重大的突破有效實現(xiàn)物理模型與結(jié)構(gòu)分析模型之間的完美契合。

結(jié)語：

BIM技術(shù)是基于參數(shù)構(gòu)建的建筑設(shè)計體系，是后續(xù)建筑設(shè)計乃至整體建筑行業(yè)的主要發(fā)展方向之一。在具體總結(jié)了BIM技術(shù)的相關(guān)特征基礎(chǔ)上，對其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行分析，并且了解到BIM技術(shù)在建筑設(shè)計行業(yè)所具有的意義，最后從其應(yīng)用過程中存在的難點與問題入手，提出了三個方面的優(yōu)化對策與注意要點。希望能夠為今后的相關(guān)建筑設(shè)計提供必要的理論基礎(chǔ)，貢獻一份力量。

參考文獻：

[1]霍延超.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討[J].工程與建設(shè)，2019，33（02）：214-215.

[2]老浩寅，姬爽.模塊化建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與BIM技術(shù)應(yīng)用研究[J].中國住宅設(shè)施，2019（03）：33-34.

[3]柴紅杰.探析房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用[J].中國住宅設(shè)施，2019（02）：6-7.