郭叢之

（江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院 江西 南昌 330046）

基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)探討

郭叢之

（江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院 江西 南昌 330046）

目前，采用建筑信息模型（以下簡(jiǎn)稱(chēng)BIM）的建筑設(shè)計(jì)單位數(shù)量越來(lái)越多，大幅度提高了建筑工程設(shè)計(jì)水平。本文從結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)角度入手，簡(jiǎn)要分析了基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)及其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。同時(shí)，著重探討了設(shè)計(jì)應(yīng)用中的難點(diǎn)，并提出了相應(yīng)的解決措施，以期為建筑工程設(shè)計(jì)提供一定的參考借鑒。

BIM技術(shù)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；協(xié)同設(shè)計(jì)；三維模型

近年來(lái)，BIM技術(shù)在我國(guó)建筑工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛，與BIM相關(guān)軟件的應(yīng)用水平也大幅度提高，越來(lái)越多的建筑設(shè)計(jì)單位開(kāi)始采用BIM技術(shù)提高設(shè)計(jì)成果質(zhì)量，并且取得了相當(dāng)好的效果。一直以來(lái)，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都是一個(gè)復(fù)雜而瑣碎的工作，既要考慮各方利益，又要保證工程設(shè)計(jì)成果質(zhì)量，而引用BIM技術(shù)后，通過(guò)建筑信息模型能加快決策進(jìn)度、提高決策質(zhì)量，高效、協(xié)同的進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能全面的提高項(xiàng)目質(zhì)量、降低項(xiàng)目成本。對(duì)于建筑設(shè)計(jì)單位來(lái)說(shuō)，借助BIM技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅利于提高設(shè)計(jì)成果質(zhì)量，更能提高工作效率，滿(mǎn)足各方和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，所以應(yīng)當(dāng)加大BIM技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究，有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

1　基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)

BIM是一種以建筑工程項(xiàng)目中的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)三維模型建立起來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)，包含了建筑工程項(xiàng)目的全部參數(shù)信息。這些參數(shù)信息是動(dòng)態(tài)變化的，在建筑工程實(shí)施的不同階段（規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)等）可以被不同的利益相關(guān)方提取、更新、修改，使各方利用BIM平臺(tái)直觀的進(jìn)行各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)，加快了項(xiàng)目進(jìn)程，提高了項(xiàng)目決策質(zhì)量。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，為工程設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)協(xié)同工作的技術(shù)平臺(tái)，也使得生產(chǎn)部門(mén)、管理部門(mén)借助同一個(gè)技術(shù)平臺(tái)協(xié)同工作，有效解決了傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的操作平臺(tái)問(wèn)題，改變了傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作模式。同時(shí)，這一模型的建立為業(yè)主、施工企業(yè)、制造商等提供了一個(gè)協(xié)同工作平臺(tái)，他們可以直接通過(guò)BIM模型提取、更新、修改相關(guān)的參數(shù)信息，進(jìn)一步提高了項(xiàng)目決策速度和質(zhì)量。因此，基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)能考慮各利益相關(guān)方的需求，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，降低工程設(shè)計(jì)錯(cuò)誤與工程變更的可能性，確保工程質(zhì)量。

2　基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)的應(yīng)用實(shí)踐

2.1設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備工作

2.1.1建立協(xié)同工作手冊(cè)

由于基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)采用的是一種協(xié)同工作方式，為了使設(shè)計(jì)工作順利實(shí)施，避免相互碰撞，產(chǎn)生協(xié)調(diào)上的問(wèn)題，應(yīng)建立企業(yè)級(jí)BIM協(xié)同設(shè)計(jì)手冊(cè)，為各項(xiàng)工作提供標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。協(xié)同手冊(cè)內(nèi)容主要包括BIM設(shè)計(jì)項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃模板、協(xié)同工作標(biāo)準(zhǔn)、建模方法標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)劃分標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)互用性標(biāo)準(zhǔn)、文件夾結(jié)構(gòu)及命名規(guī)則、顯示樣式標(biāo)準(zhǔn)等。

2.1.2編制設(shè)計(jì)項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃

對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，工作要求高、所需要的資源較多，建筑設(shè)計(jì)企業(yè)承接項(xiàng)目后，要根據(jù)自身實(shí)力和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求等編制項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃，嚴(yán)格規(guī)定協(xié)同設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)規(guī)定，科學(xué)合理的預(yù)判設(shè)計(jì)中可能遇到的困難，并提出行之有效的應(yīng)對(duì)策略，做好萬(wàn)全準(zhǔn)備，使設(shè)計(jì)工作順利實(shí)施。

2.1.3組建團(tuán)隊(duì)，分工明確

根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃組件設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，制定項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃，預(yù)估具體設(shè)計(jì)工作的工作量，分配給團(tuán)隊(duì)中的人員，分工明確。當(dāng)然，工作分配要合理、合適，才能做到人盡其才，充分發(fā)揮每一個(gè)人工作潛力。

2.2建立協(xié)同工作平臺(tái)

