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

        2018-08-24 22:24:38羅海華
        科學(xué)與財(cái)富 2018年24期
        關(guān)鍵詞:BIM技術(shù)應(yīng)用

        羅海華

        摘 要:隨著建筑行業(yè)的不斷進(jìn)步,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,各種技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用也逐漸普及起來。而BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,有效的實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化與完善,為建筑工程質(zhì)量奠定了良好基礎(chǔ)。本文筆者根據(jù)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討。

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

        前言:現(xiàn)代社會(huì)建筑類型越發(fā)多樣,而復(fù)雜的施工條件和要求則意味著具體工作的難度增加,原有的施工圖紙、計(jì)劃方案難以充分滿足當(dāng)前要求,在這種情況下,BIM技術(shù)被提出并得到應(yīng)用。其能夠進(jìn)行更好的建模、調(diào)整優(yōu)化、圖紙出具、層次分辨等工作,方便了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。分析其具體內(nèi)容,對(duì)后續(xù)工作的優(yōu)化和進(jìn)行有一定積極意義。

        1 BIM技術(shù)概述

        BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)際上就是指基于建筑項(xiàng)目信息而構(gòu)建一個(gè)三維立體的工程數(shù)據(jù)模型,通過對(duì)BIM技術(shù)的合理利用能夠讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加立體的向工作人員進(jìn)行展示。而BIM技術(shù)起源于外國,近些年來才被引入我國,在各行業(yè)中均有所涉獵,而尤以建筑行業(yè)的應(yīng)用效果最佳。通過對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中的繪圖工作就能夠?qū)崿F(xiàn)由以往的分布繪圖向多專業(yè)共同繪圖的發(fā)展,也就推動(dòng)了我國建筑工程設(shè)計(jì)工作的不斷進(jìn)步。

        2現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的不足

        2.1建模技術(shù)不完善

        建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)有上千年的發(fā)展歷史,經(jīng)歷了手工、平面圖紙和立體模型的變化,信息時(shí)代來臨后,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)不斷完善,能夠更好的滿足使用要求,但依然存在一定不足。比如傳統(tǒng)的建模技術(shù)主要依靠設(shè)置固定參數(shù)的方式進(jìn)行,但在實(shí)際工作中,參數(shù)值會(huì)出現(xiàn)少許變化,而如果建設(shè)方案出現(xiàn)較大調(diào)整,模型的構(gòu)建甚至?xí)ヒ饬x。這是目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的主要不足。

        2.2圖紙指導(dǎo)性不足

        設(shè)計(jì)圖紙是具體施工的指導(dǎo)性文化,其是否完善、科學(xué)直接影響建筑結(jié)構(gòu)的具體施工和建設(shè)效果。當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)下,出具的圖紙存在一定的問題,影響其指導(dǎo)性。比如設(shè)計(jì)人員常用的CAD平面圖,該圖可以較好的給出尺寸比例和基本框架,但在建筑層次感的表達(dá)上存在顯著的欠缺,如果建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,或者施工環(huán)境包含大量交錯(cuò)的各類管線,圖紙的指導(dǎo)價(jià)值將大為下降。這也是目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的不足之一。

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

        3.1 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢

        3.1.1可視化

        可視化即“所見所得”的形式,對(duì)于建筑行業(yè)來說,可視化的作用是非常大的,例如經(jīng)常拿到的施工圖紙,只是各個(gè)構(gòu)件信息在圖紙上的線條繪制表達(dá),其真正的構(gòu)造形式需要建筑人員和施工人員自行想象。一般簡單構(gòu)造通過想象進(jìn)行了解未嘗不可,但復(fù)雜建筑造型在近些年不斷的出現(xiàn),依靠人腦想象存在明顯困難。BIM提供了可視化的思路,將以往的線條式的構(gòu)件形成一種三維的立體實(shí)物圖形展示在人員面前。

        3.1.2可優(yōu)化

        建筑結(jié)構(gòu)整個(gè)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的過程是一個(gè)不斷優(yōu)化的過程,優(yōu)化和BIM不存在實(shí)質(zhì)性的必然聯(lián)系,但在BIM的基礎(chǔ)上可以做更好的優(yōu)化、更好地做優(yōu)化。優(yōu)化受三個(gè)要素的制約:信息、復(fù)雜程度和時(shí)間。沒有準(zhǔn)確的信息得不到合理的優(yōu)化結(jié)果,BIM模型提供了建筑物的實(shí)際存在的信息,包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息,還提供了建筑物變化以后的實(shí)際存在,即便復(fù)雜項(xiàng)目也可以調(diào)整。如建筑外形結(jié)構(gòu)的變化,可以對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行放大,之后更改參數(shù),調(diào)整到合適大小、模樣即可,優(yōu)化能力顯著。

        3.1.3模擬性

        模擬性并不是只能模擬設(shè)計(jì)出的建筑物模型,BIM模擬性還可以模擬一些特殊條件、事物。在設(shè)計(jì)階段,BIM可以對(duì)設(shè)計(jì)上需要的一些要素進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),例如:節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等;在招投標(biāo)和施工階段可以進(jìn)行4D模擬,也就是根據(jù)施工的組織設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工,從而來確定合理的施工方案來指導(dǎo)施工。這一優(yōu)勢是任何傳統(tǒng)技術(shù)不具備的,對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)工作十分有利。

