侯平麗 容海川城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司

1 前言

目前，BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)發(fā)展中起到非常重要的作用。BIM的參數(shù)化、可視化、管理化、仿真化功能的發(fā)揮為建筑工程管控提供了科學(xué)依據(jù)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑工程管控間存在著緊密聯(lián)系，將BIM技術(shù)應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對于設(shè)計(jì)水平的提升具有顯著作用。

2 建筑信息模型

圖1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)即建筑信息模型，其融合了建筑學(xué)、工程學(xué)、土木工程學(xué)等多種專業(yè)知識，是為建筑設(shè)計(jì)和施工提供專業(yè)指導(dǎo)的重要工具。建筑信息模型中融入三維技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、物件導(dǎo)向功能，能夠根據(jù)現(xiàn)場情況及工程要求構(gòu)建完整的模型系統(tǒng)，幫助相關(guān)作業(yè)人員開展設(shè)計(jì)、施工指導(dǎo)、圖紙改進(jìn)、參數(shù)計(jì)算等工作（如圖1），從而降低建設(shè)難度，提高建筑工程的質(zhì)量。將建筑信息模型應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可對結(jié)構(gòu)性能、連接情況、材料等內(nèi)容展開科學(xué)分析，為設(shè)計(jì)人員提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)資料。

3 BIM技術(shù)特點(diǎn)

3.1 可視性

BIM可視化功能在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起到非常重要的作用。以往建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要通過人工操作的方式編制二維圖紙，編制過程中容易因?yàn)榭紤]不全面，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容缺少連續(xù)性，結(jié)構(gòu)過于突兀，進(jìn)而降低后期施工的質(zhì)量。而利用BIM技術(shù)，可直接將抽象線條轉(zhuǎn)化成立體圖形，構(gòu)建三維空間數(shù)據(jù)模型，將平面圖紙轉(zhuǎn)化成可視化圖形，一目了然（如圖2），便于設(shè)計(jì)者做出更改和調(diào)整，以改進(jìn)工作效率。

圖2 可視性

此外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，傳統(tǒng)的平面CAD制圖想要轉(zhuǎn)變成效果圖，就需要專業(yè)人員按照平面圖內(nèi)容手動制作，速度較慢，還容易出現(xiàn)偏差。而使用BIM技術(shù)后，則可直接在BIM軟件中繪制二維圖紙，自動將二維圖紙轉(zhuǎn)化成效果圖，解決傳統(tǒng)繪制存在的問題，而且生成的效果圖在可視化功能作用下，可將結(jié)構(gòu)和構(gòu)件間的關(guān)系直觀顯示出來，將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資料自動化的編輯保存，并為設(shè)計(jì)人員、施工人員提供可靠的依據(jù)。

3.2 協(xié)調(diào)性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要想發(fā)揮其管理作用，就需加強(qiáng)各部門間的協(xié)調(diào)與協(xié)作，針對設(shè)計(jì)內(nèi)容共同探討，并提出自己的見解和意見，保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性。在這一過程中，BIM 技術(shù)的協(xié)調(diào)性發(fā)揮著較大作用。該技術(shù)構(gòu)建的信息化平臺，能實(shí)現(xiàn)部門間信息數(shù)據(jù)的有效傳輸、共享和存管，了解部門工作要求，明確交叉作業(yè)內(nèi)容，且將其融入到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中來，從多個角度對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容加以分析和探討，解決存在的各種問題，完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時在BIM模型下，設(shè)計(jì)人員可同施工、監(jiān)理等部門人員共同對設(shè)計(jì)方案予以分析和改進(jìn)，增強(qiáng)各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)的合理性，促進(jìn)施工作業(yè)的順利進(jìn)行。再者，BIM 技術(shù)下，數(shù)據(jù)參數(shù)的更改，其相關(guān)參數(shù)也會隨之改變，便于工作人員識別其中的問題項(xiàng)，減少資源、成本損耗。

3.3 模擬性

BIM技術(shù)的模擬性不單單體現(xiàn)在建筑物結(jié)構(gòu)的模擬，還包括特殊實(shí)驗(yàn)環(huán)境的模擬。如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，BIM 技術(shù)可模擬日照、節(jié)能、熱傳導(dǎo)等變化趨勢；在招投標(biāo)環(huán)節(jié)內(nèi)，可對施工組織計(jì)劃予以模擬，做好施工作業(yè)的科學(xué)規(guī)劃和安排，保證施工方案的有效落實(shí)；在建模和數(shù)據(jù)處理中，BIM 技術(shù)可對各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)值加以模擬，調(diào)整和優(yōu)化其中存在的問題項(xiàng)，加強(qiáng)參數(shù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；模擬建筑所在環(huán)境，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式符合所在區(qū)域環(huán)境變化要求，為人們營造良好的生活空間，增加建筑銷售量；對建筑結(jié)構(gòu)真實(shí)環(huán)境下的變化特征加以模擬，以達(dá)到人力、物力節(jié)省的目的，提高設(shè)計(jì)的效率。

