謝　鑫（長沙市建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，湖南　長沙　410000）

?

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

謝鑫（長沙市建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，湖南長沙410000）

社會(huì)生產(chǎn)以及人們的日常生活中廣泛的運(yùn)用到了現(xiàn)代信息技術(shù)，而建筑工程的建設(shè)工期較長，在施工過程中會(huì)受到多種因素的影響，因而為了確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)足夠的合理，使得建筑工程的施工質(zhì)量有所保障，務(wù)必要做好建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。而在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中利用BIM技術(shù)能夠確保建筑物的安全穩(wěn)定的施工，因而加強(qiáng)對BIM技術(shù)的研究具有十分重要的意義。本文就對在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的主要功能、以及具體應(yīng)用進(jìn)行了簡要的分析，以期為相關(guān)人員提供參考。

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

1　引言

建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，整個(gè)建筑工程的安全與否很大程度上取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理程度，所以務(wù)必要確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。BIM技術(shù)是一項(xiàng)比較先進(jìn)、具有良好的設(shè)計(jì)效果的技術(shù)，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)能夠使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果以及設(shè)計(jì)水平有所提高。因而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中積極運(yùn)用BIM技術(shù)功能，能更好的推動(dòng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展。

2　BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要功能

2.1設(shè)計(jì)圖紙可修改功能

在利用BIM技術(shù)來設(shè)計(jì)建筑工程的圖紙時(shí)，都是利用建筑模型來得出相關(guān)的工程設(shè)計(jì)信息。利用此方法，一旦在實(shí)際施工中出現(xiàn)問題，工程的設(shè)計(jì)人員只要稍微對某一點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)的系統(tǒng)則會(huì)自行的修正好其他相應(yīng)的參數(shù)，利用此方式能夠極大的將工程的設(shè)計(jì)人員在畫圖或者修改圖紙上面所耗費(fèi)的時(shí)間以及精力減少，以便其能夠投入更多的精力去進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對各個(gè)參數(shù)進(jìn)行對比，得出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，從而保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠獲得最優(yōu)的設(shè)計(jì)效果。

2.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息化功能

在現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的BIM技術(shù)，其主要的核心就是信息，與此同時(shí)，跟傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件模型相比，BIM技術(shù)還能夠自動(dòng)攜帶相關(guān)的信息，通過這一點(diǎn)，不難發(fā)現(xiàn)，建筑工程的信息數(shù)據(jù)庫則可以利用BIM技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，而后在此數(shù)據(jù)庫中能夠找到跟建筑工程相關(guān)的所有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并且各項(xiàng)數(shù)據(jù)之間都存在著各種各樣的聯(lián)系方式。因此，一旦設(shè)計(jì)人員要想在短時(shí)間內(nèi)獲得最為全面可靠的報(bào)表清單，只需要點(diǎn)擊一下其中特定的一點(diǎn)就可以了，利用此技術(shù)能夠有效減少工程設(shè)計(jì)人員查找數(shù)據(jù)時(shí)耗費(fèi)的時(shí)間，并且能夠有效的將利用人工進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)以及輸入數(shù)據(jù)出現(xiàn)的誤差降到最低，從而有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作效率以及準(zhǔn)確性。

2.3工程設(shè)計(jì)一體化功能

通過采用由BIM技術(shù)設(shè)計(jì)的建筑模型，不但要能夠有效的體現(xiàn)出建筑工程的外觀，還能夠充分表現(xiàn)出工程中最為重要的幾點(diǎn)信息：①建筑工程的外觀；②工程的光源；③施工材質(zhì)屬性。而通過由BIM技術(shù)設(shè)計(jì)的建筑模型，能夠?qū)⒔ㄖこ讨兴械膬?nèi)容都融入到設(shè)計(jì)中，其不但能夠從安全性的角度對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價(jià)，還能夠從以下幾個(gè)角度對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價(jià)：①建筑的舒適性；②建筑的光源；③建筑的節(jié)能，以便建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果能夠有個(gè)顯著的提高，此外，BIM技術(shù)不但能夠?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平面圖紙，還能夠?yàn)榻ㄖＰ瓦M(jìn)行渲染，并且利用BIM軟件對建筑模型進(jìn)行簡要的分析以及處理，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)出圖、設(shè)計(jì)計(jì)算以及設(shè)計(jì)渲染等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)為一體的設(shè)計(jì)目標(biāo)，現(xiàn)階段我國常用的設(shè)計(jì)施工一體化的相關(guān)組織框架圖見圖1。

