易靖

（湖南順天建設(shè)集團）

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

易靖

（湖南順天建設(shè)集團）

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系到其建設(shè)質(zhì)量，建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)周期、影響范圍廣和生產(chǎn)規(guī)模大，因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計會對建筑的最終產(chǎn)品質(zhì)量造成比較大的影響。作為設(shè)計單位，為了提高建筑的設(shè)計質(zhì)量，可引用BIM技術(shù)，提高其設(shè)計水平，保證建筑設(shè)計的安全性、穩(wěn)定性，滿足當前用戶的多元化要求。本文對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的引用進行深入分析，供相關(guān)人士參考。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；BIM技術(shù)；具體應(yīng)用

1 引言

當前BIM的軟件產(chǎn)品會受到BIM技術(shù)的影響，相關(guān)的設(shè)計思想和應(yīng)用不斷完善和提高，實現(xiàn)了不同專業(yè)之間的信息交流與溝通，對于工程建設(shè)中的專業(yè)合作和調(diào)度十分有利，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以有效分析不同用戶的多元化需求，并進行工程選址、模型建立等工作，幫助設(shè)計師了解設(shè)計方案的合理性。BIM技術(shù)的可視化數(shù)字模型還可以幫助用戶進行建筑結(jié)構(gòu)的模擬和分析，便于施工單位更好地了解設(shè)計師的意圖和想法，提高了建筑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

2 BIM技術(shù)的特點

所謂BIM，是指建筑信息模型，該技術(shù)隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展不斷成熟趨于完善，當前BIM技術(shù)已經(jīng)被運用于各個項目的運作過程中，對于建筑工程建設(shè)起到了促進作用。BIM技術(shù)可以通過建立計算機模擬三維模型，將工程建設(shè)從二維模型轉(zhuǎn)換為三維模型，并應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)建立和建筑工程實際情況相符的信息庫，如圖1所示。在建立信息數(shù)據(jù)庫的過程中，可以獲得有關(guān)工程的集合信息和專業(yè)信息，甚至包括非構(gòu)件對象，如空間和運行行為等狀態(tài)信息，這些信息的獲得都有利于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

圖1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的BIM模型示意圖

3 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)與場地分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性不僅僅體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定安全，還和建筑工程施工現(xiàn)場的環(huán)境以及地質(zhì)條件息息相關(guān)。BIM系統(tǒng)可以和地理信息系統(tǒng)連接在一起，對建筑工程場地進行模擬，建立建筑工程模型，如圖2所示，對建筑場地的特點、條件進行全面分析，選擇出建筑最佳的建設(shè)地點，使得建筑結(jié)構(gòu)和場地的適應(yīng)性達到最佳。

圖2 BIM技術(shù)建筑工程模型建立示意圖

3.2 應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)性能分析

所謂的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅僅是對局部進行簡單的設(shè)置排列，而是要保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性、牢固性符合建筑質(zhì)量要求。在傳統(tǒng)的分析工作中，對于建筑結(jié)構(gòu)功能的分析工作需要大量的人力且要耗費很長時間完成，且分析結(jié)果會存在誤差。BIM技術(shù)具有性能分析軟件，只需要將BIM模型的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到軟件中，即可實現(xiàn)分析過程。若發(fā)現(xiàn)當前建筑設(shè)計中存在的不足之處，立即進行更改，有效提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。

3.3 應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)同

在BIM模型中，建筑工程的數(shù)據(jù)信息是不斷更新和增多，為了保證設(shè)計質(zhì)量，需要對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和共享，在這一過程中，需要注意以下兩個方面：①可以借助中間數(shù)據(jù)文件滿足異地不同設(shè)計軟件的模型設(shè)計需求，為其提供必要的數(shù)據(jù)信息；②對中型數(shù)據(jù)庫進行合理設(shè)置，保證不同專業(yè)之間的數(shù)據(jù)交流沒有任何障礙，這樣也可以將不同專業(yè)如水暖、土建、裝飾等之間的設(shè)計內(nèi)容融為一體，借助統(tǒng)一的平臺對其進行處理分析，保證了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的協(xié)調(diào)性。

3.4 應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的建模

當前鋼結(jié)構(gòu)成為了大跨度建筑物中的重要結(jié)構(gòu)形式，但是在建模過程中通常會遇到結(jié)構(gòu)鏈接以及加強件布置等多個問題，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中還會涉及梁柱連接、梁梁鉸接、梁梁剛接等不同的連接形式。因此，在設(shè)計過程中，需要依據(jù)梁的具體高度，將各個連接件進行具有針對性的設(shè)計，并使其參數(shù)化。將BIM系統(tǒng)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的建模，優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾個方面：可以實現(xiàn)參數(shù)共享，并且可以對螺栓的數(shù)量以及間距等進行控制，作為設(shè)計人員，只需要調(diào)整參數(shù)即可實現(xiàn)新的連接件的設(shè)計制作，在加強件、連接件設(shè)計中，設(shè)計人員只需要劃出基本的大樣，并在鋼結(jié)構(gòu)施工中，工作人員只需要根據(jù)對應(yīng)部位的設(shè)計就可以完成對加強件、連接件的準確定位。

