BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

唐貞付

滁州市建筑勘察設(shè)計(jì)院 安徽 滁州 239000

引言

BIM是建筑信息模型的縮寫(xiě)，同時(shí)也是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新型建筑設(shè)計(jì)模式。這種設(shè)計(jì)模式在實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中首先獲得建筑工程項(xiàng)目中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，依據(jù)數(shù)據(jù)信息建立起直觀性較強(qiáng)的三維模型，使得建筑設(shè)計(jì)能夠得到良好的表現(xiàn)，從而使得建筑設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)效果能夠更加直觀、準(zhǔn)確的表現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)防范相比，BIM技術(shù)本身具有信息完整性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性較強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。本文將從BIM技術(shù)的相關(guān)優(yōu)勢(shì)入手，對(duì)其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用情況進(jìn)行分析。

1 BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

我國(guó)建筑行業(yè)在近些年呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展需求。面對(duì)也來(lái)越復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，越來(lái)越多樣化的建筑形式，建筑工程在開(kāi)展設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及的信息也在不斷增多。建筑信息作為建筑企業(yè)在實(shí)際開(kāi)展工作過(guò)程中確保建筑工程能夠滿足實(shí)際需求的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行良好的利用，一方面可以有效確保工期，降低工程成本，另一方面還可以有效確保工程質(zhì)量，確保工程建設(shè)過(guò)程中的安全。因此，我國(guó)建筑行業(yè)在近些年的發(fā)展過(guò)程中積極強(qiáng)化了對(duì)建筑信息的利用。通過(guò)采取各種技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑信息的有效利用，從而確保工程建設(shè)工作順利進(jìn)行。其中，信息技術(shù)作為當(dāng)前發(fā)展較快的一種技術(shù)種類(lèi)，其在建筑工程設(shè)計(jì)方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際使用過(guò)程中取得了良好的效果，因此受到了建筑行業(yè)的廣泛青睞。但是，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，面對(duì)不斷增多的建筑信息和不斷復(fù)雜化的建筑設(shè)計(jì)要求，如何快速、準(zhǔn)確、高效地處理建筑工程中的各種信息，解決存在的各種復(fù)雜化問(wèn)題，控制建筑成本和建設(shè)周期，降低由于設(shè)計(jì)問(wèn)題造成的失誤和安全問(wèn)題，已經(jīng)成為當(dāng)前我國(guó)建筑行業(yè)研究的重要方向。因此，開(kāi)展對(duì)整個(gè)建筑工程設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)環(huán)節(jié)全面的信息管理已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑發(fā)展的主要內(nèi)容，同時(shí)也是BIM技術(shù)發(fā)展過(guò)程中較為關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。BIM技術(shù)從根本上而言，其主要貢獻(xiàn)是將建筑設(shè)計(jì)工作從二維模式發(fā)展到三維模式，使得建筑行業(yè)信息化程度得到提升，為建筑行業(yè)的發(fā)展確定了良好的發(fā)展方向。社會(huì)的發(fā)展正在不斷促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的進(jìn)步，而B(niǎo)IM技術(shù)作為應(yīng)運(yùn)而生的技術(shù)革命產(chǎn)物，必將在后續(xù)開(kāi)展工作過(guò)程中展現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力[1]。

2 BIM技術(shù)在開(kāi)展建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)優(yōu)勢(shì)分析

2.1 具有較強(qiáng)的可視化優(yōu)勢(shì)

