段 陽 萍

(容海川城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計有限公司，山西 太原 030027)

近年來，復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)形式逐步增多，建筑業(yè)的設(shè)計模式受到了巨大的沖擊。但是，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，信息化對建筑業(yè)帶來了革命性的影響。BIM作為當前建筑行業(yè)最新興的技術(shù)之一，傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法在現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)設(shè)計上捉襟見肘時，將整個設(shè)計理念更加完整地通過三維模型表現(xiàn)出來，推動了建筑行業(yè)從CAD的二維向BIM三維的技術(shù)演變[1]。因此，對BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用探究意義重大。

1 BIM技術(shù)及其特征

1.1 BIM技術(shù)

BIM(Building Information Modeling)，又叫“建筑信息模型”。具體來說，BIM技術(shù)既是一項應(yīng)用于設(shè)施全生命周期的3D數(shù)字化技術(shù)，又是一種應(yīng)用于工程設(shè)計建造管理的數(shù)據(jù)化工具[2]。BIM以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過數(shù)字信息仿真模型模擬建筑物所具有的真實信息，使整個建筑工程以立體的形式展現(xiàn)在人們面前，作為項目決策的基礎(chǔ)和共享信息的資源。

1.2 BIM技術(shù)的特性

BIM技術(shù)具有如下特征[3]：

1)操作可視化。對于建筑行業(yè)來說，在傳統(tǒng)的CAD技術(shù)下，設(shè)計院只能交2D的圖紙。而BIM技術(shù)的出現(xiàn)為實現(xiàn)可視化的操作開辟了道路，使項目設(shè)計、建造等過程中的溝通、決策等，以及如溫度、通風性等信息都在可視化的狀態(tài)下進行，從而有利于降低成本、提高效率和工程質(zhì)量。

2)信息的協(xié)調(diào)性。業(yè)主及施工、設(shè)計單位都需要做協(xié)調(diào)及相配合的工作。BIM技術(shù)一方面可在數(shù)據(jù)之間創(chuàng)建實時的關(guān)聯(lián)性，以致在建立信息化建筑模型設(shè)計的成果后，無論對模型中數(shù)據(jù)做何更改，都會立即在其他相關(guān)地方顯示，從而避免了不同視圖間的差異現(xiàn)象，提高了工作效率，保證了工程質(zhì)量。另一方面，BIM技術(shù)可在各個構(gòu)件實體之間，實現(xiàn)關(guān)聯(lián)性顯示和智能互動。如，門窗都是建立在墻的基礎(chǔ)上，如果把模型中的墻刪掉，墻上的門窗也會立即被刪除等。這種關(guān)聯(lián)顯示、智能互動表明了BIM技術(shù)能夠使模型中的各個構(gòu)件之間具有良好的協(xié)調(diào)性。

3)信息的完備性。BIM是設(shè)施物理特征和功能特性信息的數(shù)字表達，其包括完整的工程信息的描述，且其所有信息都是用數(shù)字化的形式保存在數(shù)據(jù)庫中。BIM信息的完備性主要體現(xiàn)在其可以把各個階段產(chǎn)生的信息都儲存起來，方便共享，進而支持可視化操作、優(yōu)化分析、模擬仿真等功能。

4)真實模擬性。表現(xiàn)為BIM可對設(shè)計上需要進行模擬的一些東西進行模擬實驗，也可根據(jù)施工組織設(shè)計模擬實際施工指導(dǎo)施工，還可在后期運營階段模擬日常緊急情況的處理方式等。也就是說，BIM還可模擬不能夠在真實世界中進行操作的事物，并進行對其優(yōu)化設(shè)計與施工。

2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的意義及主要功能

2.1 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的意義

目前，BIM的快速發(fā)展給建筑行業(yè)帶來了巨大的影響，其在建筑行業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的意義重大。首先，BIM技術(shù)可視化的特點可以讓設(shè)計師進行全方位思考，改變工作模式，大大提高建筑設(shè)計的效率，保證設(shè)計質(zhì)量。其次，利用BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性特點，使用同一模型數(shù)據(jù)，多專業(yè)協(xié)同工作，提高各專業(yè)間合作效率。第三，BIM技術(shù)信息的完備性讓各專業(yè)的信息有機的結(jié)合，可使施工人員看到包含整個項目的信息模型，進而有效的減少施工階段會出現(xiàn)的各種設(shè)計問題。第四，BIM真實模擬性的特點使設(shè)計人員可以根據(jù)模型模擬出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的真實實物反應(yīng)，促進設(shè)計人員進行逆性思維，進而優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要功能

首先，BIM技術(shù)具有設(shè)計數(shù)據(jù)信息化的功能。對比傳統(tǒng)設(shè)計模型，BIM技術(shù)的主要特點和重點關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)信息方面。建筑工程可以利用BIM技術(shù)進行大數(shù)據(jù)信息庫的建立，實現(xiàn)在工作人員需要建筑設(shè)計的某些信息時，能快速高效的完成對數(shù)據(jù)的搜尋，進而從間接上提升建筑設(shè)計的整體質(zhì)量與效率。