4 BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

4.1 結(jié)構(gòu)和場地分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)注重結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、安全性、美觀性等特征，以有效規(guī)避不良因素帶來的影響，延長建筑的使用壽命。為此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，要先對建筑結(jié)構(gòu)和場地展開科學(xué)分析，明確建筑所在區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境特征，了解區(qū)域氣候、水文的變化特征，進(jìn)而根據(jù)工程要求建立信息模型，以模型和現(xiàn)場的對比分析，確定最終建設(shè)地點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)形態(tài)，以此開展設(shè)計(jì)工作，改善建筑質(zhì)量。

4.2 功能性確定

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不是對建筑整個框架進(jìn)行羅列，而是考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足建筑的不同需求，且又不會使建筑產(chǎn)生突兀感。對于建筑的功能要求，首先要優(yōu)化整體建筑的抗震性能，使其不受外界災(zāi)害的影響，處于穩(wěn)定狀態(tài)下。另外，還需考慮建筑結(jié)構(gòu)的耐久性、阻燃性、承載性、強(qiáng)度及抗剪能力等。這些分析過程如果采用以往的方式會消耗較長時間，需要不斷開展測試檢驗(yàn)，而這容易造成資金、資源的浪費(fèi)，再加上作業(yè)人員主觀意識的影響、實(shí)際操作中容易出現(xiàn)失誤，進(jìn)而引起偏差的產(chǎn)生，影響了最終建筑結(jié)構(gòu)的性能。而使用BIM技術(shù)后，則可在立體模型中，對建筑結(jié)構(gòu)功能加以分析和研究，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫資料，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，及時改進(jìn)和處理，以提高建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量，增大整體工程的安全系數(shù)。

4.3 結(jié)構(gòu)模型的建立

建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的好壞及科學(xué)性與否會對建筑工程質(zhì)量的高低造成了重要影響，且還會產(chǎn)生較多的人力、物力、財(cái)力方面的損耗。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，就需要從多角度展開綜合分析與考量，并借助BIM技術(shù)構(gòu)建完整的建筑結(jié)構(gòu)模型，直觀分析建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，調(diào)整其中的問題項(xiàng)。應(yīng)用BIM 技術(shù)可在梁、板、柱等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提供充足的數(shù)據(jù)信息支持，便于作業(yè)人員進(jìn)行深入探討，確定結(jié)構(gòu)模型，了解結(jié)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

4.4 關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)模型

隨著建筑規(guī)模的擴(kuò)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)量逐漸增多，這使得關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建也越來越復(fù)雜。在該結(jié)構(gòu)模型建立中，除要考慮結(jié)構(gòu)合理性外，還需對結(jié)構(gòu)件的關(guān)聯(lián)性加以掌握，對其中存在的突兀加以解決和完善。BIM技術(shù)應(yīng)用后，將管連接構(gòu)件的對稱或不對稱關(guān)系直觀顯示出來，便于調(diào)整設(shè)計(jì)內(nèi)容，優(yōu)化設(shè)計(jì)水平。如洞口與墻體設(shè)計(jì)中，利用BIM技術(shù)，通過相關(guān)操作，將洞口附著在墻體上，這樣在刪除洞口時不會連同墻體結(jié)構(gòu)一起刪除，而在刪除墻體時，洞口則會隨之消失，通過這樣的操作可明確判斷洞口與墻體結(jié)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，有助于完善設(shè)計(jì)效果。

4.5 IFC模型

IFC 模型是目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)較常使用的一種功能，能充分發(fā)揮BIM多重屬性功能，實(shí)現(xiàn)各種力學(xué)模型及特殊模型的構(gòu)架，為設(shè)計(jì)人員調(diào)整、優(yōu)化、完善設(shè)計(jì)內(nèi)容提供幫助。再者，IFC 模型的適用范圍較廣，可確保力學(xué)模型構(gòu)建質(zhì)量。如在墻體關(guān)聯(lián)模型建立中，IFC模型可直觀的展現(xiàn)墻體結(jié)構(gòu)層、隔熱層、外墻面等內(nèi)容，并將其中的關(guān)系展現(xiàn)出來。在該模型內(nèi)，還可完成的功能有：定義材料屬性；利用材料層集合使用實(shí)體、材料分層，且分別展開定義；利用材料關(guān)聯(lián)實(shí)體進(jìn)行墻體材料與墻體的關(guān)聯(lián)。上述工作對整個建筑工程來說有著重要意義。

4.6 協(xié)同處理

利用BIM 技術(shù)可做到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，各種信息數(shù)據(jù)的實(shí)時更新和快速處理，加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確性，降低不良因素對設(shè)計(jì)質(zhì)量的影響。具體內(nèi)容為：首先，利用BIM技術(shù)可做到不同區(qū)域設(shè)計(jì)內(nèi)容的分隔處理，避免因信息混亂引起各類問題的產(chǎn)生；其次，構(gòu)建中心數(shù)據(jù)庫，做好信息數(shù)據(jù)的快速調(diào)取和傳輸交流，避免問題的出現(xiàn)。且協(xié)同處理可實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的整合和分類，為設(shè)計(jì)工作的開展提供對應(yīng)數(shù)據(jù)資料，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量，加快設(shè)計(jì)工作的進(jìn)程，維持最終方案的可靠性。

5 結(jié)束語

綜上，相關(guān)人員應(yīng)加大建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的重視力度，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的性能功效，合理規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)，維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性和美觀性，以此強(qiáng)化建筑整體效果，為行業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)效益增長提供強(qiáng)大助力。