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

鄭晨

【摘要】在BIM技術(shù)的施工圖紙和模型中，一旦某一數(shù)據(jù)信息發(fā)生變更，其設(shè)計系統(tǒng)會自動的矯正和修改相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，實現(xiàn)對建筑工程下一步施工目標的調(diào)整，進而全面展示信息修改對實際建筑工程造成的可能影響。BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用可以優(yōu)化傳統(tǒng)設(shè)計流程，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和準確性，為后期建筑工程施工活動的順利展開奠定堅實的基礎(chǔ)。

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

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.25.122

1、建模以及分析功能

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對建筑的設(shè)計要求越來越高，建筑工程的設(shè)計除了美觀、安全這些必要的條件之外，建筑還要做到舒適、先進性，做好細節(jié)設(shè)計這方面的工作，給人們的心理生理都能帶來滿意的結(jié)果。工程師在對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的時候由于數(shù)據(jù)量太大，且工作內(nèi)容很繁瑣，所以工程師需要現(xiàn)代化科技的幫助，一方面減少設(shè)計師的工作量，也給設(shè)計及工作者帶去了不少的休息時間，降低了工程師一定的做功量。對方案的分析處理就可以基于三維可視化方面進行各類分析以及處理，對不適合，不可行的方面進行修改、解決。分析的內(nèi)容形式包括空間分析、結(jié)構(gòu)分析、效果圖分析，環(huán)境影響分析等。利用 BIM 技術(shù)獲得空間數(shù)據(jù)和相關(guān)的空間信息，挖掘發(fā)現(xiàn)更多隱藏的空間目標潛在的信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)里包含了空間位置、方位、距離等方面共同組成了空間分析需要的數(shù)據(jù)構(gòu)成，將這些信息組合起來可以完成許多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)的空間計算、空間分析。在結(jié)構(gòu)分析這方面計算、分析各個成分中的比重問題，分析建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)成，達到最合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。結(jié)構(gòu)分析是典型的面向數(shù)據(jù)流的分析，需要十分精確的數(shù)據(jù)計算，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，對于結(jié)構(gòu)分析有越來越精確、便捷的處理分析方法。建模做出的效果圖也需要設(shè)計師進行實際考察，認真計算與實際的建筑環(huán)境相匹配，與設(shè)計需求相吻合。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計與周圍的環(huán)境分不開，周圍的環(huán)境對建筑設(shè)計有絕對的影響，設(shè)計師除了理性的數(shù)據(jù)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計外還需要考慮建筑物的外在環(huán)境，建筑物需要與環(huán)境相適應(yīng)，根據(jù)環(huán)境的特點對建筑結(jié)構(gòu)進行適當?shù)男薷摹?/p>

2、BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用難點

BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用主要是通過系統(tǒng)將所需要的模型發(fā)送到分析軟件中去，然后利用特定的算法將建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計信息進行計算，同時根據(jù)設(shè)計人員輸入的相關(guān)指令生成動態(tài)的圖紙和結(jié)構(gòu)模型。在這一過程中，為了能夠有效提升結(jié)構(gòu)設(shè)計的準確性和合理性，需要相關(guān)設(shè)計人員對模型空間整體的真實性和BIM系統(tǒng)的物理建模能力進行綜合的考慮。建筑結(jié)構(gòu)的安全性是整個設(shè)計過程中首要考慮因素，由于建筑工程設(shè)計包含的內(nèi)容范圍較廣，加上施工材料自身力學(xué)特征、荷載組合等內(nèi)容都會對整體結(jié)構(gòu)的安全性造成影響，因此在BIM設(shè)計應(yīng)用過程中設(shè)計人員需要面對各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)參數(shù)。除此之外，由于BIM模型的本質(zhì)是物理模型、建筑結(jié)構(gòu)分析模型以及施工圖文的完全數(shù)據(jù)模型，在實際設(shè)計過程中只有采用完全符合標準或者相對較為簡單結(jié)構(gòu)構(gòu)件才能實現(xiàn)上述多種數(shù)據(jù)模型之間的雙向?qū)?，一旦建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)建在整體設(shè)上沒有達到相關(guān)規(guī)范要求，勢必會導(dǎo)致其計算過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況?；诖?，在BIM技術(shù)的實踐應(yīng)用過程中需要設(shè)計人員密切關(guān)注這一問題，不斷優(yōu)化物理模型和結(jié)構(gòu)分析模型之間的雙向?qū)訂栴}，促進整體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的提升。