從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，BIM技術(shù)具有較強(qiáng)的可視化優(yōu)勢(shì)。在以往開(kāi)展開(kāi)展建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般設(shè)計(jì)人員采用的是CAD技術(shù)來(lái)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的圖紙進(jìn)行繪制。這種傳統(tǒng)的繪制方法存在以下幾個(gè)弊端：首先，工作量較大。尤其是隨著建筑的復(fù)雜程度升高，涉及的工程信息量不斷增多，設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展圖紙繪制過(guò)程中需要花費(fèi)大量的時(shí)間對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查看、綜合、分析，才能開(kāi)展圖紙繪制。這個(gè)過(guò)程不僅花費(fèi)大量的時(shí)間，同時(shí)還需要大量的人員參與其中，一個(gè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤就會(huì)造成所有數(shù)據(jù)的變化，因此在準(zhǔn)確率等方面同樣存在一些不足支出。其次，直觀性不強(qiáng)。利用CAD技術(shù)繪制得到的圖紙是2D的，這種平面化的圖紙?jiān)谶M(jìn)行使用的過(guò)程中往往需要一定的立體想象能力，才能了解到圖紙想要呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)效果。因此直觀性較差。鑒于傳統(tǒng)圖紙繪制方法中存在的弊端，BIM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這種新型的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)本身具有較強(qiáng)的信息綜合能力和分析能力，其設(shè)計(jì)獲得的圖紙以3D進(jìn)行的方式呈現(xiàn)，因此具有較強(qiáng)的直觀性，可以將設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念和一些建筑結(jié)構(gòu)中的細(xì)節(jié)良好呈現(xiàn)，因此可以在實(shí)際使用過(guò)程中產(chǎn)生較高的效率。同時(shí)，由于其效率較高，可以極大地降低建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中圖紙繪制的工作量。使得建筑工程設(shè)計(jì)的效率較高，減少了人工的成本，有助于成本控制工作。

2.2 具有較好的信息協(xié)調(diào)能力

良好的信息協(xié)調(diào)能力是確保建筑工程能夠滿足客戶實(shí)際需求的重要基礎(chǔ)。在以往開(kāi)展建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于缺乏有效的信息協(xié)調(diào)性，在實(shí)際開(kāi)展工作過(guò)程中工程設(shè)計(jì)人員與客戶缺乏有效的溝通，因而無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息協(xié)調(diào)，造成設(shè)計(jì)獲得的相關(guān)方案無(wú)法滿足客戶的實(shí)際需求，有時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生各種糾紛。BIM技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)就是可以有效強(qiáng)化客戶與建筑工程設(shè)計(jì)人員之間的信息協(xié)調(diào)能力。建筑工程設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展市設(shè)計(jì)工作過(guò)程中可以充分考慮到客戶對(duì)建筑方案的實(shí)際需求，依據(jù)需求信息開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，使得設(shè)計(jì)效果更好。同時(shí)，這種良好的信息協(xié)調(diào)能力可以在數(shù)據(jù)之間建立起良好的管理。在建筑設(shè)計(jì)完成以后，如果出現(xiàn)問(wèn)題需要協(xié)調(diào)，只需要對(duì)其中一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行修改就可以實(shí)現(xiàn)整體的變化，從而降低以往由于視圖因素導(dǎo)致的一些數(shù)據(jù)變化而出現(xiàn)的差異和錯(cuò)誤。通過(guò)這種方式使得建筑工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性得到有效提升，確保建筑設(shè)計(jì)的效率和效果得到加強(qiáng)[2]。

