黃卓夫（江西省建筑設(shè)計研究總院，江西南昌330095）

新時期建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)應(yīng)用分析

黃卓夫（江西省建筑設(shè)計研究總院，江西南昌330095）

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國建筑行業(yè)獲得了極大的發(fā)展，人們對于建筑的質(zhì)量有著更大的要求，這就要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要有更科學(xué)的方法與設(shè)計理論。BIM技術(shù)做為一種新興的技術(shù)正受到越來越大的關(guān)注，BIM技術(shù)被引入建筑行業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中以后，對建筑行業(yè)是一個極大的促進，極在地提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量與效率。所以在實際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用BIM技術(shù)是十分有必要的，加強對BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，對于建筑行業(yè)的發(fā)展，是十分重要的。

新時期；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；BIM技術(shù)；分析

最近幾個隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，特別是城市化進程的加愉，我國建筑行業(yè)獲得了極大的發(fā)展，在整個建筑工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計是十分重要的一個環(huán)節(jié)，對于整個建筑工程有著重要的影響，BIM技術(shù)的引入，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個根本性的變革，極大地提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量與效率，十分有效地促進了建筑行業(yè)的整體發(fā)展水平，對我國國民經(jīng)濟的發(fā)展起著巨大的促進作用。

1 BIM技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)概論

BIM就是建筑信息模型的簡稱，這項技術(shù)是傳統(tǒng)建筑設(shè)計技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是現(xiàn)代信息條件下所產(chǎn)生的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。在BIM技術(shù)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計逐漸進入了三維處理的時代，通過相應(yīng)的數(shù)字化技術(shù)，可以很好地構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)的各類信息庫，從而為以后建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計累積經(jīng)驗。當然在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計信息庫的建設(shè)中，需要十分詳細而且專業(yè)化地描述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)信息，并且要確保這些信息中有各類非構(gòu)件的狀態(tài)信息等，以確保整個信息庫數(shù)據(jù)的完整性。

1.2 BIM技術(shù)的特點

（1）BIM中信息的集成性。BIM系統(tǒng)內(nèi)信息的集成性主要是指的建筑結(jié)構(gòu)信息的集成性與整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的集成性。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的研究，建筑結(jié)構(gòu)信息模型只有能是唯一的模型，各個相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計信息要在這個唯一的模型下進行相關(guān)的設(shè)計，所以在BIM的技術(shù)下顯著的表現(xiàn)為信息的集成性。在這種平臺背景下，所有的相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員都要在這個統(tǒng)一的平臺下進行相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，以達到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的集成設(shè)計。在建筑結(jié)構(gòu)信息庫存的建設(shè)中最核心的就是由計算機所構(gòu)建的三維模型為基礎(chǔ)來完成的，在這個建筑結(jié)構(gòu)信息庫中主要包括建筑結(jié)構(gòu)的各類尺寸、空間的各類信息及相關(guān)的建筑材料以及各個建筑結(jié)構(gòu)之間的連接關(guān)系等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以搭建起一個全面的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)庫。在以后的使用中，可以快速地在數(shù)據(jù)庫中查找到相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，打破了傳統(tǒng)使用的CAD技術(shù)的各類限制，在整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有著十分重要的意義（見圖1）。

圖1

（2）BIM技術(shù)中的協(xié)同設(shè)計。在BIM技術(shù)中完全可以建設(shè)一個全新的設(shè)計平臺，在這個平臺中可以為各類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)的施工等部門提供一個統(tǒng)一的、良好的溝通平臺，并且在這一平臺中可以根據(jù)相關(guān)的要求，快速查找到一些需要的信息。最主的是在這一統(tǒng)一的平臺下可以規(guī)范各個相關(guān)設(shè)計的行業(yè)，自動檢測建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的各類問題，從而極大地提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率與設(shè)計團隊之間的溝通，從而大大縮短了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時間。

（3）在BIM技術(shù)中的工作傳遞。通過BIM技術(shù)，可以將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的相關(guān)各類數(shù)據(jù)形成了一個系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計或是修改后，不需要設(shè)計者自已動手修改相關(guān)的連接，或是要修改復(fù)雜的設(shè)計圖紙，在BIM中可以自動對這些修改的信息進行自動的修改，并將這些修改自動反饋到相關(guān)的構(gòu)件中。同時，在BIM技術(shù)中還可以進行建筑結(jié)構(gòu)的模擬施工，在這種技術(shù)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師就不需要為了驗證設(shè)計中各為因素的影響，而構(gòu)建多個模型了，可以通過BIM技術(shù)進行相關(guān)的模擬實驗，從而大大節(jié)省了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時間，提升了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率。

