易嘉明

（廣東省機電建筑設計研究院， 廣東 廣州 510000）

0 引言

社會經(jīng)濟和現(xiàn)代科技的發(fā)展，很大程度上推動了建筑行業(yè)建設管理方法的革新，尤其是像BIM這樣的先進技術(shù)，對建筑工程行業(yè)當下及未來的發(fā)展有重要的價值。BIM作為一種融合了現(xiàn)代計算機軟件技術(shù)和信息化技術(shù)的先進系統(tǒng)，在建筑工程建設和管理中，能夠?qū)?shù)字化的技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮得淋漓盡致。接下來，本文就從建筑結(jié)構(gòu)施工圖設計環(huán)節(jié)入手，對BIM技術(shù)的應用進行研究和分析。

1 BIM的介紹以及在建筑結(jié)構(gòu)施工圖設中的應用價值

1.1 介紹

BIM（Building Information Modeling），翻譯過來也就是建筑信息模型，是一種基于計算機軟件和數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)代技術(shù)。這種技術(shù)在工程設計、施工和管理中，是一種重要的工具。其核心功能是將相關(guān)資源和專業(yè)因素進行數(shù)字轉(zhuǎn)化，再通過系統(tǒng)的數(shù)字模擬功能，呈現(xiàn)可視化的三維模型?；谶@種三維模型，設計人員可以直接通過操作軟件來進行工程結(jié)構(gòu)設計和可行性模擬分析，施工人員可以更直觀的了解施工圖紙和設計要求，管理者可以基于對相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，制定和執(zhí)行有效的管理措施[1]。從專業(yè)角度來講，BIM是一個共享的知識資源，可以通過計算機及網(wǎng)絡給相關(guān)人群共享建筑項目的相關(guān)信息，這些信息的指導性貫穿于建筑工程的全生命周期，對工程設計、建設、驗收和日后管理維護，都能提供重要的支持。同時，在建筑工程全生命周期中，人們可以根據(jù)實際需要，通過BIM對相關(guān)信息進行增加、修改和更新，實時反映工程狀態(tài)和施工管理進度。

1.2 應用價值

在傳統(tǒng)建筑工程的結(jié)構(gòu)施工圖設計環(huán)節(jié)中，技術(shù)人員主要用到的是有限元結(jié)構(gòu)分析軟件，通過它來完成分析設計方案中建筑結(jié)構(gòu)力學狀態(tài)，進而評估設計方案的可行性。在分析完成之后，再用CAD軟件將設計方案以二維圖的方式呈現(xiàn)出來，提供給相關(guān)人員使用。但是，這種方法中的各個環(huán)節(jié)比較獨立，并且最終完成的設計圖紙可視化效果較差，同時如果有更改需求時，將會消耗大量的時間精力。

而在建筑結(jié)構(gòu)施工圖設計中使用BIM技術(shù)，可以直接在軟件中構(gòu)建可視化的三維模型，同時錄入或生產(chǎn)相關(guān)設計參數(shù)，并利用力學分析模塊直接對設計方案中的建筑結(jié)構(gòu)力學穩(wěn)定性進行測試。之后，BIM技術(shù)能夠直接生成測試通過之后的結(jié)構(gòu)設計圖紙，并按照相關(guān)使用者的要求進行圖紙轉(zhuǎn)化。顯然，BIM技術(shù)可以將結(jié)構(gòu)繪制和設計統(tǒng)一起來，給設計人員的設計工作以及圖紙會審、使用人員帶來極大的便利[2]。

進一步來講，BIM技術(shù)的應用，改變了傳統(tǒng)二維平面設計的模式，通過對三維模型的設計，不僅可以節(jié)約設計時間，還能提高設計方案的可視化水平，便于相關(guān)人員及時發(fā)現(xiàn)不合理的情況，同時為自己的工作做好相應的準備。具體來講，通過BIM技術(shù)設計的建筑結(jié)構(gòu)模型，可以生成大量的專業(yè)數(shù)據(jù)，從工程設計、施工、造價控制，到工程驗收、物業(yè)管理、建筑水電系統(tǒng)設計安裝等環(huán)節(jié)的不同人員，都能獲取自己需要的專業(yè)數(shù)據(jù)和圖紙。也就是說，BIM技術(shù)設計完成的圖紙方案和數(shù)據(jù)庫，將貫穿于整個工程的生命周期。

