張軍軍 吳志華

浙江省工業(yè)設(shè)計(jì)研究院

1 引言

近年來，我國(guó)建筑行業(yè)得到了快速地發(fā)展，已經(jīng)成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)中的重要產(chǎn)業(yè)。隨著現(xiàn)代社會(huì)建筑物數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，人們對(duì)于建筑物的質(zhì)量越來越重視，現(xiàn)代建筑企業(yè)需要不斷革新技術(shù)以謀求更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。一方面，現(xiàn)代建筑企業(yè)創(chuàng)新技術(shù)有助于節(jié)省建筑工程中的施工成本，另一方面，現(xiàn)代建筑企業(yè)的施工技術(shù)水平有所提升以后，會(huì)對(duì)整體的建筑行業(yè)起到帶動(dòng)的作用。而BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用可以提升建筑施工設(shè)計(jì)的效率，以信息化的方式將建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作整合為虛擬建模的形式，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作更加清晰、直觀、明了，為后續(xù)的工程施工奠定基礎(chǔ)。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容

2.1 BIM技術(shù)的內(nèi)涵

BIM 技術(shù)指代建筑信息管理應(yīng)用，也就是利用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)方式建立起完整的可視化模型，對(duì)應(yīng)具體的集合數(shù)值，將建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)形式具體化地展現(xiàn)出來，并將其充分的應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作內(nèi)，幫助設(shè)計(jì)人員更加充分、完整的整合建筑物的相關(guān)信息，使之能夠作用于施工效率提升，并且可以有效地降低設(shè)計(jì)的難度。BIM技術(shù)與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)有所不同，是從平面設(shè)計(jì)的形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw設(shè)計(jì)的形式，可使人們從整體的角度清晰的考慮到建筑設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)框架。將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)中，能夠有效地減少設(shè)計(jì)時(shí)間，保障建筑工程施工的質(zhì)量與安全。

2.2 BIM技術(shù)的常見問題

BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常常面臨著以下幾種問題。

第一，BIM是否具有規(guī)范的技術(shù)體系，顯然現(xiàn)代建筑企業(yè)在應(yīng)用BIM 技術(shù)時(shí)并未存在具體的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參考，所以建筑設(shè)計(jì)中常常出現(xiàn)BIM技術(shù)使用不規(guī)范的情況。

第二，有關(guān)部門對(duì)于現(xiàn)代建筑企業(yè)應(yīng)用BIM 技術(shù)的法律監(jiān)管并不具體，部分企業(yè)存在鉆法律漏洞的情況，從技術(shù)的角度區(qū)分，BIM技術(shù)可以建立起虛擬的工程模型，但是由于BIM技術(shù)所建造的模型并未確定其產(chǎn)權(quán)，所以區(qū)分度也并不明顯。

第三，現(xiàn)代建筑企業(yè)對(duì)BIM技術(shù)的修改權(quán)利并不明確，所以BIM技術(shù)中的許多內(nèi)容缺乏有效監(jiān)管。

第四，國(guó)內(nèi)的BIM 技術(shù)軟件尚在研究的起步階段，多數(shù)的BIM 技術(shù)軟件是國(guó)外制造。第五，參與研究的設(shè)計(jì)人員并不具備較高的BIM專業(yè)技術(shù)水平，對(duì)數(shù)據(jù)信息的把控力度不強(qiáng)，未能對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效分享。

總之，現(xiàn)代建筑企業(yè)對(duì)BIM技術(shù)的研究仍需不斷努力，加強(qiáng)資金方面的投入，探索更加有效地BIM技術(shù)使用過程。同時(shí)，現(xiàn)代建筑企業(yè)要購(gòu)置先進(jìn)的設(shè)備，升級(jí)原有的配置，幫助相關(guān)人員提供良好的應(yīng)用環(huán)境。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的功能分析