圖2

2 BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用流程

2.1 構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計模型

在現(xiàn)代的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以通過BIM的技術(shù)，在整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之前就搭建一個完整的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型，從而為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的梁、板、柱等基礎(chǔ)性構(gòu)件進行充分的描述，從而為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一個參考性的數(shù)據(jù)。對整個建筑結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計流程主要是以下：①要定義整個建筑的實體，這是整個構(gòu)建統(tǒng)一的模型的基礎(chǔ)工作；②利用BIM技術(shù)中的集合關(guān)聯(lián)實體進行各個樓層與整個建筑實體之間的關(guān)聯(lián)，從而為下一步的設(shè)計提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；③進行墻體的定義，并且使用BIM中的空間結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)實體做好相應(yīng)樓層與墻體之間的的關(guān)聯(lián)。通過以上的流程，可以構(gòu)建出一個完整的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型，從而為整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。

2.2 構(gòu)建建筑部分的結(jié)構(gòu)模型

在BIM所構(gòu)建的建筑結(jié)構(gòu)模型中，主要包含以下幾個方面的信息：建筑結(jié)構(gòu)的信息、力學(xué)方面的計算、建筑的成本村料等各種數(shù)據(jù)。目前在BIM中的IFC模型中可以滿足相關(guān)模型設(shè)計的需要。比如在墻體的設(shè)計中對所關(guān)聯(lián)的關(guān)系進行相應(yīng)的定義，在正常的情況下，IFC模型中要定義各個構(gòu)件的材料等信息，同時由于墻體主要是以內(nèi)部墻面的磚、墻體的結(jié)構(gòu)層、隔熱層、外墻面的磚等，所以還應(yīng)做好以下的針對性工作：

（1）要對墻體中所使用的材料有一個很好的定義，這是一項基礎(chǔ)性的工作，對于整個建筑部分結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建有著重要的意義。

（2）利用材料層進行實體、材料層集合實體、材料層分層實體等進集合使用，并進行相應(yīng)的定義，以滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要。

（3）利用材料的關(guān)聯(lián)實體進行墻體與所使用材料的關(guān)系，以滿足墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要。

2.3 構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)聯(lián)性模型的兩實體存在的主從有關(guān)系，依照修改主實體改變實體，但是卻不會對主實體的木質(zhì)造成任何的改變；對于對稱性關(guān)系，主要還是指的兩實體存在對等的關(guān)聯(lián)關(guān)系，其中任何一個實體的改變都會影響到另外一個實體的改變，比如柱與梁的關(guān)聯(lián)有關(guān)系，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中梁實體是，就會影響到相之相關(guān)聯(lián)的柱實體發(fā)生相應(yīng)的變動，從而影響到柱實體的設(shè)計。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

3.1 目前還缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標準體系

目前雖然BIM技術(shù)已經(jīng)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中普遍使用了，并且還取得了很好的效果，但是也要看到BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的使用還剛起步，還處理一個探索的階段。目前我國還沒有一部統(tǒng)一的BIM技術(shù)使用規(guī)范，在各個環(huán)節(jié)還處于一種混亂的狀態(tài)。而BIM的技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)在迫切需要一部規(guī)范的體系來規(guī)范相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3.2 BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用的成本較高

將BIM技術(shù)引入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，極大提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率，但是BIM技術(shù)的使用需要大量的資金投入，并且對于設(shè)計人員的專業(yè)素質(zhì)有較高的要求，而對于這部分設(shè)計人員的培訓(xùn)也需要大量的資金投入。同時BIM技術(shù)引入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也需要相對應(yīng)的軟件，這此軟件的購買與更新都需要大量的資金。所以前資金也是制約BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用的主要原因。

4 結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于建筑質(zhì)量提出了更高的要求，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程中十分重要的一個環(huán)節(jié)，對于建筑工程的質(zhì)量有著重要的意義。BIM技術(shù)引入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有力地提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成效與質(zhì)量。本文就BIM技術(shù)的特點進行了分析，并就BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用與存在的問題進行了相應(yīng)的分析，希望對這方面的研究工作有所幫助。

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在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不論是傳統(tǒng)的設(shè)計模式還是現(xiàn)BIM的設(shè)計模式，都要關(guān)注各個分部件的關(guān)聯(lián)設(shè)計，而通過BIM技術(shù)中的模型可以準確、直觀地反映出整個建筑結(jié)構(gòu)中各個部件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這種關(guān)聯(lián)關(guān)系包括對稱性與非對稱性的兩種?；袑τ诜菍ΨQ的關(guān)聯(lián)關(guān)系，主要體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)中

TU201.5

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2095-2066（2016）32-0172-02

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