呂海

[摘 要]在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中使用BIM技術(shù)能夠減少工作中產(chǎn)生的不確定因素，消除工作中的溝通障礙，最大限度的提升建筑信息的完整性。本文介紹了BIM技術(shù)的基本概念和結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用意義，分析了BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用和結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用BIM技術(shù)需要注意的要點。

[關(guān)鍵詞]建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計；BIM技術(shù)

中圖分類號：S502 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）04-0118-01

引言

現(xiàn)今建筑工程的需求隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展而不斷增加，建筑工程的數(shù)量和規(guī)模不斷增長。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程安全的重要影響因素，值得社會大眾對其重視。BIM技術(shù)是近年來發(fā)展的新型數(shù)字化技術(shù)，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作用巨大。探索分析BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用能夠為建筑企業(yè)發(fā)展提供幫助。

1 BIM基本概念及和應(yīng)用意義

1.1 BIM的基本概念

BIM技術(shù)是我國近幾年隨著建筑行業(yè)發(fā)展而出現(xiàn)的一種數(shù)字化、將信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字建筑模型的技術(shù)，BIM技術(shù)將工程建設(shè)帶入了信息時代。應(yīng)用BIM技術(shù)能夠建立建筑工程建設(shè)的信息庫，在信息庫中詳細(xì)的描述了各種運動行為、空間狀態(tài)等非構(gòu)件對象的建筑專業(yè)化信息。

1.2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用意義

1.2.1 優(yōu)化設(shè)計流程，以便管理

傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計所采取的二維圖紙方式存在較多問題，設(shè)計流程復(fù)雜，相關(guān)設(shè)計人員需要結(jié)合實際施工情況設(shè)計模型并且分析建筑結(jié)構(gòu)，依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件實現(xiàn)構(gòu)建設(shè)計以及內(nèi)力分析；將計算得出的結(jié)果提交給相關(guān)設(shè)計人員，并且對建筑設(shè)計模型進(jìn)行調(diào)整，直至滿足建筑設(shè)計需求；需要根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行施工圖紙的繪制，由于目前的CAD技術(shù)取得了發(fā)展，能夠利用圖層識別技術(shù)，進(jìn)行構(gòu)件定位以及自動導(dǎo)入軸網(wǎng)等少量信息，但是大量信息還無法兼顧，在繪制建筑結(jié)構(gòu)施工圖的過程中，盡管CAD軟件能夠具備一定的二維圖自動生成功能，但是并沒有關(guān)聯(lián)性、完整性的信息，還不能夠確保信息一致。

1.2.2 BIM技術(shù)與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相比的優(yōu)點

工程設(shè)計中能夠具備完整的信息模型，能實現(xiàn)圖檔與模型的自動更新以及關(guān)聯(lián)，并且實現(xiàn)相關(guān)軟件之間的信息轉(zhuǎn)換。通過BIM設(shè)計軟件建立BIM模型，然后將BIM設(shè)計模型導(dǎo)出成為IFC文件，并且采用BIM模型集成與提取平臺，對建筑設(shè)計模型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件信息加以提取，從而得到建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計BIM模型。除此之外，還需借助BIM模型的提取，形成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾何模型，通過BIM模型中的補充荷載對建設(shè)結(jié)構(gòu)的合理性進(jìn)行分析，同時反饋建筑結(jié)構(gòu)模型的狀態(tài)，根據(jù)需要進(jìn)行模型數(shù)據(jù)的調(diào)整，將建筑模型與設(shè)計結(jié)果形成的BIM模型有機(jī)結(jié)合在一起，完成完整的BIM模型。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，采用BIM模型進(jìn)行管理，從而幫助結(jié)構(gòu)設(shè)計更具可靠性，為工程后期施工奠定基礎(chǔ)。

1.2.3 構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型以便更直觀的進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用BIM技術(shù)，能夠?qū)⒃O(shè)計理念更直觀的表達(dá)出來。BIM技術(shù)不僅能表達(dá)最基本的結(jié)構(gòu)物理模型，還能夠表達(dá)關(guān)聯(lián)信息、管理信息和屬性信息等。結(jié)構(gòu)物理模型中包括了截面信息、約束信息、節(jié)點信息、軸網(wǎng)信息等；關(guān)聯(lián)信息包括了視圖與模型關(guān)聯(lián)、屬性與模型關(guān)聯(lián)和構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)等；管理信息包括模型所有者信息、用戶權(quán)限信息和模型版本信息等；屬性信息包括材料信息、結(jié)果信息和荷載信息等。