最后，通過BIM技術(shù)的應用，可以讓結(jié)構(gòu)設計人員與其他部門進行快速溝通、協(xié)同工作。在設計團隊內(nèi)部，基于一個BIM三維建筑模型，多個設計人員可以協(xié)同進行設計，互相能夠及時就相關(guān)問題進行在線討論和協(xié)調(diào)解決。在整個建筑工程項目的推進中，可以與其他部門人員進行快速的信息溝通，提高設計和應用效率。

2 BIM技術(shù)在我國建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用情況

自2003年起，BIM技術(shù)在我國部分地區(qū)的建筑工程建設中就得到了實踐研究，同時相關(guān)高校也開始著手將相關(guān)技術(shù)的研究和學習納入建筑工程設計和施工的專業(yè)課程之中。軟件單位投入資金和資源對BIM軟件進行開發(fā)，逐步推出了很多有應用價值的BIM設計軟件。

如今，我國建筑工程行業(yè)中，BIM技術(shù)的應用率和應用水平越來越高，尤其在很多知名建筑工程項目中，BIM技術(shù)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。例如，著名的上海中心大廈工程項目的開發(fā)建設中，全過程使用了BIM技術(shù)，將BIM技術(shù)貫穿于該工程的設計、施工、后期運營之中。到如今，該工程BIM形成的圖紙模型、數(shù)據(jù)庫都還在為該建筑的運營管理、維護保養(yǎng)提供重要依據(jù)。

不過，目前我國整個建筑工程建設和管理行業(yè)中，BIM技術(shù)的應用水平依然較低，尤其是與之配套的相關(guān)制度、協(xié)作機制尚未健全。例如，利用BIM技術(shù)進行結(jié)構(gòu)設計和建模的相關(guān)費用尚無一個清晰的標準，并且在知識產(chǎn)權(quán)和所有權(quán)方面存在一定的問題。同時，在實施過程中，可能存在不同單位的數(shù)據(jù)應用和格式標準存在差異的情況，這會導致BIM技術(shù)的優(yōu)勢無法發(fā)揮出來，導致工程建設管理效率受到影響。另外，關(guān)于BIM技術(shù)中相關(guān)模型、圖紙、數(shù)據(jù)庫的管理也存在一些問題，如此龐大且重要的數(shù)據(jù)體系，需要進行妥善保管，否則很容易對建筑工程的建設和后期運營維護工作帶來一定的負面影響。最后，如今掌握BIM技術(shù)且具備相關(guān)信息化、協(xié)同化理念的人才比較缺乏，很多建筑設計單位雖然使用了BIM技術(shù)，但是設計人員乃至其他部門之間仍然按照傳統(tǒng)的工作、協(xié)同模式，導致BIM技術(shù)的優(yōu)勢和價值沒有被充分發(fā)揮出來。

3 BIM在建筑結(jié)構(gòu)施工圖設計的具體應用

在建筑工程的結(jié)構(gòu)設計中，BIM模型設計系統(tǒng)對邏輯結(jié)構(gòu)的依賴性比較強，因此要求相關(guān)技術(shù)人員對不同結(jié)構(gòu)體和構(gòu)件之間的關(guān)系進行明確把控。比如在建筑結(jié)構(gòu)和屬性之間的關(guān)系方面，要處理好美學、力學以及實用性要求之間的關(guān)系。在設計中，技術(shù)人員要對鋼筋、混凝土及相關(guān)工程材料的物理性質(zhì)、力學特點和環(huán)境適應性進行足夠了解，對模型系統(tǒng)進行動態(tài)擴展，進而提高結(jié)構(gòu)施工圖設計水平[3]。

