劉軍

1 BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面影響

1.1 BIM 技術(shù)特性

BIM 技術(shù)屬于建筑行業(yè)一種新的技術(shù)，具有信息化、三維化、可視化和集成化等特點(diǎn)，能夠?qū)⒔ㄖY(jié)構(gòu)有效分解，利用BIM 軟件進(jìn)行建筑三維的預(yù)覽和觀察，在整個(gè)工程項(xiàng)目施工前詳細(xì)了解整個(gè)建筑設(shè)計(jì)全貌。另外，BIM 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還能夠?qū)崿F(xiàn)不同參與人員的交互，有效促進(jìn)建筑項(xiàng)目建設(shè)中信息的傳遞以及修改等，更好地滿足項(xiàng)目順利開展需要[1]。除此之外，BIM 技術(shù)還有5 項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：（1）開展基于BIM 技術(shù)主導(dǎo)下的建筑施工設(shè)計(jì)工作，有助于確保數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性、透明性、共享性，控制建筑項(xiàng)目周期內(nèi)的資金風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)盈利目標(biāo)；（2）BIM 技術(shù)能夠?yàn)榻ㄖ髽I(yè)以及所有施工項(xiàng)目參與者提供施工合同、變更信息與文件以及支付憑證等附件資料與管理平臺(tái)，并對(duì)成本預(yù)算、簽證管理、支付工資等全過(guò)程進(jìn)行有效管理；（3）BIM 技術(shù)所主導(dǎo)的數(shù)據(jù)模型能夠自動(dòng)調(diào)整各項(xiàng)目的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)，可以方便統(tǒng)計(jì)、追溯各個(gè)項(xiàng)目的現(xiàn)金流和資金狀況；（4）根據(jù)建筑項(xiàng)目的施工進(jìn)度進(jìn)行準(zhǔn)確篩選與匯總，輔助建筑設(shè)計(jì)師與工程管理人員做好資源調(diào)配工作，從而制定正確的施工決策，設(shè)計(jì)出更完善的建筑模型；（5）BIM 技術(shù)的4D 虛擬模型能夠提前發(fā)現(xiàn)在施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，并逐次修改，制訂科學(xué)的應(yīng)對(duì)策略。

1.2 BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的影響

建筑設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的引進(jìn)，可利用交互式系統(tǒng)和數(shù)據(jù)集成平臺(tái)等實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)參與方的有效集成，將信息匯總至統(tǒng)一的平臺(tái)管理和存儲(chǔ)，通過(guò)這一方式，確保建筑設(shè)計(jì)工作中可對(duì)建設(shè)單位、施工單位以及供應(yīng)商等信息有整體性把握，確保設(shè)計(jì)單位對(duì)建設(shè)單位的意圖有準(zhǔn)確、全面理解，在設(shè)計(jì)中及時(shí)反饋設(shè)計(jì)理念。同時(shí)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)施工單位和供應(yīng)單位有充分考慮，提高施工要求和材料選擇等方面的合理性[2]。在BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)支持下，能夠?qū)⒏黝愋畔⒂行Т鎯?chǔ)至統(tǒng)一平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性修改，確保各方面人員獲取信息的一致性，信息傳遞效率有明顯提升，可有效控制信息傳遞過(guò)程中的耗散問(wèn)題。

另外，BIM 技術(shù)具備為可視化以及三維化特點(diǎn)，能夠?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供極大便利，通過(guò)生成構(gòu)件三維信息，滿足建筑結(jié)構(gòu)在美觀性和可靠性等方面的分析需要。BIM 數(shù)據(jù)參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)，還能夠?qū)⒁酝鵆AD 中的點(diǎn)線面等轉(zhuǎn)化為立體的梁柱等結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率有明顯提升，在完成設(shè)計(jì)后，還可以利用三維可視化技術(shù)對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核，分析設(shè)計(jì)中是否還存在問(wèn)題，以確保其結(jié)構(gòu)可靠性，取得理想的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。

