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        建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用分析

        2019-04-12 05:23:48
        城市建筑空間 2019年1期
        關(guān)鍵詞:空間規(guī)劃鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計

        段 勇

        (黔南州建筑設(shè)計研究院,貴州 都勻 558000)

        0 引言

        BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)是一種工程數(shù)據(jù)模型,這種基于三維數(shù)字技術(shù)的模型可以將建筑工程項(xiàng)目各相關(guān)信息匯成一體。美國學(xué)者率先提出建筑信息模型概念,其主要是通過數(shù)字模型來設(shè)計、施工、運(yùn)營并維護(hù)項(xiàng)目,提升建筑領(lǐng)域數(shù)字化與信息化水平。如果將Auto CAD技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用當(dāng)成建筑設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)的第一次革命(計算機(jī)繪圖取代人工繪圖),BIM技術(shù)則是這一領(lǐng)域內(nèi)的二次革命,因?yàn)樵摷夹g(shù)實(shí)質(zhì)上是將建筑繪圖從傳統(tǒng)的多專業(yè)各種獨(dú)立、分步驟繪圖向計算機(jī)信息技術(shù)(多專業(yè)共同繪圖)轉(zhuǎn)變。也就是說,BIM技術(shù)實(shí)質(zhì)上是某種全新型信息化管理技術(shù),通常應(yīng)用于工程項(xiàng)目管理。建筑信息模型技術(shù)實(shí)施路徑如圖1所示。

        圖1 建筑信息模型技術(shù)路線

        1 BIM技術(shù)簡述

        在建筑工程項(xiàng)目設(shè)計中,需要運(yùn)用各方面的信息,數(shù)據(jù)量十分龐雜,且不少信息屬于動態(tài)信息,采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法進(jìn)行整理存在一定的難度。如果一種新型技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對這些信息進(jìn)行及時地收集整理,使工程設(shè)計能夠更加有效地運(yùn)用這些龐雜的信息,將會對建筑工程的設(shè)計和后期的合理施工產(chǎn)生重要的意義。BIM技術(shù)就是在這種背景下應(yīng)用于建筑工程設(shè)計領(lǐng)域的。

        1.1 BIM技術(shù)主要特征

        BIM技術(shù)主要是通過構(gòu)建數(shù)字化模型實(shí)現(xiàn)對建筑工程設(shè)計、施工、管理的一種先進(jìn)技術(shù),其主要特征包括3個方面,即信息集成化、信息傳遞性以及協(xié)同設(shè)計。

        1)信息集成化 其主要包括設(shè)計過程的集成化與設(shè)計信息的集成化。

        2)信息傳遞性 該特性是BIM技術(shù)的獨(dú)有特點(diǎn)之一。也即是說,當(dāng)修改程序中的單個數(shù)據(jù)后,BIM系統(tǒng)自帶的自動修復(fù)功能將會發(fā)生作用,將修改信息傳遞至相應(yīng)的圖元。

        3)協(xié)同設(shè)計 BIM技術(shù)充分發(fā)揮了設(shè)計、施工、管理之間的紐帶作用,并在這一過程中幫助工程的順利實(shí)施提供詳盡的數(shù)據(jù)支撐,使工程建設(shè)更加趨于科學(xué)化、規(guī)范化。

        1.2 BIM技術(shù)應(yīng)用存在的不足

        從當(dāng)前我國工程建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用BIM技術(shù)的實(shí)際情況來看,該技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用還存在以下不足。

        1)該軟件大都是由國外軟件商開發(fā),實(shí)現(xiàn)本土化的過程中還存在一些問題。

        2)軟件對應(yīng)用人員的專業(yè)素質(zhì)要求較高,我國還需要加大這方面人才的培養(yǎng)力度。

        3)軟件模塊之間連接不夠順暢,數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)傳遞效率不高,制約了BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域的發(fā)展。

        2 傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷

        盡管在傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中探索運(yùn)用了有關(guān)建筑信息模型,但是該模型尚不完善,相關(guān)模塊的設(shè)置也不夠合理,影響了其功能的發(fā)揮。