圖1　設(shè)計(jì)施工一體化組織架構(gòu)圖

2.4工程模型三維化功能

在BIM技術(shù)中，最為重要的一項(xiàng)技術(shù)就是三維技術(shù)，此外，在設(shè)計(jì)建筑模型時(shí)使用BIM技術(shù)時(shí)不但能夠利用三維立體的方式進(jìn)行展示，還能夠有助于工程的設(shè)計(jì)人員直觀的對建筑的結(jié)構(gòu)中各部分的情況進(jìn)行觀察，以便能夠及早的將建筑工程中各組成部分，例如暖通管道、墻體梁板的實(shí)際情況進(jìn)行有效的分析，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)各部分存在的問題，并且能夠及時(shí)的采取有效的措施解決問題，防止影響后續(xù)的施工。與此同時(shí)，還能夠?qū)ㄖこ痰脑O(shè)計(jì)方案進(jìn)行更深入的理解和分析，將施工中存在的困難及時(shí)的排除，以便更好的提高建筑工程整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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

3.1對建筑結(jié)構(gòu)和場地進(jìn)行分析

建筑結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)固性和安全性很大程度上取決于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，但建筑結(jié)構(gòu)的可靠度并不能夠只憑建筑自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而體現(xiàn)，更與建筑工程施工場地所在區(qū)域內(nèi)的環(huán)境以及場地的地質(zhì)條件有著密切的聯(lián)系。將BIM系統(tǒng)跟地理信息系統(tǒng)進(jìn)行有效的連接，模擬建筑工程的場地，并建立相應(yīng)的建筑工程的模型，具體見圖2。全面的分析建筑場地的特點(diǎn)以及地質(zhì)條件，選出最優(yōu)的建設(shè)地點(diǎn)，以便建筑結(jié)構(gòu)能夠更好的與施工場地相適應(yīng)。

圖2　BIM技術(shù)構(gòu)建建筑工程模型示意圖

3.2分析建筑結(jié)構(gòu)性能

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不單單只是簡單的設(shè)置或者排列建筑結(jié)構(gòu)的局部，而是要確保整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的抗震性能以及足夠的牢靠，跟建筑的質(zhì)量要求相符。在對傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后，不難得出，分析建筑結(jié)構(gòu)的功能時(shí)會(huì)耗費(fèi)掉大量的人力、物力以及財(cái)力，并且人為的分析多少會(huì)存有人的主觀意識在里面，造成結(jié)果有偏差。而利用BIM技術(shù)中包含的性能分析軟件，在軟件中導(dǎo)入BIM模型中的數(shù)據(jù)，就能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)的分析。一旦在建筑設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)不足，則可以自行對其改正，以便建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量有所保障。

3.3應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)同

建筑工程的數(shù)據(jù)信息在BIM模型中會(huì)實(shí)時(shí)的得到更新和增加，為了有效確保建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量，務(wù)必要實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)并共享相關(guān)的數(shù)據(jù)，在統(tǒng)計(jì)共享時(shí)需要注意以下兩方面的問題：①對于不同地域內(nèi)不同的設(shè)計(jì)軟件的模型設(shè)計(jì)需求需要借助中間的數(shù)據(jù)文件來滿足，以便為其提供更加重要的數(shù)據(jù)信息。②合理的設(shè)置好中性數(shù)據(jù)庫，確保專業(yè)不同的工程設(shè)計(jì)人員在交流數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)存在障礙，基于此就能夠有效的將水暖、土木建筑、建筑裝飾等不同專業(yè)之間的設(shè)計(jì)內(nèi)容形成一個(gè)整體，并通過一個(gè)統(tǒng)一的平臺處理并分析這些數(shù)據(jù)，確保了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)足夠的協(xié)調(diào)。