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

3.1 有效提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可視化程度

在實(shí)際使用過(guò)程中，通過(guò)利用三維模型，可以使得建筑結(jié)構(gòu)更加直觀地展現(xiàn)給客戶。不同于傳統(tǒng)的CAD繪圖技術(shù)，該技術(shù)雖然可以在一定程度上表現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，例如尺寸，位置已經(jīng)建設(shè)要求等。但是由于是2D平面設(shè)計(jì)，其本身直觀性相對(duì)較差，在使用過(guò)程中需要通過(guò)一些空間想象來(lái)滿足實(shí)際使用需求，其使用效率往往無(wú)法提高。同時(shí)，由于直觀性較差，無(wú)法明顯地表現(xiàn)出設(shè)計(jì)過(guò)程中一些建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的問(wèn)題，因此使得建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案合理性和科學(xué)性無(wú)法得到有效保證。而B(niǎo)IM技術(shù)的使用則可以有效解決這一情況。通過(guò)該技術(shù)獲得的圖紙是一整套直觀的三維實(shí)體模型。在該模型中可以較為完善的體現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)的一些細(xì)節(jié)特點(diǎn)，同時(shí)也繼承了2D圖紙中可以表現(xiàn)各個(gè)結(jié)構(gòu)的尺寸、大小、位置等相關(guān)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)模型的查看，建筑工程的實(shí)際用戶可以從多個(gè)層面直觀地對(duì)建筑構(gòu)建信息、功能布局等有較為準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)和了解。隨著技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前一些BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)演示。在對(duì)客戶進(jìn)行介紹的過(guò)程中，可以為客戶從不同角度呈現(xiàn)出建筑方案建設(shè)完成以后的效果。使得用戶可以更加便捷地感受到建筑結(jié)構(gòu)中的各項(xiàng)參數(shù)，從而使設(shè)計(jì)工作者能夠在設(shè)計(jì)過(guò)程中滿足客戶的實(shí)際需求，解決設(shè)計(jì)方案中存在的一些缺陷和問(wèn)題，幫助建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體質(zhì)量得到提升，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

3.2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的模擬化研究

首先，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作實(shí)際開(kāi)展工作中，通過(guò)利用BIM技術(shù)，可以依照已經(jīng)自定的設(shè)計(jì)方案對(duì)實(shí)際施工作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬和計(jì)算。這主要是由于BIM技術(shù)本身具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)計(jì)算能力和數(shù)據(jù)分析能力。通過(guò)對(duì)施工作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬，可以及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)展設(shè)計(jì)方案中的一些不合理問(wèn)題和存在的風(fēng)險(xiǎn)。以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員可以針對(duì)存在的問(wèn)題及時(shí)采取針對(duì)性較強(qiáng)的措施，從而實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的有效解決。例如，在對(duì)一些住宅小區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，一些設(shè)計(jì)人員可以利用BIM技術(shù)對(duì)其人員密度等情況進(jìn)行模擬，從而了解到不同建筑結(jié)構(gòu)能夠滿足的人員數(shù)量。然后將模擬結(jié)果同用戶要求的容納人數(shù)進(jìn)行對(duì)比，據(jù)此衡量是否需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整。此外，當(dāng)前BIM技術(shù)在不僅應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面，同時(shí)在建筑工程整體設(shè)計(jì)、工程施工技術(shù)配置以及工程施工管理過(guò)程中加以應(yīng)用。

當(dāng)前，在開(kāi)展建筑設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，一些體量較大的建筑工程的設(shè)計(jì)圖紙中往往存在很多重復(fù)性的結(jié)構(gòu)。這些重復(fù)性結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)會(huì)在很大程度上使得設(shè)計(jì)人員的工作量加大，設(shè)計(jì)效率下降，同時(shí)在開(kāi)展重復(fù)性工作過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。隨著B(niǎo)IM技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前在開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)利用該技術(shù)可以有效地將一些重復(fù)性的設(shè)計(jì)工作簡(jiǎn)化，使得設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作過(guò)程中承擔(dān)的工作量下降，設(shè)計(jì)效率不斷提升。例如，在對(duì)一些建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間建模設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以將一些重復(fù)性結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編寫(xiě)，在獲得的設(shè)計(jì)圖紙中相關(guān)結(jié)構(gòu)就可以呈現(xiàn)。這種方式不僅使得設(shè)計(jì)效率大大提升，同時(shí)降低由于人為因素產(chǎn)生的諸多錯(cuò)誤，從而確保設(shè)計(jì)圖紙具有較高的精密性。在利用BIM技術(shù)完成設(shè)計(jì)工作以后，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要對(duì)各項(xiàng)結(jié)構(gòu)信息的數(shù)據(jù)和其在三維模型中呈現(xiàn)的實(shí)際情況及逆行檢查，從而確定設(shè)計(jì)方案具有較強(qiáng)的合理性。