其次，BIM技術(shù)具有對設(shè)計圖紙可以更改的功能。BIM技術(shù)具有設(shè)計數(shù)據(jù)信息化的功能，以此為基礎(chǔ)，其能夠在圖紙設(shè)計時便獲取建筑工程詳盡的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，若在施工時發(fā)生不可解決的問題，便能快速根據(jù)修改數(shù)據(jù)完成變量數(shù)據(jù)進行修改，而更改后的信息數(shù)據(jù)將會在設(shè)計圖紙上進行標記，以便于設(shè)計人員讓結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足更高的設(shè)計需求，讓建筑結(jié)構(gòu)及質(zhì)量更加完善。

3 基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計流程特點

在整個建筑設(shè)計流程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是必不可少的一環(huán)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件中建立的模型是簡單的分析模型，無法在后期對其進行利用。而基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計流程有如下特點[4]：

1)實時共享基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?；贐IM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠幫助各專業(yè)之間在同一個數(shù)據(jù)庫中完成各自的工作內(nèi)容，不僅實現(xiàn)了各專業(yè)之間的實時數(shù)據(jù)同步，還能帶給設(shè)計師更加直觀和豐富的感受，有效的避免或解決了設(shè)計過程中各專業(yè)之間的設(shè)計沖突。2)優(yōu)化調(diào)整工作流程。在基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的每個設(shè)計階段，設(shè)計人員能提前進行相關(guān)的檢測與分析，還能根據(jù)實時模型對設(shè)計成果與質(zhì)量進行審核，進而促使優(yōu)化調(diào)整工作流程，以降低變更成本，減少錯誤，并使整個建筑的項目周期在合理的范圍內(nèi)縮短。3)完善并提高設(shè)計質(zhì)量。在基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計階段，二維視圖都能根據(jù)BIM模型自動精確生成，設(shè)計師不僅可以更加快捷、高效的解決碰撞、錯漏缺等問題，還可把主要的精力放在設(shè)計創(chuàng)意上，由此能大大提高設(shè)計質(zhì)量。

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

4.1 在建筑項目設(shè)計前期實地環(huán)境踏查階段的應(yīng)用

當建筑項目的地點確定之后，對建筑基地進行周邊環(huán)境考察是建筑項目設(shè)計的首要步驟。利用BIM技術(shù)操作可視化特點，可對建筑項目周邊的具體環(huán)境進行分析，使得設(shè)計人員能夠根據(jù)項目落址周邊地形地貌、自然地理等環(huán)境的實際情況，較為全面和直觀的對建筑結(jié)構(gòu)如何設(shè)計進行分析，并對建筑結(jié)構(gòu)的空間規(guī)劃進行調(diào)整，從而促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性。

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

BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計中，不僅能夠有效提高設(shè)計信息的輸出質(zhì)量及輸出效率，還能夠?qū)崿F(xiàn)BIM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的實時更新，推動建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計向數(shù)字化方向發(fā)展。也就是說，采用BIM技術(shù)，設(shè)計方可以在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程當中，建立一個包含所有關(guān)于建筑的數(shù)據(jù)信息的獨立的數(shù)據(jù)庫，讓所有參與設(shè)計的部門都能夠訪問此數(shù)據(jù)庫，并在設(shè)計的時候能夠?qū)Σ煌膮?shù)予以不同的約束，從而提高設(shè)計質(zhì)量及設(shè)計效率。

4.3 在建筑結(jié)構(gòu)建模中的應(yīng)用

BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，能將三維實體模型構(gòu)件真實體現(xiàn)出來。即BIM技術(shù)能夠使設(shè)計方案從平面展示轉(zhuǎn)換為立體展示，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的可視化，進而促使參與人員直觀地認識、了解整個建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)建信息、功能布局[5]。與此同時，BIM技術(shù)可以快速發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，以利于設(shè)計人員可以根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題修正、完善設(shè)計方案，消除建筑結(jié)構(gòu)中的各方面隱患，很大程度上促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的提高。

4.4 在建筑結(jié)構(gòu)自身空間規(guī)劃上的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)自身空間規(guī)劃包括室內(nèi)的空間格局、建筑物外形以及道路等。利用BIM技術(shù)可視化的特點，在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，可把初步設(shè)計的建筑物以立體的形態(tài)呈現(xiàn)出來，進而促進設(shè)計師直觀的對自身空間規(guī)劃進行可視性分析，從而使得建筑物的空間規(guī)劃達到最佳的程度。

4.5 在建筑結(jié)構(gòu)性能中的應(yīng)用

BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、牢固性、抗震性等基本要求進行科學(xué)分析，還可實現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)三維設(shè)計中BIM模型的碰撞檢查，確定各項數(shù)據(jù)是否滿足標準，解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)的特征決定了其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用的意義重大。因此，在目前基于競爭日益激烈的環(huán)境背景下，相關(guān)建筑單位必須重視對新興技術(shù)的研究和應(yīng)用工作，構(gòu)建高水平的BIM團隊，并提高BIM團隊工作的嚴謹性，確保BIM技術(shù)應(yīng)用的可行性，在推動自身的發(fā)展的同時，使BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮最大的作用。