武松潔

（北京中聯(lián)環(huán)建文建筑設(shè)計(jì)有限公司 北京 100101）

摘要：城市建設(shè)發(fā)展中的亮點(diǎn)便是建筑工程的建設(shè)，在一個(gè)城市的建筑群體中，有富含現(xiàn)代元素、國(guó)際元素的新型建筑，有傳承古老元素、追尋古代特色的仿古建筑，有高聳如云的高層建筑，有節(jié)約空間的地下建筑，這些人們所看到的一個(gè)個(gè)宏偉的建筑，都離不開(kāi)最初的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這項(xiàng)重要工作，在現(xiàn)今的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員通用的一款軟件便是BIM軟件，這款軟件是對(duì)所建造物進(jìn)行三維模擬的關(guān)鍵軟件，也就是基于數(shù)據(jù)化的BIM技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)涵蓋了可模擬、可出圖等八大方面的優(yōu)點(diǎn)，在下文中就對(duì)這項(xiàng)技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用展開(kāi)分析，以供參考。

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

引言

BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中具有相當(dāng)廣泛的用途，比如說(shuō)，施工人員常用的施工圖紙只是采用線條的形式對(duì)每一個(gè)建造構(gòu)建的平面表達(dá)，像現(xiàn)今社會(huì)這種形形色色、復(fù)雜各異的造型如果但是靠平面表達(dá)來(lái)進(jìn)行人工想象的形式肯定是不夠用的，所以在這種情況下就可以采用BIM技術(shù)將各項(xiàng)數(shù)據(jù)擬建成一副三維的效果圖，既方便了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)工作，也對(duì)施工單位的施工開(kāi)展構(gòu)成了很大的幫助。下文首先介紹了BIM技術(shù)的基本特點(diǎn)，然后對(duì)具體應(yīng)用做出分析。

1 BIM技術(shù)基本概述

1.1基本特點(diǎn)分析

BIM技術(shù)是將與建筑設(shè)計(jì)相關(guān)的各方面的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信息化的模擬，是對(duì)計(jì)算機(jī)及數(shù)字信息化技術(shù)的融合應(yīng)用。現(xiàn)今一個(gè)建筑工程項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)中都需要用到BIM技術(shù)，首先是借助BIM技術(shù)幫助設(shè)計(jì)師完成建筑的設(shè)計(jì)工作，其次是借助BIM技術(shù)幫助建造師完成數(shù)據(jù)信息的造價(jià)工作，然后是借助BIM技術(shù)幫助設(shè)計(jì)單位、施工單位與客戶(hù)之間實(shí)現(xiàn)有效的溝通，避免在后期的施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更、施工變更的事件，進(jìn)而避免了錯(cuò)誤的發(fā)生率、避免重復(fù)勞力事件，節(jié)約施工成本和縮短施工時(shí)間。現(xiàn)今的BIM技術(shù)已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了3D、4D乃至是5D的數(shù)據(jù)建模，未來(lái)還有可能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多維建模，在數(shù)據(jù)建模過(guò)程中，可以集合有關(guān)工程的產(chǎn)品信息和專(zhuān)業(yè)信息，其中還包括非構(gòu)件對(duì)象，如環(huán)境和運(yùn)維要求等狀態(tài)信息，使用這些高度細(xì)化的信息都有利于完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