2 基于BIM 的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

BIM 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)在一定程度上改變建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程。以往建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的開展主要是利用有限元結(jié)構(gòu)分析元件等展開結(jié)構(gòu)建模以及截面設(shè)計(jì)等工作，之后利用二維CAD 等進(jìn)行施工圖的繪制。這一方式在實(shí)際應(yīng)用中，需要在CAD 中利用點(diǎn)線面形式展開建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)以二維圖形方式表達(dá)。這種情況會(huì)給設(shè)計(jì)人員的空間復(fù)合以及對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的理解等帶來(lái)一定的影響。

以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程在實(shí)際應(yīng)用中，由設(shè)計(jì)人員進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員計(jì)算分析，通過(guò)軟件自動(dòng)生成施工圖和三維圖。受當(dāng)前技術(shù)限制以及人員水平等影響，BIM 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中更多地需要結(jié)合應(yīng)用軟件利用分階段方式設(shè)計(jì)。

在BIM 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員需要做好建筑結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)和計(jì)算，明確建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案之后生成模板，如果出現(xiàn)修改，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)模型自動(dòng)更新，之后再次計(jì)算，生成施工圖。將施工圖導(dǎo)入Revit 軟件，展開碰撞檢查。

應(yīng)用至后期階段，可滿足不同軟件交互需要。通過(guò)這一方式，設(shè)計(jì)人員直接在Revit 軟件展開建筑設(shè)計(jì)，利用三維模擬以及碰撞檢查等方式分析，對(duì)結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行完善和修改。在完成結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)后，可將建筑模型導(dǎo)入有限元軟件中，分析結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性和穩(wěn)定性，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和調(diào)整，確保所獲取的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型符合要求。利用BIM 軟件輸出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果，生成施工圖，為建筑項(xiàng)目施工提供相應(yīng)指導(dǎo)。

需要注意的是，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的開展，不僅是設(shè)計(jì)單位工作，同時(shí)還需要建設(shè)單位、施工單位以及材料供應(yīng)單位等相互協(xié)調(diào)和交互。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，各設(shè)計(jì)信息一旦發(fā)生變化，會(huì)直接將信息傳遞給其他單位，及時(shí)了解其他單位的意見和反饋。通過(guò)這一方式，設(shè)計(jì)單位能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建設(shè)單位建設(shè)意圖的準(zhǔn)確把握，兼施工單位現(xiàn)場(chǎng)施工需要，在設(shè)計(jì)階段對(duì)結(jié)構(gòu)材料配置以及成本等有充分全面的分析考慮，針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展開全方位審查。

此外，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)結(jié)合具體地形結(jié)構(gòu)，運(yùn)用BIM 技術(shù)精確設(shè)計(jì)2 種建筑工程模型——局部模型和整體模型。不可忽視的是，在局部模型設(shè)計(jì)工作中，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)全面參考前期工作中的建模數(shù)據(jù)信息，以此精確計(jì)算建筑模型參數(shù)。

在整體模型設(shè)計(jì)工作中，建筑設(shè)計(jì)師首先應(yīng)注意全面搜集精確的參考信息，運(yùn)用BIM 技術(shù)匯集圖形數(shù)據(jù)，組建信息化建筑工程模型；其次，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)建筑所處的地形結(jié)構(gòu)，對(duì)建筑模型進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化，處理好不同空間結(jié)構(gòu)的互聯(lián)關(guān)系；再次，要采用建筑工程模型來(lái)準(zhǔn)確模擬建筑施工動(dòng)態(tài)，對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行控制，并結(jié)合建筑工程模型參數(shù)與規(guī)劃面積設(shè)計(jì)施工進(jìn)度，努力實(shí)現(xiàn)施工計(jì)劃與BIM 模型的有機(jī)連接，然后，將施工進(jìn)度計(jì)劃中的二維數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變成三維模型，從而全面提高建筑動(dòng)態(tài)模型的直觀性與立體效果。與此同時(shí)，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)充分利用建筑工程模型來(lái)收集imodel 數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的重要數(shù)據(jù)信息，并將這些信息轉(zhuǎn)入iPad 內(nèi)，還應(yīng)協(xié)同施工技術(shù)人員運(yùn)用iPad 做好建筑施工作業(yè)與資源分配工作，對(duì)各項(xiàng)施工細(xì)節(jié)進(jìn)行控制，從而不斷提高建筑工程施工質(zhì)量。

