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

田磊

【摘要】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專業(yè)性較強(qiáng)、過程較復(fù)雜，以傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工作量大、耗時(shí)長，常常會出現(xiàn)一定的設(shè)計(jì)誤差。在項(xiàng)目建設(shè)的階段會出現(xiàn)由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤造成的返工及項(xiàng)目完成后部分構(gòu)件設(shè)置不合理影響使用功能的現(xiàn)象。目前，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式日漸轉(zhuǎn)變，信息化設(shè)計(jì)成為了主要方向，BIM技術(shù)成為了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)，BIM技術(shù)的可視化、模擬化與協(xié)調(diào)性等優(yōu)點(diǎn)對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的意義。基于此，本文詳細(xì)探析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面BIM技術(shù)的具體應(yīng)用，對提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率、促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化發(fā)展具有重要的意義。

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

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.15.058

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑工程項(xiàng)目中的重要一環(huán)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理影響到了建筑的造價(jià)、安全性、建筑的性能、使用壽命等。因此，在當(dāng)前的建筑工程項(xiàng)目中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體需求出發(fā)，不斷采用最為先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠達(dá)到實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、功能性和技術(shù)性的要求。BIM技術(shù)作為一種新型的技術(shù)，在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用符合信息化、現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢，利用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用以取代傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，未來具有廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1、BIM技術(shù)的主要特點(diǎn)

1.1信息集成化

BIM技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目中通過BIM模型的構(gòu)建，有效實(shí)現(xiàn)了建筑信息的共享和集成，在專業(yè)化模型中集成了建筑材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸、位置、數(shù)量及設(shè)備的相關(guān)信息。BIM技術(shù)信息集成化的這一特征，使得其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑工程管理及建筑使用階段的維護(hù)等方面都能夠發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，整體的設(shè)計(jì)流程和操作步驟都得以簡化[1]。由于BIM技術(shù)下所形成的是3D模型，在模型中建筑的各個(gè)模塊之間形成了緊密的關(guān)聯(lián)性，使得整體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)更為便捷和高效。

1.2信息傳遞性

BIM技術(shù)下所形成的建筑信息模型中，整合了全部的工程信息，模型中不同類型的建筑信息和數(shù)據(jù)之間保持了良好的傳遞性。在這一特性下，專業(yè)設(shè)計(jì)和管理人員均可以通過模型中的信息整合和傳遞結(jié)果來解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程施工建設(shè)中的諸多問題。此外，依托于BIM技術(shù)所形成的建筑模型，還兼具數(shù)據(jù)自動化轉(zhuǎn)換的功能，在這一功能下，在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的過程中，也就有效減少了專業(yè)人員的工作量，突破了傳統(tǒng)人工設(shè)計(jì)的限制，實(shí)現(xiàn)了對相應(yīng)誤差的科學(xué)控制。

1.3協(xié)調(diào)性

協(xié)調(diào)性同樣是BIM技術(shù)所具備的一大突出特征，是其他技術(shù)所無法比擬的。通過建立的BIM建筑模型，使不同的工程部門和崗位人員可以在信息共享的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)良好的溝通，就相應(yīng)的工程問題及時(shí)開展討論，提出最佳的解決方案。這種BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性優(yōu)勢，使得模型中的各個(gè)模塊與結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有更強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，也就可以將最終的全部建筑信息以更為直觀的方式展現(xiàn)出來。

2、BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1控制設(shè)計(jì)動態(tài)

建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大，需綜合考慮的因素非常多，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是后續(xù)施工作業(yè)開展的重要依據(jù)，只有保障了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，才可以保障施工作業(yè)的高效、有序開展，避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題所引起的質(zhì)量安全問題。在傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)方法下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及了很多的計(jì)算和優(yōu)化任務(wù)，人員的專業(yè)素質(zhì)將會影響到最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果，人工設(shè)計(jì)下的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)性不足且耗時(shí)長。而BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全過程加以動態(tài)化管理，這種動態(tài)控制模式下，可以根據(jù)前期所掌握的建筑工程結(jié)構(gòu)信息，快速進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，即使在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了相應(yīng)的問題，專業(yè)設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，找出與問題相關(guān)的參數(shù)，在參數(shù)調(diào)整的過程中，與之相關(guān)的其他參數(shù)也會隨之變動，這種動態(tài)化跟蹤管理和控制可以有效解決工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的諸多問題[2]。