3.3 應(yīng)用于建筑空間設(shè)計(jì)工作

二維的平面設(shè)計(jì)雖然可以在一定程度上呈現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)，但是由于其直觀性相對(duì)較弱，在實(shí)際使用過(guò)程中往往會(huì)存在很多問(wèn)題。因此，在實(shí)際開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要及逆行平面設(shè)計(jì)，同時(shí)還要進(jìn)行立體設(shè)計(jì)工作。在以往開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，大部分方法職能獲得平面結(jié)構(gòu)，而很難實(shí)現(xiàn)三維立體結(jié)構(gòu)分析。而B(niǎo)IM技術(shù)則有效的彌補(bǔ)了這一問(wèn)題。其通過(guò)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的利用，可以將通過(guò)虛擬模型的方式呈現(xiàn)出建筑各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息和建筑整體布局。這種三維立體模型在很大程度上可以將設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念以及設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)完美地表現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)對(duì)三維立體模型的有效利用，可以使得設(shè)計(jì)工作者及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案中存在的一些問(wèn)題，從而及時(shí)加以?xún)?yōu)化改進(jìn)，確保方案的合理性。例如，在實(shí)際開(kāi)展設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，一些建筑的空間距離和形狀參數(shù)等數(shù)據(jù)都決定著具體施工方案的設(shè)計(jì)，而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)防范無(wú)法準(zhǔn)確清晰地將相關(guān)數(shù)據(jù)信息表現(xiàn)出來(lái)，而通過(guò)使用BIM技術(shù)可以將各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息通過(guò)模型呈現(xiàn)，從而確保建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案能夠完全滿足實(shí)際需求[3]。

3.4 BIM技術(shù)在綠色設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用研究

在近些年的發(fā)展過(guò)程中，建筑行業(yè)的從業(yè)者相繼采取各種方法降低建筑工程的能耗和對(duì)環(huán)境造成的影響。設(shè)計(jì)工作作為開(kāi)展建筑工作的基礎(chǔ)，其對(duì)于建筑施工過(guò)程中產(chǎn)生的能耗和污染同樣起著決定性作用。我國(guó)建筑行業(yè)在一段時(shí)間的發(fā)展時(shí)期對(duì)于經(jīng)濟(jì)效益的重視程度相對(duì)較高，因此在實(shí)際開(kāi)展設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，更加重視工期和成本控制方面的內(nèi)容。與傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)理念不同，BIM技術(shù)對(duì)于建筑的環(huán)境友好程度重視程度相對(duì)較高。同時(shí)，由于BIM本身具有的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際開(kāi)展設(shè)計(jì)工作過(guò)程中通過(guò)有效的計(jì)算和模擬，可以準(zhǔn)確地預(yù)估到建筑在實(shí)際開(kāi)展建設(shè)和后續(xù)使用過(guò)程中產(chǎn)生的能耗和對(duì)環(huán)境的影響程度。在利用BIM技術(shù)及逆行設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般設(shè)計(jì)人員會(huì)從不同的角度設(shè)計(jì)出多種方案，而工程人員可以對(duì)其進(jìn)行比較，選擇最佳的節(jié)能方案，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案環(huán)境友好程度的提升。具體而言，BIM技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程中要依據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r，選擇一些清潔能源。同時(shí)依據(jù)建筑使用者的實(shí)際需求，選擇一些節(jié)水設(shè)備和水資源重復(fù)利用設(shè)備。通過(guò)這種方式可以在滿足建筑使用者實(shí)際需求的同時(shí)降低能耗，避免建筑在后續(xù)使用過(guò)程中進(jìn)行二次改造，從而實(shí)現(xiàn)工程成本的降低。

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新型設(shè)計(jì)技術(shù)。由于其具有不同于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際使用過(guò)程中表現(xiàn)出良好的設(shè)計(jì)效果，極大地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中存在的各項(xiàng)不足之處，提高了設(shè)計(jì)效率，降低了工作量，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。