在利用BIM技術(shù)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)施工圖設計時，設計人員要對結(jié)構(gòu)原型開發(fā)過程進行全面的分析，按照系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的相關(guān)規(guī)則和指標，對相關(guān)資源數(shù)據(jù)和信息進行合理利用。該環(huán)節(jié)中，要通過接口層實現(xiàn)物理儲存數(shù)據(jù)與模型之間的有效連接，通過模型層來實現(xiàn)設計方案觀察和可行性分析。另外，設計人員需要配合計算機及數(shù)據(jù)庫開發(fā)管理人員，將結(jié)構(gòu)施工圖的設計規(guī)則、圖檔資料、文件及系統(tǒng)進行數(shù)字化轉(zhuǎn)化，再儲存于系統(tǒng)數(shù)據(jù)層之中。并且結(jié)合建設管理團隊的實際情況，對數(shù)據(jù)層的訪問、調(diào)取、更改權(quán)限進行設置，確保數(shù)據(jù)層的安全。在結(jié)構(gòu)施工圖設計完成之后，設計人員需要將設計方案轉(zhuǎn)化成可視性和可理解性較強的三維模擬圖，再聯(lián)合施工負責人、BIM技術(shù)人員、工程造價人員、監(jiān)理人員等，對設計圖紙進行會審，評估可行性，形成最終執(zhí)行的設計方案。

另外，在建筑結(jié)構(gòu)施工圖的按設計當中，設計人員需要聯(lián)合技術(shù)、造價控制、監(jiān)理乃至業(yè)主等人員，利用BIM系統(tǒng)實現(xiàn)高效化的信息溝通和交互。比如，利用BIM技術(shù)的可視化三維模擬技術(shù)，在線上與各方就設計稿進行討論，廣泛收集各方意見，針對小問題，可以實時進行調(diào)整設計和呈現(xiàn)。從設計團隊本身的角度來講，如今大多數(shù)建筑工程項目的規(guī)模比較大、結(jié)構(gòu)復雜，結(jié)構(gòu)設計工作都是由多個設計師協(xié)作完成。為此，設計人員也可以利用BIM技術(shù)，實現(xiàn)多個設計端的協(xié)同設計，設計師互相可以看到其他設計師的設計調(diào)整動作，基于線上信息溝通模塊，提高設計效率和質(zhì)量。

最后，通過BIM技術(shù)，建筑結(jié)構(gòu)設計團隊可以對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行快速收集，并通過相關(guān)軟件進行初步模擬化設計。避免傳統(tǒng)設計模式下信息獲取慢、應用價值不高的問題，并且還可以在信息數(shù)據(jù)獲取和分析過程中及時發(fā)現(xiàn)問題。而從另一個角度來講，基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設計，可以全程對設計過程的各個環(huán)節(jié)進行動態(tài)化記錄，將相關(guān)信息儲存于數(shù)據(jù)庫之中。而設計人員在優(yōu)化設計、審核的過程當中，可以隨時調(diào)動這些歷史記錄，進而可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設計方案的不斷完善。最后，這些重要的數(shù)據(jù)和信息，在后續(xù)的設計圖紙會審、建造施工中，都可以在施工單位、造價控制人員、監(jiān)理人員手中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

4 結(jié)束語

總結(jié)來講，當代建筑工程的設計和建設管理水平在不斷提高，其中現(xiàn)代技術(shù)和管理理念發(fā)揮了重要的作用。在建筑工程結(jié)構(gòu)施工圖的設計環(huán)節(jié)中，BIM技術(shù)三維模擬功能和數(shù)據(jù)庫功能的優(yōu)勢被充分發(fā)揮了出來。在建筑工程市場競爭越來越激烈、社會要求越來越高的大背景下，設計人員需要積極對BIM技術(shù)進行深入的研究和實踐應用，通過可視化系統(tǒng)，開展協(xié)同設計和審核工作，全面提高結(jié)構(gòu)施工圖設計效率和質(zhì)量水平，進而提高建筑工程的建設和管理水平。