1.2技術(shù)難點(diǎn)分析

當(dāng)然，BIM技術(shù)的發(fā)展和使用也并非是十分順利和一勞永逸的，在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中也會(huì)出現(xiàn)大大小小的問(wèn)題，這就對(duì)后期的成果作品產(chǎn)生了一些影響，關(guān)于技術(shù)實(shí)施的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先是BIM技術(shù)至今仍有不成熟、還在不斷摸索的東西，比方說(shuō)BIM技術(shù)的應(yīng)用尚沒(méi)有完善的體系標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，在應(yīng)用規(guī)范上也是沒(méi)有完善且具有權(quán)威性的，所以因?yàn)檫@些不完善、不統(tǒng)一的問(wèn)題使得BIM技術(shù)在信息交換時(shí)出現(xiàn)了很多兼容性的問(wèn)題；其次是雖然BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)有很大的幫助，但是從時(shí)間方面考慮的話(huà)，這種設(shè)計(jì)方式所花費(fèi)的時(shí)間比傳統(tǒng)施工圖紙的設(shè)計(jì)時(shí)間要多很多；然后是因?yàn)椴捎肂IM技術(shù)時(shí)，不同的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)采用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也是不同的，這就使得建筑結(jié)構(gòu)的在設(shè)計(jì)交付時(shí)會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題；最后是目前我國(guó)在BIM技術(shù)的應(yīng)用中沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的準(zhǔn)則，所以很多時(shí)候沒(méi)有強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)要求，在一些建筑的設(shè)計(jì)中國(guó)沒(méi)有強(qiáng)制進(jìn)行BIM的技術(shù)管理，許多的設(shè)計(jì)院也都是先經(jīng)過(guò)二維的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，然后再利用BIM軟件進(jìn)行翻版，所以若是討論BIM技術(shù)對(duì)工程最終帶來(lái)的收益的話(huà)，目前是無(wú)法確定的。

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

2.1 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)和場(chǎng)地分析工作中的使用

建筑所在地的地質(zhì)情況、水文情況等環(huán)境情況都會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性產(chǎn)生影響，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工作當(dāng)中將地理信息系統(tǒng)和BIM技術(shù)結(jié)合使用，能夠在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境當(dāng)中制作虛擬工程模型，從而能夠全方位、多層次地分析建筑工程所在地的環(huán)境特征以及其他條件，保證建筑建設(shè)地點(diǎn)的合理性，從而為建筑結(jié)構(gòu)和建筑所在地的有效適應(yīng)性打下基礎(chǔ)，為整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作合理性提供保證。

2.2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)性能分析當(dāng)中的使用情祝

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作并不是單純地將建筑的各個(gè)部分排列到一起，而是需要采取專(zhuān)業(yè)措施將建筑的各個(gè)部分進(jìn)行有機(jī)組合，保證整個(gè)建筑的整體性，為整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性、穩(wěn)定性以及安全性提供保證，使建筑的各項(xiàng)性能都能滿(mǎn)足國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)分析，傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)性能分析需要耗費(fèi)企業(yè)大量的人力、物力、財(cái)力，并且使用傳統(tǒng)方法獲得的分析結(jié)果的誤差較大，從而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)性能的可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該合理使用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑性能分析，通過(guò)計(jì)算機(jī)建立相應(yīng)的虛擬模型，然后將建立的模型的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到相應(yīng)的軟件當(dāng)中，就能夠高質(zhì)量的完成分析工作，工作人員可以根據(jù)分析結(jié)果來(lái)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行更正，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量提供保證。BIM技術(shù)對(duì)建造前期各專(zhuān)業(yè)的模擬，可以快速直觀的發(fā)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)的沖突問(wèn)題。如下圖的建筑與結(jié)構(gòu)沖突案例：西立面三層部分外窗，與三層結(jié)構(gòu)圖梁出現(xiàn)交錯(cuò)情況，無(wú)法開(kāi)啟和使用，與設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)后，取消此處外窗。

2.3 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同當(dāng)中的使用情祝

設(shè)計(jì)人員通過(guò)使用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程數(shù)據(jù)的交流共享，這包含以下兩個(gè)主要方面：其一，使用建筑工程中間數(shù)據(jù)文件，完成異地不同設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模型設(shè)計(jì)時(shí)需要的相應(yīng)數(shù)據(jù)和信息；其二，為了保證BIM技術(shù)應(yīng)用的有效性，設(shè)計(jì)人員可以建立中性數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)不同專(zhuān)業(yè)間的數(shù)據(jù)傳遞和共享，將建筑工程項(xiàng)目當(dāng)中的各個(gè)專(zhuān)業(yè)有效地結(jié)合到一起，設(shè)計(jì)人員能夠同時(shí)使用同一的處理平臺(tái)進(jìn)行規(guī)范的數(shù)據(jù)處理，保證信息系統(tǒng)內(nèi)部的暢通性。BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的交流和共享，在此基礎(chǔ)上上能夠?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供保證。