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

2.1 在建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同中的應(yīng)用

BIM技術(shù)構(gòu)建建筑工程模型時，會對工程數(shù)據(jù)不斷的交流和共享。在使用不同設(shè)計軟件進(jìn)行設(shè)計時，使用中間數(shù)據(jù)文件提供相應(yīng)的信息和數(shù)據(jù)，設(shè)置中間數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)多系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，同時可以結(jié)合建筑工程中相關(guān)的裝飾裝修、水暖等不同專業(yè)的內(nèi)容，利用統(tǒng)一的處理平臺對信息進(jìn)行合理規(guī)范的處理，促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)部的信息交流暢通。數(shù)據(jù)的交流、共享還可以使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計顧全到每一個方面，避免過度關(guān)注某一點或忽略某一參數(shù)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計的不完善。

2.2 應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)性能分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要將建筑的各個部門有機(jī)的結(jié)合起來，各個部分之間互相調(diào)整、協(xié)調(diào)，彼此之間互相支撐，成為一個建筑整體，分析建筑結(jié)構(gòu)的性能，確保建筑整體結(jié)構(gòu)的牢固、抗震。BIM技術(shù)中擁有相應(yīng)的分析軟件，在設(shè)計時可以使用軟件對相應(yīng)部分的性能進(jìn)行分析，將BIM模型導(dǎo)入到軟件中，進(jìn)行準(zhǔn)確快速的分析，并根據(jù)分析結(jié)果對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行解決，提高建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

2.3 BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程建模的應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)工程建模的難點在于結(jié)構(gòu)連接及加強件的布置，鋼結(jié)構(gòu)的連接有梁柱連接、梁梁鉸接、梁梁剛接等，在進(jìn)行連接設(shè)計時，根據(jù)梁的高度將各個連接件做出來，將連接件參數(shù)化可以降低做連接件的工作量，在BIM系統(tǒng)中使用共享參數(shù)控制螺栓的數(shù)量和間距，只需要調(diào)節(jié)參數(shù)就能形成新的連接件。在繪制加強件和連接件時，只需要將加強件和連接件的大樣畫出來，在施工過程中，對照相應(yīng)的位置參考大樣就能進(jìn)行施工。

2.4 應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)與場地分析

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時要考慮到建筑工程所在地的水文情況、地質(zhì)特征等環(huán)境因素對設(shè)計產(chǎn)生的影響，建筑周圍環(huán)境與建筑工程本身相結(jié)合才能體現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。使用BIM技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，能夠根據(jù)地理信息全面模擬出建筑工程場地，并在場地中模擬出建筑工程的模型。方便了設(shè)計者分析建筑場地的特點和條件，選擇最佳的建設(shè)地點，提高場地與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的適應(yīng)性，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。

3 BIM技術(shù)在建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計中的要點

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作在運用BIM系統(tǒng)中需要將模型發(fā)送到分析軟件，結(jié)構(gòu)分析軟件利用算法來將建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計信息反饋出來，并根據(jù)用戶指令來形成動態(tài)的施工圖與結(jié)構(gòu)模型，所以設(shè)計人員在使用BIM技術(shù)中要考慮模型空間的整體真實性，并要對BIM系統(tǒng)的物理模型能否自動生成施工圖紙等方面進(jìn)行充分考慮。建筑結(jié)構(gòu)的安全性是設(shè)計工作中設(shè)計人員要充分考慮的因素，但是由于建筑施工材料自身力學(xué)特征、荷載組合、荷載以及單元截面特性等多種因素會對結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生影響，所以設(shè)計人員在使用BIM模型進(jìn)行分析過程中往往需要面對各項復(fù)雜參數(shù)。再者，BIM模型在本質(zhì)上是物理模型、建筑結(jié)構(gòu)分析模型以及施工圖文檔的完全數(shù)據(jù)模型，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中只有采用完全符合標(biāo)準(zhǔn)或比較簡單的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，才能實現(xiàn)上述多種數(shù)據(jù)模型之間的雙向無縫連接，如果建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體設(shè)計沒有達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求，或建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的高度復(fù)雜化會導(dǎo)致其在運行中丟失大量數(shù)據(jù)。因此，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中設(shè)計人員要高度關(guān)注這一問題，力求可以有效實現(xiàn)物理模型與結(jié)構(gòu)分析模型之間的雙向無縫連接。

結(jié)語

由于現(xiàn)代建筑工程建設(shè)周期短、建筑生命周期長和涉及專業(yè)知識多的特點，傳統(tǒng)CAD技術(shù)已經(jīng)不能滿足如今的建筑工程要求。使用BIM技術(shù)能夠滿足CAD技術(shù)所不能達(dá)到的要求，BIM技術(shù)雖然比CAD技術(shù)強大，但難度也更高，需要設(shè)計人員及時提升自身的綜合素質(zhì)，全面掌握BIM技術(shù)。在高效快速的完成建筑工程建設(shè)的同時，保證建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，進(jìn)而保證建筑工程的施工質(zhì)量。

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