3 基于BIM 技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

1）預(yù)制構(gòu)建參數(shù)化設(shè)計(jì)，BIM 設(shè)計(jì)中參數(shù)化設(shè)計(jì)不僅可以提高設(shè)計(jì)效率，降低建模工作量，同時(shí)還有著非常強(qiáng)的適應(yīng)性，具備靈活可變性特點(diǎn)。預(yù)制構(gòu)件鋼筋設(shè)計(jì)中，參數(shù)化屬于整個(gè)BIM 設(shè)計(jì)的核心和關(guān)鍵，針對(duì)預(yù)制構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)，需要結(jié)合構(gòu)件類型做好分類，如墻板類構(gòu)件、陽(yáng)臺(tái)類構(gòu)件、樓梯及樓板類構(gòu)件等。在墻板類構(gòu)件方面，有純剪力墻預(yù)制墻板等，在陽(yáng)臺(tái)類構(gòu)件方面，有板式陽(yáng)臺(tái)和梁式陽(yáng)臺(tái)等，在樓梯及樓板類構(gòu)件方面，有非常強(qiáng)的模數(shù)化和標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)，需要結(jié)合構(gòu)件特點(diǎn)，賦予其特定的參數(shù)，在構(gòu)件發(fā)生變化后，利用數(shù)字驅(qū)動(dòng)模型進(jìn)行改變，同時(shí)改變數(shù)據(jù)信息。利用標(biāo)準(zhǔn)化以及系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方式展開預(yù)埋件設(shè)計(jì)，更好地滿足BIM 在參數(shù)化方面實(shí)際需要。

2）深化設(shè)計(jì)碰撞檢查，通過(guò)碰撞分析和檢測(cè)方式，針對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式下一些“錯(cuò)漏碰缺”問(wèn)題及時(shí)收集處理。比如，在預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部組成部分的碰撞檢測(cè)以及預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部預(yù)留預(yù)埋定位等一系列內(nèi)容，通過(guò)碰撞檢測(cè)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在交錯(cuò)碰撞等問(wèn)題的有效避免，減少后期施工過(guò)程中不必要的更改。

3）BIM 出圖，利用BIM 模型實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑構(gòu)件的信息化描述，直接在BIM 模型上完成構(gòu)件加工圖并生成，通過(guò)這一方式，在準(zhǔn)確表達(dá)傳統(tǒng)圖紙中二維關(guān)系的同時(shí)清楚顯示一些復(fù)雜的空間剖面關(guān)系，將各類離散的二維圖紙信息進(jìn)行集中。通過(guò)這一方式，確保模型能夠與預(yù)制工廠緊密協(xié)調(diào)和對(duì)接。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)在生產(chǎn)和應(yīng)用方面能夠與時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)緊密結(jié)合，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面應(yīng)用更為廣泛，BIM 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不僅可以節(jié)約建筑設(shè)計(jì)人力和物力方面的花費(fèi)，還能夠很大程度上促進(jìn)工程質(zhì)量的提高。BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠促進(jìn)建筑模型的可視化發(fā)展，滿足我國(guó)綠色設(shè)計(jì)理念要求。相比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，BIM 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)更為顯著，設(shè)計(jì)人員可結(jié)合實(shí)際情況合理選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，當(dāng)下在我國(guó)各方面發(fā)展中需要重視BIM 技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)，以便在各方面更好地發(fā)揮BIM 技術(shù)價(jià)值的作用。