建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)BIM技術(shù)的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)BIM技術(shù)的應(yīng)用1引言

當(dāng)前建筑工程中建筑形式、規(guī)模及數(shù)量日益增多，專業(yè)間如工程師、建筑師、設(shè)計(jì)人員及業(yè)主等面臨著高效溝通及信息共享問(wèn)題，新型的BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)、不同部門之間的數(shù)據(jù)共享，方便優(yōu)化工作結(jié)構(gòu)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2BIM技術(shù)的概述

2.1BIM技術(shù)的概念

BIM即建筑信息模型，是一種全新的信息化管理技術(shù)，其根據(jù)建筑工程項(xiàng)目中的各種相關(guān)信息建立工程數(shù)據(jù)模型，用于建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)等管理過(guò)程，實(shí)現(xiàn)建筑工程過(guò)程的信息化和數(shù)字化。

2.2BIM技術(shù)的特點(diǎn)

（1）BIM具有信息集成的特點(diǎn)。BIM為建筑信息模型，是整個(gè)建筑工程詳細(xì)數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，包括設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)信息。通過(guò)BIM，建筑的外觀、構(gòu)件，建筑施工材料、尺寸等任何信息均可被迅速精準(zhǔn)地找到。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在查找對(duì)比圖紙上有著明顯劣勢(shì)，在修改圖紙上更是工作繁重。BIM技術(shù)具有信息集成功能，數(shù)據(jù)之間相互關(guān)聯(lián)，在實(shí)際施工過(guò)程中如果出現(xiàn)問(wèn)題需要對(duì)原設(shè)計(jì)稿進(jìn)行調(diào)整，工作人員只需對(duì)單項(xiàng)進(jìn)行修改便可生成最新的數(shù)據(jù)信息模型，工作效率大大提高，數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)可靠。

（2）BIM能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)。建筑信息模型為設(shè)計(jì)人員、工程師、建筑師及業(yè)主提供了一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。業(yè)主的需求、實(shí)際施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題均可在此平臺(tái)得到及時(shí)解決。同時(shí)BIM技術(shù)能夠自動(dòng)檢測(cè)建筑構(gòu)件間的相互作用和影響，支持同類數(shù)據(jù)的導(dǎo)入與組合，并根據(jù)參數(shù)設(shè)置給出合理的模型方式。相較于傳統(tǒng)各自為主的設(shè)計(jì)流程，BIM技術(shù)解決了不同專業(yè)、不同部門交流困難，無(wú)法協(xié)同工作的困境，有效降低了建筑企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本，提高了建筑企業(yè)的質(zhì)量管理工作和安全管理工作水平，對(duì)推動(dòng)我國(guó)建筑工程行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展意義重大。

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

3.1可視化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用CAD軟件進(jìn)行二維繪圖，平面化建筑結(jié)構(gòu)，各設(shè)計(jì)圖之間存有割裂，而不同專業(yè)、不同部門之間又存在著專業(yè)知識(shí)差異，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)很難將建筑結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息展示給不同用戶，如此可能影響最終設(shè)計(jì)的精確性。BIM技術(shù)可以利用三維模型技術(shù)將建筑結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息展現(xiàn)出來(lái)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，用戶可以直觀地觀測(cè)到建筑結(jié)構(gòu)的所有細(xì)節(jié)，這對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的質(zhì)量或設(shè)計(jì)缺陷，或從構(gòu)件契合等設(shè)計(jì)中獲得啟發(fā)，提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量具有很大幫助。

3.2BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)

建筑信息模型包含建筑結(jié)構(gòu)的所有設(shè)計(jì)信息，其中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)相互關(guān)聯(lián)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)對(duì)不同參數(shù)進(jìn)行約束，確保設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)形體構(gòu)建時(shí)的設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)信息數(shù)據(jù)得到及時(shí)更新。BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中設(shè)置的參數(shù)在保證設(shè)計(jì)過(guò)程高質(zhì)量完成的同時(shí)，也能為其他工程提供相關(guān)參考。