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為確保各專(zhuān)業(yè)內(nèi)和專(zhuān)業(yè)間BIM模型的有效銜接，使工作寫(xiě)作、溝通工作順利進(jìn)行，需要建立協(xié)同工作平臺(tái)，所有工作都在這一平臺(tái)上完成，所有人都利用這一工作進(jìn)行各自協(xié)同作業(yè)。協(xié)同工作平臺(tái)要具備信息管理和人員管理功能，其中的信息管理尤為重要。信息的交流與共享是BIM協(xié)同設(shè)計(jì)中的最重要環(huán)節(jié)，如果做不到信息及時(shí)交流與共享，協(xié)同設(shè)計(jì)工作無(wú)法展開(kāi)。與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的信息都要放在這一工作平臺(tái)上，如設(shè)計(jì)規(guī)范、圖紙、文字說(shuō)明文件等，有助于把建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)的聯(lián)系起來(lái)，便于設(shè)計(jì)者調(diào)用。

2.3建立BIM模型

建立BIM模型是建筑工程結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)者要盡職盡責(zé)，做好建模、溝通、協(xié)調(diào)、審核、修改等工作，高質(zhì)量、高效率的完成BIM模型建立。結(jié)合以往的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可以基于建筑信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)CBIMS，采用Revit Structure軟件建立BIM結(jié)構(gòu)模型。在BIM結(jié)構(gòu)模型建立前，搜集建模需要的資料、信息數(shù)據(jù)，如施工圖紙、裝配圖等，經(jīng)過(guò)建筑結(jié)構(gòu)分析后，由設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)搭建三維模型，過(guò)程中建設(shè)企業(yè)、施工監(jiān)理單位等組織要參與其中，既有查漏補(bǔ)缺、優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果，也能直觀的理解設(shè)計(jì)意圖。

在建筑結(jié)構(gòu)三維模型搭建中，標(biāo)高和軸網(wǎng)是重要的空間定位信息，Revit Structure軟件利用標(biāo)高和軸網(wǎng)定位各構(gòu)件元素在模型中的相對(duì)空間關(guān)系，是建筑結(jié)構(gòu)三維模型形成的基礎(chǔ)和條件。所以，在建模前要先繪制標(biāo)高和軸網(wǎng)，以此為據(jù)建立墻、梁、柱、門(mén)、窗等模型構(gòu)件，逐步完成三維模型建立。為確保這一過(guò)程的高效完成，要對(duì)建筑工程的層高、標(biāo)高信息等作出整體規(guī)劃，確定各構(gòu)件元素在模型內(nèi)的高度信息和空間位置，以便確定各構(gòu)件的具體位置。

2.4碰撞檢查與設(shè)計(jì)優(yōu)化

完成三維模型搭建后，要利用碰撞檢查軟件或已經(jīng)搭建完成的軟件對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行各種錯(cuò)漏碰缺的檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不合理之處，并提出設(shè)計(jì)優(yōu)化建議，進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。同時(shí)，還要用物理結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)分析模型，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的屬性、結(jié)構(gòu)的剛性連接等進(jìn)行分析，檢查建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是否滿(mǎn)足建筑工程設(shè)計(jì)要求?；跈z查提出的設(shè)計(jì)優(yōu)化建議對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整后，再次進(jìn)行檢查，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理后才能被運(yùn)用于實(shí)際的工程施工。

3　建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

就現(xiàn)階段而言，我國(guó)在建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)中不存在一種軟件能夠滿(mǎn)足BIM設(shè)計(jì)的所有需求，建立的模型不可避免的存在錯(cuò)漏等情況，輕則需要修改、調(diào)整，重則要二次建模。為了避免二次建模，要確保不同軟件間的信息流傳暢通，能夠高效的完成不同軟件間的信息轉(zhuǎn)化，這是建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)的必備條件之一。對(duì)此，應(yīng)不斷開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)各類(lèi)BIM軟件和專(zhuān)業(yè)軟件之間的接口，順利實(shí)現(xiàn)各軟件間數(shù)據(jù)的順利流傳，減少錯(cuò)漏、避免二次建模，唯有這樣才能提高設(shè)計(jì)效率?？墒?，這樣的接口在市場(chǎng)上少之又少，應(yīng)加大這方面的經(jīng)濟(jì)投入和人才投入，加大研究力度，盡快的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出這樣的接口，滿(mǎn)足數(shù)據(jù)流傳需要，使BIM協(xié)同設(shè)計(jì)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到更廣泛的應(yīng)用。

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)是一種高效、優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)方法，其在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果質(zhì)量，促進(jìn)了建筑設(shè)計(jì)技術(shù)水平的提高。但是，這種設(shè)計(jì)方法在應(yīng)用過(guò)程中也存在一些難點(diǎn)問(wèn)題，需要采用可行的措施加以改善和消除，唯有這樣才能保證設(shè)計(jì)成果質(zhì)量?jī)?yōu)良，滿(mǎn)足建筑工程設(shè)計(jì)要求，符合相關(guān)的規(guī)范制度。

[1]方婉蓉.基于BIM技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)研究[D].武漢科技大學(xué)，2013.

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1673-0038（2015）42-0095-02

2015-10-2