3.4應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的建模

如今各種大跨度建筑物中最為重要的一種結(jié)構(gòu)形式就是建筑鋼結(jié)構(gòu)，然而建筑鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際建模過程中常常會(huì)在結(jié)構(gòu)連接方面以及布置加強(qiáng)件上出現(xiàn)問題，在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)還會(huì)出現(xiàn)以下幾種不同的連接形式：①連接梁柱；②梁梁剛接；③梁梁鉸接等。所以，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，對各連接件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要按照梁的實(shí)際高度，有針對的進(jìn)行設(shè)計(jì)，并使其更具參數(shù)化。在鋼結(jié)構(gòu)的建模過程中應(yīng)用BIM系統(tǒng)主要具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①能夠有效的共享參數(shù)；②有效的控制好螺栓的數(shù)量以及間距，工程設(shè)計(jì)人員為了有效的設(shè)計(jì)并制作新的連接件，只需要及時(shí)的對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整即可，而在設(shè)計(jì)加強(qiáng)件以及連接件時(shí)，設(shè)計(jì)人員只要對建筑結(jié)構(gòu)的基本大樣進(jìn)行繪制，在實(shí)際進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)，完成對加強(qiáng)件以及連接件的準(zhǔn)確定位只要設(shè)計(jì)對應(yīng)的部位即可。

4　BIM在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中存在的問題

在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用BIM技術(shù)在也常會(huì)遇到這樣那樣的問題，著對BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了一定的阻礙，常見的問題如下所述：

4.1標(biāo)準(zhǔn)體系的缺乏

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)尚且處于探索階段，國家以及地區(qū)還缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，以及設(shè)計(jì)規(guī)范，或者還處于調(diào)研以及制定的環(huán)節(jié)。而BIM技術(shù)能夠傳遞信息，因而急需跟設(shè)計(jì)軟件相協(xié)調(diào)的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系。

4.2法律責(zé)任存在問題

BIM技術(shù)在法律責(zé)任方面存在問題主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①在使用BIM技術(shù)時(shí)合法性以及有效性存在問題；②傳遞參數(shù)過程中所涉及到的產(chǎn)權(quán)以及責(zé)任問題；③所建立的建筑模型跟傳統(tǒng)的技術(shù)內(nèi)容相似，具有一定的一致性；④BIM在修改權(quán)限方面受到限制。

4.3應(yīng)用和交付存在問題

建筑結(jié)構(gòu)的不同設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)設(shè)計(jì)所涉及到的深度以及設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)都大不相同，跟傳統(tǒng)的技術(shù)相比，分工以及設(shè)計(jì)內(nèi)容也有所不同。

4.4BIM技術(shù)具有一定的缺點(diǎn)

現(xiàn)階段BIM技術(shù)還處于推廣的前期，主要還會(huì)存在以下幾點(diǎn)問題：①在BIM技術(shù)中所包含的設(shè)計(jì)軟件大多是來源于國外，本土的產(chǎn)品較少；②應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素養(yǎng)以及硬件設(shè)備自身的要求不過關(guān)；③未能夠完善的連接好各個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的共享以及傳遞數(shù)據(jù)的能力較弱，因而需要不斷完善和加強(qiáng)。

4.5BIM成本高

利用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑工程的設(shè)計(jì)需要投入大量的資金，且由于此技術(shù)對人員的專業(yè)素養(yǎng)以及設(shè)備自身的需求較高，因而還需要投入一定的資金對人員進(jìn)行培訓(xùn)，購買配置較高的設(shè)備，并不斷對軟件進(jìn)行更新。此外，還需要進(jìn)一步提高硬件設(shè)備的配置，以便更好的對設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔，因此還需要投入較多的成本來解決BIM技術(shù)的存檔問題。

5　結(jié)語

總而言之，現(xiàn)如今的建筑工程中包含的專業(yè)知識較多，以及建筑的生命周期較長，建設(shè)的工期較短，利用傳統(tǒng)的CAD技術(shù)難以跟現(xiàn)階段所需要的環(huán)保要求相符，而利用BIM技術(shù)能夠有效跟低消耗、低污染的相適應(yīng)，能夠有效的解決這些問題，然而由于BIM技術(shù)功能盡管十分的強(qiáng)大，但上手較慢，所以，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員要不斷提高自己的綜合設(shè)計(jì)能力，對BIM技術(shù)有個(gè)全面的掌握，從而能夠高效高質(zhì)的完成建筑工程設(shè)計(jì)工作，最終能夠有效確保建筑工程的施工質(zhì)量。

［1］楊涵辛.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探析［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（21）：45.

［2］彭寶瑩，楊志杰，李娜.淺析BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.四川水泥，2015（05）：197.

［3］呂先文.探析建筑結(jié)構(gòu)施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（13）：45～47.

謝 鑫（1979-），男，工程師，本科，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

TU318

A

2095-2066（2016）13-0179-02

2016-2-25