3.3BIM技術(shù)用于建筑空間規(guī)劃

建筑基地的地形分析是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要步驟，尤其針對(duì)復(fù)雜地形，空間規(guī)劃極為重要。利用BIM技術(shù)可對(duì)建筑基地進(jìn)行空間分析及模擬，分析要素包括地質(zhì)環(huán)境、水文狀況、坡向、斜率等，并可運(yùn)用BIM技術(shù)初步探索建在復(fù)雜地形上的建筑物的可行性和效果，為設(shè)計(jì)人員提供借鑒。采用BIM技術(shù)的可視化分析功能可將建筑物的空間規(guī)劃以3D立體形式呈現(xiàn)出來(lái)，并通過(guò)相應(yīng)模型的建立實(shí)現(xiàn)規(guī)劃可視度分析、室內(nèi)視野分析以及周圍道路可視分析等，再綜合各影響因素便可逐步優(yōu)化空間規(guī)劃模型，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性。

3.4BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)建模

建筑工程不斷發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)更加自由開(kāi)放，空間大、跨度大趨勢(shì)明顯，鋼結(jié)構(gòu)作為大跨度建筑物的主要結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用越來(lái)越廣泛。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及梁柱連接、梁梁鉸接及梁梁剛接等連接形式，建筑施工時(shí)面臨結(jié)構(gòu)連接及加強(qiáng)件布置等難點(diǎn)。BIM技術(shù)可以對(duì)各個(gè)連接件進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)并將其參數(shù)化，其信息集成和協(xié)同工作的特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)共享，從而控制螺栓數(shù)量和間距。若參數(shù)在實(shí)地施工過(guò)程需要進(jìn)行調(diào)整，只需對(duì)單項(xiàng)更改便可形成新的連接。BIM技術(shù)的應(yīng)用使得設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加強(qiáng)件布置的過(guò)程中僅需繪畫(huà)出結(jié)構(gòu)的大樣，施工人員便可參考設(shè)計(jì)準(zhǔn)確找到加強(qiáng)件及連接件的位置，大大提高了施工效率，避免了鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的薄弱環(huán)節(jié)。

4BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的難點(diǎn)

4.1缺少標(biāo)準(zhǔn)體系

BIM技術(shù)源于美國(guó)，本土化程度不高，該技術(shù)無(wú)論對(duì)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素養(yǎng)、軟件應(yīng)用的學(xué)習(xí)以及所使用的硬件設(shè)備要求均比較高。我國(guó)還處于BIM技術(shù)應(yīng)用的探索階段，沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，信息傳遞受礙，數(shù)據(jù)共享缺乏標(biāo)準(zhǔn)體系的規(guī)范及協(xié)調(diào)，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致出現(xiàn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)受侵犯等法律問(wèn)題。

4.2BIM技術(shù)推廣困難

①BIM技術(shù)在使用上成本過(guò)高，它需要高配置硬件、安全性及穩(wěn)定性高的存儲(chǔ)設(shè)備，BIM技術(shù)非本土，運(yùn)用該技術(shù)面臨著高額的軟件購(gòu)買、軟件更新等成本，同時(shí)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)企業(yè)還需花重金培訓(xùn)專業(yè)人員。②BIM技術(shù)具體操作上難度大。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在使用BIM技術(shù)時(shí)要考慮建筑模型空間態(tài)上的真實(shí)性，同時(shí)要充分考慮模型自動(dòng)生成的施工圖紙的可實(shí)施性。因?yàn)锽IM系統(tǒng)的運(yùn)作流程是將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型發(fā)送到結(jié)構(gòu)分析軟件，結(jié)構(gòu)分析軟件通過(guò)內(nèi)設(shè)算法再將建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)信息反饋出來(lái)，這就要求設(shè)計(jì)人員深諳BIM技術(shù)的原理并能因時(shí)因地靈活運(yùn)用。③BIM技術(shù)需緊密結(jié)合實(shí)際施工條件。建筑信息模型本質(zhì)上是集物理模型、建筑結(jié)構(gòu)分析模型和施工設(shè)計(jì)圖等的數(shù)據(jù)模型，不同建筑施工材料有其特有力學(xué)特征，其荷載、荷載組合及單元截面特性復(fù)雜多樣，BIM技術(shù)必須緊密結(jié)合實(shí)際施工條件才能保證物理模型與建筑結(jié)構(gòu)分析模型的無(wú)縫對(duì)接。如果建筑構(gòu)件的整體設(shè)計(jì)達(dá)不到相關(guān)規(guī)范或設(shè)計(jì)要求或建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件高度復(fù)雜，其在建筑施工過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致施工困境的產(chǎn)生。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)取代傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式是建筑領(lǐng)域快速健康持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)要求。BIM技術(shù)集成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全部信息，支持不