4 BIM在結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用中的難點

在應(yīng)用BIM技術(shù)時，也會存在一些問題，這些問題或多或少都會隨BIM技術(shù)的應(yīng)用效果造成一定的影響，詳細如下：①沒有標準體系作為參考，因為BIM技術(shù)的應(yīng)用還處于探索階段，還沒有針對其應(yīng)用出臺應(yīng)用規(guī)范等，由于BIM技術(shù)的應(yīng)用中最為重要的是信息的交換，因此BIM規(guī)范標準和軟件之間的協(xié)調(diào)性是非常重要的；②法律責任問題，具體體現(xiàn)在BIM技術(shù)在使用過程中的合法性和有效性，參數(shù)的傳遞也會涉及到產(chǎn)權(quán)以及責任問題，建立模型和傳統(tǒng)技術(shù)的內(nèi)容具有相似性；③應(yīng)用和交付問題，在設(shè)計過程中的不同階段，BIM技術(shù)設(shè)計的深度和涉及的內(nèi)容也會有所不同，設(shè)計標準也有所差異；④BIM的技術(shù)缺陷，因為當前BIM技術(shù)還處于推廣階段，推廣中存在的問題有采用國外的軟件，本土化水平不高，對于工作人員的工作能力要求也更為嚴格，軟件中的各個模塊連接也不完善，數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)傳遞程度比較低；⑤使用成本比較高，需要對技術(shù)人員以及設(shè)備等投入大量的資金，保證設(shè)備以及軟件的先進性；⑥BIM技術(shù)的存檔，存檔對于硬件的配置要求比較高，需要提高其配置水平，這樣就會增加成本，因此，BIM技術(shù)文檔存儲問題的解決勢在必行。

5 BIM在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的處理辦法

5.1 建立完整的項目樣板

項目樣板是設(shè)計工作的基礎(chǔ)所在，項目樣板的主要內(nèi)容有有限的標準化處理的各種族、線型、字體、符號和表達方式。在BIM技術(shù)中需要形成一個質(zhì)量較優(yōu)的樣板，這樣就能夠減少工作量，避免工作內(nèi)容的重復(fù)，提高設(shè)計效率。

5.2 設(shè)計符合要求的結(jié)構(gòu)構(gòu)件

結(jié)構(gòu)設(shè)計中涉及的構(gòu)件類型有基礎(chǔ)、柱、墻、梁、樓板和樓梯等，這些構(gòu)件就施工類型來說可以將其分為三類，即預(yù)制構(gòu)件、現(xiàn)澆構(gòu)件以及鋼結(jié)構(gòu)工件。這時可以以建筑的主要設(shè)計形式為參考標準對這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行設(shè)計。當前，現(xiàn)澆構(gòu)件是在建筑工程中比較常見的結(jié)構(gòu)類型，且選擇其設(shè)計方案時，設(shè)計師一般會依據(jù)建筑工程的設(shè)計要求以及建設(shè)目標進行選擇，從而避免結(jié)構(gòu)構(gòu)件中多個因素之間的相互矛盾。

5.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的平法表示

在鋼筋混凝土施工圖的繪制過程中一般采用的是平面方法表示其內(nèi)容，且會在圖紙上采用比較顯著的標志進行標識，施工人員就可以通過這些標志比較直觀地辨別和了解施工圖紙的相關(guān)內(nèi)容，也可以將其轉(zhuǎn)化為樣圖。BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以使平面表示法的內(nèi)容更加多元化，且展示的途徑更多，BIM模型的建立也能夠使得關(guān)鍵數(shù)據(jù)以及核心信息的獲取更為簡便，可以很好地滿足施工時間以及放樣的要求。

5.4 BIM模型分析

BIM中應(yīng)用范圍比較廣泛的軟件有Revit和PKPM，Revit著重于BIM模型的建立，但是PKPM的使用保證了結(jié)構(gòu)受力的平衡，且能夠和相關(guān)規(guī)范標準緊密關(guān)聯(lián)。但是這兩種軟件在進行數(shù)據(jù)交換過程中還是存在一定的問題，如數(shù)據(jù)交換需要借助第三方軟件完成，只有這樣才能夠使得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為通用格式。

6 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)發(fā)展比較迅速，技術(shù)日益成熟，這對結(jié)構(gòu)設(shè)計有著重大的影響。當前在應(yīng)用BIM技術(shù)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，會遇到一些問題，如人為因素導(dǎo)致設(shè)計不合理，因此，需要加強提高工作人員的專業(yè)素質(zhì)，提高其綜合能力，熟練掌握BIM技術(shù)的操作原理和應(yīng)用，在保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的技術(shù)上高效完成建筑工程的設(shè)計工作，從而保證建筑結(jié)構(gòu)的科學性、安全性和穩(wěn)定性。

[1]張利偉.基于BIM技術(shù)的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（16）：82.

[2]黃吉鋒，張漢義，聶祺.BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件中的應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2011（04）：58～62.

[3]李華峰，崔建華，甘明，等.BIM技術(shù)在紹興體育場開合結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑結(jié)構(gòu)，2013（17）：89.

[4]白際盟.基于BIM的可視化技術(shù)在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2015，42（6）：10～12.

TU318

A

1673-0038（2015）52-0097-02

收稿日期：2015-12-11

易靖（1985-），男，工程師，本科，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。