3、BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用探析

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計作為一項系統(tǒng)的作業(yè)內(nèi)容，在實際工作過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)資料的科學(xué)劃分整合是建筑工程設(shè)計人員最為關(guān)心的問題之一。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以將這一問題進行科學(xué)的解決，針對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)信息進行有效的存儲。

3.1 BIM技術(shù)在實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計可視化中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中都是通過CAD軟件進行相關(guān)結(jié)構(gòu)圖紙的繪制工作，這種工作模式下的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程很難直觀的將建筑結(jié)構(gòu)信息呈現(xiàn)出來，在一定程度上阻礙著用戶獲取信息的效率。而基于BIM技術(shù)應(yīng)用下的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在初期階段就是通過建立三維實體結(jié)構(gòu)模型進行設(shè)計，借助直觀的建筑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，可以幫助不同用戶從不同角度獲取建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息，對建筑構(gòu)件的基本信息和功能布局有一個全面的了解。在大型建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，設(shè)計人員會通過動態(tài)演示的方式，幫助用戶直觀的對建筑結(jié)構(gòu)各部位信息進行觀測，便于設(shè)計人員選擇出最佳設(shè)計方案，并及時的發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，從而不斷優(yōu)化和提升結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性。

3.2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計中的應(yīng)用

基于BIM技術(shù)應(yīng)用下的建筑模型自身就是一個包含所有設(shè)計元素及信息的數(shù)據(jù)庫，依托先進的信息技術(shù)支撐，建筑結(jié)構(gòu)的模型設(shè)計中各項數(shù)據(jù)參數(shù)都是緊密相連的，且具有自動關(guān)聯(lián)和修正的功能。在設(shè)計應(yīng)用過程中，設(shè)計人員可以通過該數(shù)據(jù)庫中的信息資源實現(xiàn)對建筑工程結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建工作，同時在設(shè)計過程中對不同的參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)整，從而確保 BIM 系統(tǒng)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中可以及時的更新數(shù)據(jù)庫信息。BIM 技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的最突出優(yōu)勢在于其可以實現(xiàn)高質(zhì)量、高安全性和可靠性的設(shè)計信息錄入和輸出功能，科學(xué)化匹配對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，這對于提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量有著重要的促進作用。

3.3 BIM 技術(shù)在建筑構(gòu)件設(shè)計中的應(yīng)用

針對現(xiàn)澆混凝土的工程結(jié)構(gòu)，在實際設(shè)計過程中需要設(shè)計人員對建筑工程中的管線走向以及建筑物的基本功能要求進行全面的考慮，科學(xué)預(yù)防各建筑結(jié)構(gòu)之間的沖突問題;而在預(yù)制裝配式建筑設(shè)計過程中，設(shè)計人員還需要綜合考慮各預(yù)制部件之間的節(jié)點和連接關(guān)系。基于此，在設(shè)計環(huán)節(jié)工作人員可以利用 BIM 技術(shù)對其平面圖紙進行有效的轉(zhuǎn)換，能夠及時發(fā)現(xiàn)具體結(jié)構(gòu)在整體設(shè)計中可能存在的問題，從而科學(xué)優(yōu)化設(shè)計工作，最終使建筑工程結(jié)構(gòu)達到相關(guān)建筑標準設(shè)計要求。

3.4 BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

隨著我國建筑工程項目的不斷增加和發(fā)展，各種現(xiàn)代化新型的建筑材料和結(jié)構(gòu)模型也迎來了全新的突破，尤其是鋼結(jié)構(gòu)，在大跨度及大空間建筑場景中應(yīng)用也逐步的增多，許多復(fù)雜的結(jié)構(gòu)都采用了鋼結(jié)構(gòu)加以實現(xiàn)?；诖?，BIM 技術(shù)也有助于相關(guān)設(shè)計人員對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計進行建模處理，輔助解決實際施工過程中可能出現(xiàn)的連接問題和應(yīng)用問題。例如，針對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的加強件問題，需要設(shè)計人員先對工程結(jié)構(gòu)進行整體設(shè)計，然后在此基礎(chǔ)上對加強件在工程項目中的具體應(yīng)用進行建模分析，借助 BIM 技術(shù)的應(yīng)用對整個過程進行還原和控制，從而更加直觀的凸顯出鋼結(jié)構(gòu)加強件的作用和效果。

結(jié)語：

綜上所述，BIM技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有很大的益處，能夠幫助優(yōu)化建筑工程的設(shè)計，給建筑施工提供更高的施工效率，還在一定程度上能夠保證建筑的質(zhì)量和安全上的問題，在社會各界和相關(guān)領(lǐng)域的幫助下會有更大的價值會被發(fā)掘出來。

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