2.4 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)建模當(dāng)中的使用情況

根據(jù)調(diào)查，我國(guó)目前的建筑工程中會(huì)有較大數(shù)量的大跨度建筑物，大跨度建筑物的結(jié)構(gòu)形式主要是鋼結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建模時(shí)工作人員應(yīng)該著重處理好結(jié)構(gòu)連接、加強(qiáng)布置等多個(gè)方面的難點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中需要涉及到梁柱連接、梁梁連接等多種連接形式，所以在設(shè)計(jì)中往往需要根據(jù)梁的高度，來(lái)將各個(gè)連接件進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)并將其參數(shù)化。在實(shí)際建筑工程當(dāng)中使用BIM技術(shù)能夠利用參數(shù)共享，有效控制螺栓的數(shù)量和間距，設(shè)計(jì)人員只需要對(duì)BIM系統(tǒng)中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)就能夠形成新的連接部件，設(shè)計(jì)人員只需要繪制出加強(qiáng)件、連接件的大樣圖便能加強(qiáng)這兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)質(zhì)量，鋼結(jié)構(gòu)施工人員只需要對(duì)相應(yīng)位置設(shè)計(jì)進(jìn)行參考，就能夠準(zhǔn)確地確定加強(qiáng)件、連接件的位置，為鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量提供保證。

2.5 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)可視化工作當(dāng)中的使用情況

在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員主要使用CAD進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖，這種方式不能給用戶(hù)提供詳細(xì)的建筑結(jié)構(gòu)信息。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初始階段使用BIM技術(shù)就能夠建立出實(shí)體的建筑結(jié)構(gòu)模型，為用戶(hù)準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)和理解建筑結(jié)構(gòu)提供保證。如圖1所示為可視化劃分示例，大多數(shù)建筑工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作都可以使用BIM技術(shù)來(lái)完成，BIM技術(shù)的使用能夠進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)演示，能夠使用戶(hù)更加直觀地觀測(cè)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的各種參數(shù)，為設(shè)計(jì)單位建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)化選擇提供方法。并且設(shè)計(jì)單位還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中存在的問(wèn)題，并且積極采取措施進(jìn)行解決。

3 BIM技術(shù)的未來(lái)

BIM的未來(lái)需要時(shí)間的磨合。聯(lián)合國(guó)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)在2030年中國(guó)城市總?cè)丝跁?huì)超過(guò)10億。為了實(shí)現(xiàn)中國(guó)人的城市夢(mèng)，國(guó)家將必須建造大規(guī)模的城市空間、運(yùn)輸系統(tǒng)、道路網(wǎng)和解決隨之帶來(lái)的能源危機(jī)。先進(jìn)的BIM理念和解決方案是中國(guó)建筑行業(yè)的高效手段，BIM將面臨新的挑戰(zhàn)，BIM將同國(guó)內(nèi)的建筑市場(chǎng)特色相結(jié)合，滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)建筑市場(chǎng)的需求。

結(jié)束語(yǔ)

目前，BIM技術(shù)在我國(guó)建筑行業(yè)中的發(fā)展還是相當(dāng)迅速的，此項(xiàng)技術(shù)目前正在逐漸成熟、逐步完善，慢慢地推動(dòng)著我國(guó)建筑行業(yè)在現(xiàn)代化方面的進(jìn)程發(fā)展，在此項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)實(shí)的使用階段中，還會(huì)存在一些使用上的問(wèn)題，這就要求使用人員也要不斷提升自身的知識(shí)水平，勇于解決其中的難題，在推廣BIM技術(shù)的同時(shí)，也要提升BIM技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，進(jìn)而逐步提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作質(zhì)量。

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