淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

陳波

上海交通大學(xué)設(shè)計(jì)研究總院安徽設(shè)計(jì)研究院 安徽 合肥 230000

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)主要基于工程項(xiàng)目中的各種數(shù)據(jù)和信息來構(gòu)建3D建筑模型。BIM是一種信息管理技術(shù)，可基于建筑工程信息來構(gòu)建數(shù)據(jù)模型。它用于模擬可施工性分析，例如規(guī)劃和設(shè)計(jì)，優(yōu)化施工組織，施工進(jìn)度監(jiān)控。

BIM技術(shù)實(shí)際上就是通過收集各種施工信息，并基于此信息創(chuàng)建三維模型。在建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)中，BIM技術(shù)可以在整個(gè)過程中使用，并且為了充分發(fā)揮BIM技術(shù)的作用，必須將其應(yīng)用于所有環(huán)節(jié)。只有這樣，收集的信息才能足夠全面，進(jìn)而才能幫助建筑公司有效地設(shè)計(jì)整個(gè)項(xiàng)目。 該技術(shù)可在建筑產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過程中使用，不僅縮短了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期，而且降低了工程建設(shè)成本并使施工更合理。 BIM技術(shù)可以將建筑結(jié)構(gòu)的二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為三維設(shè)計(jì)。通過數(shù)字模型，它可以監(jiān)視整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，減少建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)成本，并促進(jìn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

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

隨著我國當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建造的要求越來越高。建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)將對(duì)后續(xù)建設(shè)項(xiàng)目的施工安全和建設(shè)投資產(chǎn)生重大影響。為了更好地管理整個(gè)施工項(xiàng)目的質(zhì)量，有必要在設(shè)計(jì)過程中利用BIM技術(shù)支持來構(gòu)建三維動(dòng)態(tài)施工仿真系統(tǒng)。對(duì)比和分析設(shè)計(jì)圖紙和模擬數(shù)據(jù)中的建筑數(shù)據(jù)，并結(jié)合誤差以完成設(shè)計(jì)合理性、可行性和科學(xué)判斷[2]。

3 BIM技術(shù)下的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程

考慮到建設(shè)項(xiàng)目的現(xiàn)狀，建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)是最重要也是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)通常是圖紙的二維模型顯示，并且是CAD軟件中相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)模型。但是，隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中更加突出。

（1）實(shí)時(shí)共享BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)和信息可以極大地促進(jìn)建設(shè)項(xiàng)目的各個(gè)部門之間的信息交換，可以減少在建設(shè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的早期階段由于信息和數(shù)據(jù)問題而導(dǎo)致的錯(cuò)誤。

（2）利用BIM技術(shù)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。從事建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人員可以使用三維數(shù)據(jù)模型來檢查結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)[3]。

（3）使用BIM技術(shù)來提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。通過將BIM技術(shù)的使用融入建筑物的設(shè)計(jì)中，相應(yīng)員工可以更好地解決工種交叉問題，錯(cuò)誤和遺漏的項(xiàng)目，并提高建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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

（1）BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)分析中的應(yīng)用。BIM技術(shù)可以全面評(píng)估建設(shè)項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件和周圍環(huán)境，以3D模型的形式顯示，并將其與其他技術(shù)結(jié)合。模擬總體效果，確定建筑設(shè)計(jì)中是否存在潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，并確保施工現(xiàn)場(chǎng)安全性和可靠性。此外，BIM技術(shù)可以科學(xué)地分析建筑結(jié)構(gòu)的性能，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體模擬，并分析各種級(jí)別的模擬條件以獲得特定的建筑結(jié)構(gòu)條件。這樣，員工可以更快地發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理問題，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，并更好地確保建筑項(xiàng)目的質(zhì)量[4]。

（2）在鋼結(jié)構(gòu)建模中的應(yīng)用。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，需要大量專業(yè)知識(shí)。如今，許多大跨度建筑物受到其結(jié)構(gòu)形式的限制，并且普遍采用鋼框架。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重要步驟是建模。這種建模存在一定的困難，主要體現(xiàn)在空間中各種鋼部件的連接節(jié)點(diǎn)上，如梁柱，梁節(jié)點(diǎn)，主體與支撐的連接。建模應(yīng)基于每個(gè)梁和柱組件的基本屬性和參數(shù)，并且在連接每個(gè)組件后，應(yīng)設(shè)置參數(shù)并自動(dòng)更新與組件相關(guān)的信息，以確?？梢蕴岣哔|(zhì)量和性能，提高鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)效率。

（3）在建筑結(jié)構(gòu)性能中的應(yīng)用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則主要是收集與建筑物各部分有關(guān)的科學(xué)知識(shí)，以構(gòu)建虛擬建筑物并實(shí)現(xiàn)整個(gè)結(jié)構(gòu)的相互支持。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的設(shè)計(jì)中，僅確定建筑物框架是不夠的，還需要分析建筑結(jié)構(gòu)的其他屬性，例如建筑結(jié)構(gòu)的抗折強(qiáng)度和隔熱性。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行全面的分析，并且必須根據(jù)建筑材料確定外墻材料和鋼材等建筑材料。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行選擇，有必要明確載荷系數(shù)。另外，有必要使用BIM技術(shù)來分析與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)劃多種性能，發(fā)現(xiàn)不足之處，并加以改進(jìn)和補(bǔ)充，以確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。

（4）在建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同中的應(yīng)用。BIM技術(shù)具有許多含義，其中最常見的是機(jī)械性能，成本等。BIM技術(shù)需要多個(gè)不同專業(yè)合作才能完成建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。因此，在設(shè)計(jì)過程中，加強(qiáng)各專業(yè)之間的數(shù)據(jù)和信息交換，匯總與處理的協(xié)同是提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率和完整性的重要途徑。 BIM技術(shù)在實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的信息交換和共享主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，我們使用中間數(shù)據(jù)問題在不同位置和不同設(shè)計(jì)程序中，完成構(gòu)建模型所需的各種數(shù)據(jù)和參數(shù)信息的交換。另一方面，通過數(shù)據(jù)庫完成不同職業(yè)之間各種信息和資源的交換和傳遞，整合土木工程，裝修等與建筑相關(guān)的專業(yè)信息，并使用集成的數(shù)據(jù)處理模型，可以確保集成標(biāo)準(zhǔn)化以及建筑結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)具有足夠的協(xié)調(diào)性[5]。

5 結(jié)束語

將BIM技術(shù)應(yīng)用在建設(shè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，可以大大提高設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)項(xiàng)目的整體質(zhì)量產(chǎn)生積極影響。有必要認(rèn)識(shí)到BIM技術(shù)在實(shí)際工作中的重要作用，并將其應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，BIM技術(shù)的各種功能可以有效地應(yīng)用，以進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，確保建設(shè)項(xiàng)目有序發(fā)展。