2.2建筑結(jié)構(gòu)虛擬模型

BIM技術(shù)是信息時(shí)代的技術(shù)產(chǎn)物，這一技術(shù)在當(dāng)前的工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。專業(yè)軟件中可以進(jìn)行工程參數(shù)的設(shè)定，進(jìn)而利用計(jì)算機(jī)構(gòu)造模型，模型構(gòu)建和優(yōu)化的過程中，全部的工程數(shù)據(jù)都可以有效集中起來。BIM技術(shù)與常規(guī)的技術(shù)不同，其對建筑的三維模擬的直觀呈現(xiàn)，具有動態(tài)化、模擬性，虛擬模型的構(gòu)造為設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)問題、解決問題提供了有效的參考。在虛擬模型中，建筑物的各種結(jié)構(gòu)功能評估更為高效與科學(xué)，比如，經(jīng)由虛擬環(huán)境，建筑物的平衡受力情況、建筑的基礎(chǔ)在不同工況下的受力等結(jié)構(gòu)方面的問題，都可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)評估，也就為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了可靠依據(jù)[3]。在當(dāng)前的建筑行業(yè)發(fā)展中，我國多以高層化、大型化建筑為主，建筑工程的這一發(fā)展趨勢使得在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中面臨著很大的難題，BIM技術(shù)下的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅有效克服了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)難題，更保障了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，因?yàn)锽IM技術(shù)下所形成的建筑模型，可以將建筑結(jié)構(gòu)細(xì)分為一個(gè)個(gè)拆分結(jié)構(gòu)，對每個(gè)拆分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理性、技術(shù)可行性等加以綜合評估，在評估基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)優(yōu)化也就可以解決各種的細(xì)節(jié)問題。因?yàn)锽IM技術(shù)的模擬特性，設(shè)計(jì)人員可以更為直觀、清晰地了解建筑物的結(jié)構(gòu)優(yōu)劣，比如，可以通過對地震的模擬對建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力加以驗(yàn)證。

2.3建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)

建筑中包含了很多的結(jié)構(gòu)要素，這些結(jié)構(gòu)要素之間存在著緊密的關(guān)聯(lián)性，任何一個(gè)結(jié)構(gòu)要素存在設(shè)計(jì)問題，都將會對局部結(jié)構(gòu)或者整體結(jié)構(gòu)造成干擾。因此，正是因?yàn)楦鱾€(gè)結(jié)構(gòu)要素之間的關(guān)聯(lián)性，使得在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的協(xié)調(diào)性非常重要，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須要從綜合的設(shè)計(jì)角度出發(fā)，不斷做好協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性優(yōu)勢明顯，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過不同結(jié)構(gòu)要素之間的協(xié)調(diào)，也就提升了最終的設(shè)計(jì)水平。通過建筑項(xiàng)目信息的集成，構(gòu)建完整的項(xiàng)目模型，將全部的結(jié)構(gòu)信息導(dǎo)入到模型內(nèi)，在信息導(dǎo)入的同時(shí)也就實(shí)現(xiàn)了對模型的更新。在BIM技術(shù)下的模型中存在自動化模塊，這一模塊的相應(yīng)信息變化，也就同步實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)與優(yōu)化，促進(jìn)了最終結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)的達(dá)成。

結(jié)語：

在技術(shù)日漸進(jìn)步的今天，BIM技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，尤其是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的優(yōu)勢是傳統(tǒng)技術(shù)所無法比擬的，利用BIM技術(shù)的模擬性、可視化和協(xié)調(diào)性功能，有效保障了建筑結(jié)構(gòu)各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，避免了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中相關(guān)細(xì)節(jié)問題的存在。

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