建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用探究

谷春華

平行空間電力設(shè)計(jì)有限公司湖南分公司 湖南長沙 410000

近些年來，我國的建筑水平在不斷提升，而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，將BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中具有突出的優(yōu)勢。BIM技術(shù)的充分應(yīng)用能夠提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率以及可靠性，并且能夠進(jìn)一步提高建筑工程的施工進(jìn)度。為了充分發(fā)揮BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用優(yōu)勢，需要了解BIM技術(shù)的發(fā)展情況，同時(shí)要研究和分析BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的具體應(yīng)用，從而加強(qiáng)BIM技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，促進(jìn)我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 BIM技術(shù)概念

Building Information Model，簡稱BIM，中文意思為建筑信息模型。三維數(shù)字技術(shù)是BIM的基礎(chǔ)。在建筑工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，利用工程數(shù)據(jù)建立三維建筑模型是BIM的核心功能。BIM不僅僅擁有3D建模功能，同時(shí)還可以對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行信息化管理，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)信息資源分享的信息系統(tǒng)。BIM是常規(guī)3D建模的擴(kuò)展和升級(jí)，是包含了更多技術(shù)方法和工具軟件的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其主要組成部分包括產(chǎn)品模型、過程模型以及決策模型[1]。

2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的意義以及主要功能

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)生，對(duì)于建筑工程行業(yè)帶來了十分良好的影響和意義。在建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于提升設(shè)計(jì)科學(xué)性和有效性有著十分重要的意義。

2.1 BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性

眾所周知，BIM技術(shù)的出現(xiàn)，將傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計(jì)從二維平面延伸到了三維立體之中。并且，BIM技術(shù)的可視化能夠在很大程度上幫助全方位地進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的觀察，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。對(duì)于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些缺陷和不足之處，也可以通過BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的模擬，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，提升建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性。

2.2 BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的功能

BIM技術(shù)在當(dāng)前的建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著諸多實(shí)際的應(yīng)用功能，主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）BIM技術(shù)有著設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息化功能。和傳統(tǒng)的CAD對(duì)比，BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間的信息數(shù)據(jù)的處理。在建筑施工的過程中，如何提升技術(shù)的靈活性是重點(diǎn)?？蛇m當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行指導(dǎo)，合理采用BIM技術(shù)，使其在數(shù)據(jù)庫中找到對(duì)應(yīng)的信息。此類管理方式能提升工程建筑設(shè)計(jì)的整體水平。BIM技術(shù)可以對(duì)圖紙進(jìn)行修改，在信息化處理中對(duì)設(shè)計(jì)師有嚴(yán)格的要求，要求知曉各種信息數(shù)據(jù)。但是如果施工過程中存在錯(cuò)誤的情況，整個(gè)設(shè)計(jì)流程都需要調(diào)整。實(shí)施BIM技術(shù)之后，及時(shí)在對(duì)應(yīng)的圖紙上進(jìn)行錯(cuò)誤信息的修改，各項(xiàng)信息修改之后可以保留數(shù)據(jù)的痕跡。在后續(xù)設(shè)計(jì)中只有提供正確的方向，才能保證建筑設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性。在后期設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，建筑施工中工種比較多，在不同的領(lǐng)域需要做好交流[2]。BIM技術(shù)給工作人員更為直觀的感受，設(shè)計(jì)中可以減少對(duì)應(yīng)的沖突。

（2）BIM技術(shù)有著優(yōu)化進(jìn)程的功能。BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中可以提前做好數(shù)據(jù)分析，依據(jù)模型實(shí)施審核。在審核中有固定的期限，采用BIM技術(shù)之后能減少失誤的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)師需要解決交叉或者錯(cuò)漏的情況，保證技術(shù)形式的合理應(yīng)用，能提升實(shí)際質(zhì)量。

2.3 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用必要性分析

隨著當(dāng)前我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，對(duì)于建筑工程的設(shè)計(jì)、施工等都有了更高的要求。而建筑工程的設(shè)計(jì)在很大程度上會(huì)影響后續(xù)建筑工程施工的建筑安全與施工投入。為了能夠更好地對(duì)整體建筑工程進(jìn)行質(zhì)量控制，就需要在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)利用BIM技術(shù)的支持，建立三維動(dòng)態(tài)的建筑施工模擬系統(tǒng)。將設(shè)計(jì)圖紙中與模擬數(shù)據(jù)中的建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，并結(jié)合其誤差完成設(shè)計(jì)合理性、可行性、科學(xué)性的判斷。

3 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)

3.1 參數(shù)的復(fù)雜性

將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要BIM系統(tǒng)的正常工作。利用數(shù)字信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息的集成和反饋，并根據(jù)用戶要求完成動(dòng)態(tài)施工圖和結(jié)構(gòu)模型。因此，在實(shí)際使用過程中，設(shè)計(jì)人員首先要考慮BIM技術(shù)的安全性，其次是整體真實(shí)性，但由于參數(shù)的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中缺乏全面的考慮，尤其是建筑材料的荷載問題，這也將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更大的影響[3]。

