建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐分析

李宜峰

深圳市華陽國際工程設(shè)計(jì)股份有限公司贛州分公司 江西贛州 341000

現(xiàn)階段，BIM 技術(shù)隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展而得到了迅速推廣和應(yīng)用。BIM 技術(shù)給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)所帶來的理念是全新的，意義是重大的，作用是積極的。隨著BIM 技術(shù)的不斷推廣與應(yīng)用，傳統(tǒng)的二維平面建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式已經(jīng)不能滿足工程項(xiàng)目建設(shè)的需求，以BIM 技術(shù)為全新設(shè)計(jì)理念的三維設(shè)計(jì)模式，以更加詳盡的信息庫建設(shè)水平、建筑相關(guān)信息的詳細(xì)描述進(jìn)入了工程項(xiàng)目建設(shè)之中。

1 建筑結(jié)構(gòu)中BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1 實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的可視化

在以往的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師一般會(huì)借助CAD 軟件來完成，但CAD 軟件只能建立二維形式的建筑模型，屬于平面模型，不具有立體模型的優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，能夠構(gòu)建出建筑結(jié)構(gòu)三維模型，實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的可視化，并其能夠動(dòng)態(tài)地展示建筑模型。設(shè)計(jì)師可根據(jù)數(shù)據(jù)的變化情況，實(shí)時(shí)調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，在現(xiàn)有方案基礎(chǔ)上，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1.2 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可提高設(shè)計(jì)工作的協(xié)調(diào)性。設(shè)計(jì)工作并不是單靠設(shè)計(jì)師就能完成的，還需要其他部門人員的參與。因此，各部門之間的協(xié)調(diào)工作就顯得十分重要，否則就會(huì)影響到設(shè)計(jì)質(zhì)量，BIM 技術(shù)很好的解決了這一問題。比如，各部門可將部門與工程有關(guān)的信息錄入到BIM 軟件中，通過軟件的共享功能，設(shè)計(jì)師通過信息，動(dòng)態(tài)地展示建筑結(jié)構(gòu)模型，能幫助其在此基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)卦黾右恍┡渲?。與此同時(shí)，參與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人員，可通過移動(dòng)終端，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，使其更加符合設(shè)計(jì)需要，從而確保整個(gè)設(shè)計(jì)工作能夠順利進(jìn)行[1]。

1.3 實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑模型的碰撞檢查

傳統(tǒng)的二維圖紙無法反映出建筑結(jié)構(gòu)中個(gè)體與個(gè)體之間的碰撞，導(dǎo)致有的設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)直接忽略碰撞問題。BIM 技術(shù)能夠呈現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的三維圖像，以便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行碰撞檢查，使建筑結(jié)構(gòu)中存在的硬碰撞和軟碰撞都得到很好的消除。如此，設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量會(huì)提高，建筑施工過程中的返工率就會(huì)明顯降低，有利于減少建筑工程的建設(shè)成本。

1.4 實(shí)現(xiàn)信息集成

BIM 技術(shù)的信息集成化的表現(xiàn)集中在設(shè)計(jì)信息以及設(shè)計(jì)工序之中，建筑信息模型是建筑工程領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要的信息模型，很多的專業(yè)設(shè)計(jì)信息都是通過這個(gè)模型來進(jìn)行信息收集的，BIM技術(shù)的信息集成化特點(diǎn)在收集信息中所起到的作用是十分巨大的。由計(jì)算機(jī)三維模型創(chuàng)設(shè)的建筑信息模型數(shù)據(jù)庫涉及到空間信息、施工材料、建筑結(jié)構(gòu)的幾何尺寸等信息。在實(shí)際開展建筑工程項(xiàng)目建設(shè)工作的過程中，設(shè)計(jì)工作人員可以借助數(shù)據(jù)庫更加高效的確定自己需要的信息，從而為后續(xù)建筑工程設(shè)計(jì)工作提供必要的支持[2]。

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

2.1 對(duì)建筑空間進(jìn)行規(guī)劃

建筑空間規(guī)劃在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要及時(shí)關(guān)注，這也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初始環(huán)節(jié)。在建設(shè)區(qū)域確定后，設(shè)計(jì)人員要對(duì)該區(qū)域進(jìn)行空間規(guī)劃，若該區(qū)域的地形狀況較為復(fù)雜，需要開展較為深入的空間規(guī)劃分析。借助BIM 技術(shù)對(duì)建設(shè)區(qū)域進(jìn)行空間規(guī)劃，分析建筑區(qū)域的坡向、坡高、斜率等參數(shù)，針對(duì)復(fù)雜地形建筑空間，提供有效的設(shè)計(jì)技術(shù)支持，進(jìn)而開闊設(shè)計(jì)人員思路。通過GIS 技術(shù)進(jìn)行坡度分析，建立相關(guān)BIM 模型，對(duì)各類參數(shù)進(jìn)行模擬，設(shè)計(jì)人員通過模型對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行全方位、多角度的研究，獲取大量基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，為后續(xù)正式的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、空間規(guī)劃工作提供詳實(shí)資料。在建設(shè)區(qū)域地形分析工作完成后，設(shè)計(jì)人員即可開展空間規(guī)劃工作。另外，通過BIM 技術(shù)還可以在建筑內(nèi)部進(jìn)行視野分析、可視度分析，類似于坡度分析，設(shè)計(jì)人員建立相應(yīng)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)功能的分析、調(diào)試，綜合多種因素，最終確定三維空間規(guī)劃實(shí)際情況。