        3.2 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方式

        3.2.1建模階段的應(yīng)用

        建模工作是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要工作之一,是圖紙出具、細(xì)節(jié)調(diào)整甚至成本核算等工作的基礎(chǔ)之一,在建模階段,BIM技術(shù)的優(yōu)勢非常突出。前文介紹了BIM技術(shù)的可視化和模擬性優(yōu)勢,這兩個(gè)優(yōu)勢對(duì)于建模工作的助力巨大。人員首先了解建筑的基本情況,確定各類參數(shù),構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)的基本外形,之后根據(jù)建筑的實(shí)際情況模擬各類條件。比如某建筑建設(shè)地點(diǎn)在北方,對(duì)采陽的要求較高,完成基礎(chǔ)建模工作后,模擬光照條件,了解其能夠接受光照的水平,發(fā)現(xiàn)建筑8層以下無法接受有效光照,直接對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,使不同建筑之間的距離增加1.5m,光照條件明顯改觀。這一技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢明顯。

        3.2.2施工階段的應(yīng)用

        施工階段,BIM技術(shù)的應(yīng)用主要包括細(xì)節(jié)調(diào)整、孔洞預(yù)留等。常見的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)包括入室線路孔洞、采陽窗位置、隔熱材料選取、保溫材料選取、墻內(nèi)線路走向等等,這些細(xì)節(jié)方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題極可能導(dǎo)致建筑性能下降,比如保溫材料的選擇。我國北方進(jìn)入秋末時(shí)節(jié)之后,溫度即會(huì)顯著降低,直到來年春季才會(huì)回暖,這一時(shí)間段內(nèi)北方會(huì)進(jìn)行集中供暖,但供暖期外低溫環(huán)境也會(huì)影響正常生活,因此保溫材料非常重要。選取保溫材料時(shí),可通過BIM技術(shù)不斷進(jìn)行模擬,以10℃、0℃、零下10℃環(huán)境為固定條件,判斷分析不同材料的保溫效能,最終選擇合適材料。

        3.2.3出圖方面的應(yīng)用

        BIM技術(shù)條件下,出具的圖紙帶有明顯的立體感和層次性,這是其較各類傳統(tǒng)技術(shù)的最大優(yōu)勢之一,也是其可視化優(yōu)勢的一種延伸。BIM技術(shù)下,人員先利用軟件完成建模,之后調(diào)整各項(xiàng)細(xì)節(jié),出具帶有色彩和光特色的圖紙,施工人員能夠一目了然的了解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心理念。如果建筑的規(guī)模較大,還可以就其細(xì)節(jié)進(jìn)行放大,出具具體的小范圍結(jié)構(gòu)圖紙,圖紙綜合考慮了和建筑總體的比例關(guān)系以及基本的外觀情況,并通過光特色表達(dá)了各結(jié)構(gòu)之間的位置關(guān)系,層次感、差異感十分明顯,設(shè)計(jì)人員還可以進(jìn)一步放大或者縮小圖紙進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,BIM技術(shù)出圖優(yōu)勢在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢得到體現(xiàn)。

        4 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)分析

        工作人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn)難點(diǎn):

        (1)應(yīng)重視對(duì)模型空間結(jié)構(gòu)完整性的保持。只有這樣,才能夠保證工作人員能夠利用BIM技術(shù)來構(gòu)建出一個(gè)動(dòng)態(tài)的施工圖與結(jié)構(gòu)模型。

        (2)重視對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合理選擇。這是因?yàn)楣ぷ魅藛T在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),主要是為了保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性能夠達(dá)到相關(guān)要求。而建筑施工材料的質(zhì)量往往會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)性能造成極大的影響,因此工作人員應(yīng)通過BIM模型來對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)復(fù)雜參數(shù)進(jìn)行具體分析。這就要求工作人員應(yīng)在實(shí)際工作中,能夠盡量選擇較為標(biāo)準(zhǔn)的或是較為簡單的建筑結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件,以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)分析模型、物理模型與施工圖文檔完全數(shù)據(jù)模型的無縫連接,以避免造成數(shù)據(jù)丟失的情況。

        5總結(jié)

        通過分析BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,了解了相關(guān)基本內(nèi)容。目前來看,現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的不足包括建模技術(shù)不完善、圖紙指導(dǎo)性不足等,而BIM技術(shù)在相關(guān)工作中的優(yōu)勢包括可視化、可優(yōu)化、模擬性等方面,具體而言,其可在建模階段、施工階段和出圖方面發(fā)揮作用。后續(xù)工作中,應(yīng)用上述理論也有助于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的完善。

        參考文獻(xiàn):

        [1]史瑞英.淺談BIM技術(shù)在CL建筑結(jié)構(gòu)體系中的應(yīng)用研究[J].建設(shè)科技,2015(23):50~51.

        [2]朱寶勝.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,25(04):35~36.

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