3.2 物理模式和分析模型缺乏關(guān)聯(lián)性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用BIM技術(shù)建立模型，基本上是物理模型和建筑結(jié)構(gòu)分析模型。因此，為了保證物理模型與分析模型之間的連接和無縫連接，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要采用完全柔性的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。但是，如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)模型沒有采用規(guī)范的施工方法，模型就不符合相關(guān)規(guī)范的要求。BIM系統(tǒng)在運(yùn)行中會(huì)丟失大量數(shù)據(jù)，導(dǎo)致建筑模型不完整，無法應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 在工程建模中的應(yīng)用

在工程建模過程中難度比較大，復(fù)雜程度也比較高，尤其是對(duì)一些鋼結(jié)構(gòu)建筑工程來說，除了要從根本上落實(shí)結(jié)構(gòu)的連接工作，同時(shí)還要確保構(gòu)建布置的科學(xué)性以及合理性。在實(shí)際鋼建筑結(jié)構(gòu)連接過程中，要重視對(duì)梁柱連接工作進(jìn)行落實(shí)，同時(shí)還要檢查梁與梁之間的連接質(zhì)量。在結(jié)構(gòu)連接設(shè)計(jì)過程中，必須保證連接件的完善性，確保螺栓量以及安置間距之間的合理性和科學(xué)性，要與相應(yīng)位置進(jìn)行結(jié)合，才能夠提升工程的施工效率。利用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)人員可以對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維效果展示，對(duì)梁柱以及各連接件的實(shí)際情況進(jìn)行掌握，保證工程建模的準(zhǔn)確性。

4.2 在場地分析中的應(yīng)用

將BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中對(duì)加強(qiáng)場地分析工作具有十分重要的意義。場地分析工作是保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性以及科學(xué)性的重要基礎(chǔ)。只有從根本上確保建筑施工場地相關(guān)指標(biāo)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性以及可靠性，才能夠提高建筑結(jié)構(gòu)前期設(shè)計(jì)工作的效率。在傳統(tǒng)的場地分析工作中很容易出現(xiàn)一些漏洞和問題，再加上在分析過程中受分析人員主觀因素的影響比較大，會(huì)導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性受到一定影響。而利用BIM技術(shù)可以從根本上確保場地分析結(jié)果的精準(zhǔn)性，同時(shí)還能保證場地分析結(jié)果的完整性。將BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)場地分析工作中，還可以與地理信息系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合，落實(shí)場地?cái)?shù)據(jù)處理工作，同時(shí)可以創(chuàng)建相應(yīng)的技術(shù)模型。這樣能夠有效減少建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所使用的時(shí)間，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及合理性。

4.3 參數(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中都需要建立資源化模型，而模型與相關(guān)設(shè)計(jì)信息都存在數(shù)據(jù)庫中，與相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)具有一定的聯(lián)系。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在開展設(shè)計(jì)工作的過程中必須根據(jù)資源化模型，明確相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，同時(shí)要采取參數(shù)約束措施，提升BIM技術(shù)的應(yīng)用效率以及維護(hù)效率[4]。這樣才能夠從根本上確保輸出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保證參數(shù)設(shè)計(jì)工作能夠正常穩(wěn)定開展。

4.4 可視化技術(shù)的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行充分應(yīng)用具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢，因?yàn)锽IM技術(shù)在應(yīng)用時(shí)主要依靠的是三維模型。利用三維模型可以對(duì)相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行完整展示。而在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要是利用CAD繪圖技術(shù)將其應(yīng)用在建筑圖紙繪制過程中，雖然CAD技術(shù)可以對(duì)相關(guān)的建筑構(gòu)建信息進(jìn)行良好顯示，并且可以創(chuàng)建相應(yīng)的三維模型，方便工作人員對(duì)建筑構(gòu)建性能以及布局情況進(jìn)行全面掌握。但是在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)工作設(shè)計(jì)工作中，三維模型創(chuàng)立難度比較大，尤其是對(duì)一些復(fù)雜建筑來說，三維模型的創(chuàng)建效率以及完善性都存在一定問題。而利用BIM技術(shù)可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行跟蹤觀察，隨時(shí)了解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的進(jìn)度，同時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)過程中存在的不合理部分，并采取有效措施及時(shí)解決這些問題。尤其是在一些規(guī)模比較大的建筑工程設(shè)計(jì)過程中，利用BIM技術(shù)可視化特點(diǎn)，能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化展示，從根本上對(duì)建筑為結(jié)構(gòu)的大小進(jìn)行了解和明確，有利于完善建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。

5 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)建筑工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)模式，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)有利于提升設(shè)計(jì)工作的高效性及綜合品質(zhì)，也可顯著降低工程承建單位在建筑材料加工期間實(shí)際產(chǎn)生的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)環(huán)境成本，整體利于促進(jìn)建筑企業(yè)的優(yōu)化發(fā)展。BIM技術(shù)中的各項(xiàng)功能不僅可適應(yīng)于現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作實(shí)需，也為使用該技術(shù)的從業(yè)人員提出更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求，即對(duì)應(yīng)的實(shí)操人員應(yīng)具備更專業(yè)的理論基礎(chǔ)以及綜合素養(yǎng)。