2.2 分析建筑結(jié)構(gòu)功用

在實(shí)際開展建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，設(shè)計(jì)工作人員不但要從各個(gè)環(huán)節(jié)入手來加以把控，并且需要從整體的角度對(duì)各項(xiàng)工作進(jìn)行合理的安排，并制定出工作計(jì)劃，嚴(yán)格遵照各項(xiàng)規(guī)定要求對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)實(shí)施設(shè)計(jì)工作，提升建筑工程結(jié)構(gòu)整體性能。就以往建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作實(shí)際情況來說，在針對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)實(shí)施分析工作的過程中需要運(yùn)用到大量的人力物力，并且最終的分析結(jié)果準(zhǔn)確性較差，工程施工效率和質(zhì)量不能得到切實(shí)的保障。將BIM 技術(shù)在實(shí)踐中加以引用，能夠有效的提升建筑工程結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)效率，只需要將信息數(shù)據(jù)錄入到BIM 模型之中就可以高效的完成設(shè)計(jì)工作[3]。

2.3 進(jìn)行碰撞分析

碰撞主要有3 種類型。一種是硬碰撞，即碰撞的對(duì)象為兩個(gè)實(shí)體，兩者會(huì)在空間中重合；一種是軟碰撞，即碰撞的對(duì)象仍然為兩個(gè)實(shí)體，兩者不會(huì)在空間中重合，但會(huì)因?yàn)榭臻g和間距過小，達(dá)不到施工要求；還有一種為副本碰撞，即兩個(gè)完全相同的構(gòu)件，會(huì)在空間上完全重合，一般只會(huì)在計(jì)算鋼、水泥量時(shí)才會(huì)出現(xiàn)這種情況，這樣可以避免因?qū)ν粯?gòu)件進(jìn)行二次計(jì)算導(dǎo)致的成本增加。由于建筑圖紙、結(jié)構(gòu)圖紙和MEP 圖紙都具有很強(qiáng)的專業(yè)性，是分別由對(duì)應(yīng)的專業(yè)部門完成的。在完成圖紙?jiān)O(shè)計(jì)后，在綜合模型中放入各個(gè)專業(yè)模型，就能將碰撞位置確定出來。Revit軟件具有碰撞檢測(cè)功能，Navisworks 也具有此功能，后者能夠?qū)⑶罢邔?dǎo)出的．nwc 格式模型進(jìn)行整合。

2.4 建筑結(jié)構(gòu)模型信息的共享

設(shè)計(jì)工具是以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)，在建筑結(jié)構(gòu)改造過程中發(fā)揮作用的，這類軟件可以高效地實(shí)現(xiàn)模型建立、模擬分析、合理演算以及設(shè)計(jì)圖紙的快速生成等功能，對(duì)BIM 模型數(shù)據(jù)庫信息的交互功能和儲(chǔ)存功能有著巨大作用。除了該類建筑結(jié)構(gòu)信息的高效整合，BIM 軟件可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)同一項(xiàng)目不同施工模塊之間的結(jié)合，中心服務(wù)器的功能就如一個(gè)龐大數(shù)據(jù)庫，充分地將室內(nèi)設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及機(jī)電設(shè)計(jì)等多個(gè)單元模塊進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使設(shè)計(jì)人員可以直接通過網(wǎng)絡(luò)連接就可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息資料的調(diào)取，從而有效輔助設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行。其具體實(shí)現(xiàn)流程：

（1）以局域網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器為載體，建立中心文件資料庫。

（2）設(shè)計(jì)人員以各自的BIM 核心建模軟件為工具，同中心資料庫實(shí)現(xiàn)連接，從而建立建筑信息模型。每一個(gè)不同專業(yè)模塊都可以通過中心文件，將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的信息與其他專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行有效的信息共享[4]。

2.5 協(xié)調(diào)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為充分保障建筑工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量，BIM 技術(shù)在應(yīng)用過程中會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行處理和分析，將已經(jīng)建立的BIM 模型信息通過軟件交互截面及時(shí)準(zhǔn)確傳遞給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員。在這類信息傳遞過程中需要注意，不同的建筑結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)不一樣的BIM 技術(shù)模型，為保障信息傳遞過程的精確性和有效性，可以利用中間數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行輔助工作。此外，在協(xié)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)注意對(duì)BIM 模型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行科學(xué)有效的管理，從而使每一名建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員都能夠以最快的速度對(duì)信息進(jìn)行有效的識(shí)別與接收。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員之間信息的有效傳遞，有利于實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)功能同裝飾工程、給排水工程以及室外工作之間的充分協(xié)調(diào)，從而有效提升施工作業(yè)效率。

2.6 在鋼結(jié)構(gòu)建筑中結(jié)構(gòu)建模的運(yùn)用

鋼結(jié)構(gòu)是當(dāng)前建筑工程中廣泛采取的結(jié)構(gòu)形式之一，在應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模的過程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可以更容易地獲取如加強(qiáng)件和連接方面的信息參數(shù)，尤其是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)中常見的螺栓數(shù)量可以進(jìn)行更好的掌控。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)的連接存在多種形式，在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)方案確定時(shí)應(yīng)充分考慮梁高等因素，從而使連接部分滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求。BIM 技術(shù)的運(yùn)用，讓設(shè)計(jì)人員通過對(duì)相關(guān)參數(shù)的修正就可以進(jìn)行連接部件的設(shè)計(jì)，極大地提升了工作效率。

3 結(jié)語

綜上所述，BIM 技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，不但在建設(shè)成本上有所降低，還有利于可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹及提升施工效率。但現(xiàn)階段BIM 的應(yīng)用過程中仍然存在著一些的問題有待解決，相信通過BIM 技術(shù)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，類似的問題一定會(huì)越來越少，從而使BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮出更好的作用，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和施工質(zhì)量的提高。