        2.1 設(shè)計與分析策略性不足

        建筑信息模型有關(guān)軟件在建筑信息模型傳播時始終被頻繁提及,足以說明相關(guān)軟件的應(yīng)用對建筑工程設(shè)計具有十分重要的意義,建筑信息模型軟件應(yīng)用在建筑信息模型實(shí)踐中同樣屬于最為普遍的一個突破口。在推動建筑信息模型認(rèn)知與發(fā)展過程中,軟件開發(fā)商可謂是功不可沒。不過與新型的BIM技術(shù)相比,傳統(tǒng)設(shè)計軟件依然存在明顯的分析與設(shè)計能力缺陷,功能尚不夠強(qiáng)大,這似乎成為其無法逾越的鴻溝,制約了其進(jìn)一步的發(fā)展。

        2.2 設(shè)計步驟方面的不足

        傳統(tǒng)建筑工程設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)一個最典型的缺陷就是設(shè)計協(xié)同問題,且設(shè)計協(xié)同問題與傳統(tǒng)設(shè)計流程之間存在互相干擾,這也是當(dāng)前設(shè)計流程缺陷的主要原因,現(xiàn)代設(shè)計協(xié)同發(fā)展因此受到明顯制約。各專業(yè)在傳統(tǒng)設(shè)計思維中的工作重點(diǎn)均有所不同,各專業(yè)圖紙的重點(diǎn)均為本專業(yè)設(shè)計內(nèi)容,關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)圖紙?jiān)诟髟O(shè)計環(huán)節(jié)信息交流中成為現(xiàn)實(shí)制約,這一環(huán)節(jié)不打通,或打通質(zhì)量不高,會增加信息溝通與工作協(xié)同難度,無法實(shí)時完成信息共享。特別是在單一專業(yè)設(shè)計變化條件下,設(shè)計師溝通不及時會導(dǎo)致風(fēng)險隱藏,設(shè)計返工會因此而出現(xiàn),有時甚至?xí)奂案鲗I(yè)設(shè)計的整體質(zhì)量,進(jìn)度均有可能因此而受到嚴(yán)重影響。

        3 BIM技術(shù)應(yīng)用分析

        當(dāng)前,BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用主要集中在模型構(gòu)建、建筑空間規(guī)劃、建筑結(jié)構(gòu)性能研究、鋼結(jié)構(gòu)建模等方面,其具體應(yīng)用情況如下。

        3.1 模型構(gòu)建

        BIM技術(shù)能通過真實(shí)構(gòu)件有效表示出三維實(shí)體結(jié)構(gòu)模型。和傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)相比,BIM技術(shù)全面打破了CAD技術(shù)只可以完成平面信息傳遞這一現(xiàn)實(shí)瓶頸,能通過建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件將結(jié)構(gòu)整體、不同構(gòu)件相互間關(guān)系直觀地表達(dá)出來。設(shè)計實(shí)際結(jié)構(gòu)時,可以基于BIM技術(shù)、可視化技術(shù)來動態(tài)性的展示出結(jié)構(gòu)變化,在此基礎(chǔ)上設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)件,將合理、科學(xué)的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計成功,將設(shè)計缺陷迅速調(diào)整,對設(shè)計方案進(jìn)行及時修改,實(shí)現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量提升。

        3.2 建筑空間規(guī)劃應(yīng)用

        建筑設(shè)計的首要環(huán)節(jié)即為空間規(guī)劃,建筑地點(diǎn)選定條件下即應(yīng)開始分析當(dāng)?shù)乜臻g、地形,如果基地地形比較復(fù)雜,則更有必要分析地形結(jié)構(gòu)。利用BIM技術(shù)分析建筑基地坡向、斜率、坡高等空間,可以初步探索地形復(fù)雜區(qū)域建立建筑物的可行性,奠定設(shè)計基礎(chǔ),打通設(shè)計思路。利用GIS建??梢赃M(jìn)行坡度分析,模擬各項(xiàng)參數(shù),根據(jù)設(shè)計需要由各層面以各種視角展開分析、研究,將系列性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)就此生成,為未來設(shè)計提供具體的參考依據(jù)。完成地形探索條件下,建筑物空間規(guī)劃工作即可展開。通常有必要基于BIM技術(shù)來可視化分析建筑物的空間規(guī)劃,利用3D技術(shù)將建筑物立體化展示出來,同時展開道路可視分析、規(guī)劃可視度分析、室內(nèi)視野分析等,各類分析展開之前的前置環(huán)節(jié)是有關(guān)模型構(gòu)建,建立好相關(guān)模型后應(yīng)利用BIM技術(shù)調(diào)試,和各因素相結(jié)合進(jìn)行統(tǒng)一考慮,將最理想的空間規(guī)劃模型建立成功。

        3.3 建筑結(jié)構(gòu)性能研究

        本質(zhì)來看,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計實(shí)質(zhì)上并非簡單排列建筑的各組成部分,而是需要有機(jī)組合建筑物的各部分,以此建立起可以相互支持的建筑整體,為建筑結(jié)構(gòu)整體牢固性、抗震性等達(dá)標(biāo)提供保障,因此很有必要分析建筑結(jié)構(gòu)性能。BIM技術(shù)宜將有關(guān)性能分析軟件設(shè)計出來,并在軟件內(nèi)導(dǎo)入建筑信息模型數(shù)據(jù),以此將分析過程快速、準(zhǔn)確地完成,基于分析結(jié)果將設(shè)計缺陷迅速改變,實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量提升。

        3.4 鋼結(jié)構(gòu)建模應(yīng)用

        伴隨建筑工程持續(xù)發(fā)展,建筑工程日益呈現(xiàn)出大空間、大跨度發(fā)展趨勢,這也逐步增大了鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用數(shù)量與規(guī)模。鋼結(jié)構(gòu)鏈接、強(qiáng)化件數(shù)量眾多,布置極廣,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計難度因此明顯增大?;贐IM技術(shù),則能在計算鋼結(jié)構(gòu)梁高度基礎(chǔ)上專門設(shè)計所有連接件,參數(shù)化處理這些連接件,基于BIM技術(shù)參數(shù)共享則能有效控制好鋼結(jié)構(gòu)中連接件(種螺栓等)間距與數(shù)量,如果有新連接件構(gòu)建,設(shè)計師無需進(jìn)行重復(fù)設(shè)計工作,僅需對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整就能實(shí)現(xiàn)新連接件設(shè)計;基于BIM技術(shù),設(shè)計師同樣可以將加強(qiáng)件的大樣圖輕松繪制成功,滿足加強(qiáng)件的設(shè)計與制作需要。而從鋼結(jié)構(gòu)施工角度來看,BIM技術(shù)能夠有效簡化技術(shù)人員的工作量,讓其僅需基于設(shè)計位置全能完成加強(qiáng)件部位設(shè)計,鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計缺陷因此可以被全面規(guī)避。

        4 結(jié)語

        綜上所述,隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展,在建筑設(shè)計中應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的能力逐漸增強(qiáng)。把BIM技術(shù)引入建筑設(shè)計中,對于提升我國建筑工程設(shè)計水平、提高我國建筑工程的整體質(zhì)量都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。從我國目前的實(shí)際情況來看,BIM技術(shù)已經(jīng)具有了較為成熟的系統(tǒng)化環(huán)境,作為建筑工程設(shè)計師,應(yīng)當(dāng)充分把握建筑設(shè)計的相關(guān)要求,同時熟練掌握BIM相關(guān)技術(shù)規(guī)范,將兩者進(jìn)行有機(jī)融合,唯有如此,才能實(shí)現(xiàn)我國建筑設(shè)計的科學(xué)化、規(guī)范化水平,建設(shè)高水平、高質(zhì)量的建筑工程。

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