3.1 數(shù)據(jù)信息化

BIM 技術(shù)的應(yīng)用是以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)而實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)人員利用BIM 技術(shù)軟件可以對(duì)現(xiàn)有的信息進(jìn)行有效地處理，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式相比，BIM 技術(shù)具有更為明顯的優(yōu)越性。工程設(shè)計(jì)人員利用BIM 技術(shù)能夠高效處理信息，減輕一定的人工作業(yè)負(fù)擔(dān)，并且在建筑工程數(shù)據(jù)庫(kù)中可以快速地查找到與工程相關(guān)的信息，而且各類信息之間并非單獨(dú)存在，是彼此聯(lián)系的，在信息化設(shè)備上建立數(shù)據(jù)庫(kù)，便于工作人員調(diào)取數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)人員可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找針對(duì)性的信息，而且信息的保真程度很高，克服了傳統(tǒng)的信息記錄的一些弊端，有助于設(shè)計(jì)人員提升工作效率，促進(jìn)工程設(shè)計(jì)工作的高效進(jìn)行[1]。

3.2 修正設(shè)計(jì)圖紙

傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖紙常需要人工進(jìn)行修整，如果僅修改其中一處，那么設(shè)計(jì)人員也需要重新計(jì)算其他方面的內(nèi)容，所以傳統(tǒng)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要設(shè)計(jì)師付出大量的時(shí)間對(duì)照計(jì)算圖紙中的其他內(nèi)容。應(yīng)用BIM 技術(shù)以后，可以通過修改工程數(shù)據(jù)的方式，克服這一缺點(diǎn)。眾所周知，BIM技術(shù)是通過建設(shè)模型來獲取工程數(shù)據(jù)的，所以在修改工程圖紙時(shí)，施工人員只需要對(duì)圖紙中出現(xiàn)錯(cuò)誤的部分進(jìn)行修改就可以，其他部分的信息會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)人員的修改情況而自動(dòng)修正，那么設(shè)計(jì)人員就擁有更多的時(shí)間研究其他方面的內(nèi)容，BIM 技術(shù)的應(yīng)用使工程的設(shè)計(jì)方案越來越合理、高效，便于建筑結(jié)構(gòu)取得更好地設(shè)計(jì)結(jié)果。

3.3 設(shè)計(jì)統(tǒng)一化

在建筑模型設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以在電子設(shè)備中將建筑工程的立體效果呈現(xiàn)出來，包括建筑工程的光源、外貌及材質(zhì)屬性等，利用BIM技術(shù)能夠從工程中的真實(shí)數(shù)據(jù)信息出發(fā)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)虛擬模型就能夠判斷該設(shè)計(jì)方案是否可行。在一些節(jié)能要求較高的建筑工程中，BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)則更加明顯，建筑工程的光源及舒適性是現(xiàn)代建筑追求的內(nèi)容，而BIM 技術(shù)所建造出的虛擬模型，能夠?qū)⒏鞣矫娴男畔⒄?，并且生?dòng)地展現(xiàn)出來，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行自動(dòng)處理、自動(dòng)驗(yàn)算設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)信息，如圖1 所示，BIM 技術(shù)的應(yīng)用有助于推動(dòng)工程設(shè)計(jì)的統(tǒng)一化發(fā)展[2]。

圖1 建筑工程統(tǒng)一化組織架構(gòu)圖

3.4 三維效果圖

將BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，可以在信息化設(shè)備中體現(xiàn)出三維效果，三維技術(shù)屬于BIM 技術(shù)內(nèi)容中的一部分，能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行立體展現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員可以通過對(duì)建筑模型所呈現(xiàn)的立體效果來詳細(xì)了解模型的各個(gè)方面情況，如建筑物的管道、電路部分施工等，并根據(jù)虛擬模型呈現(xiàn)出的施工效果認(rèn)真分析其中的方法，尋求有效地解決方案，促使施工方案的合理化，便于現(xiàn)代建筑企業(yè)提升施工效率，而設(shè)計(jì)人員也可以根據(jù)三維效果圖來完善施工設(shè)計(jì)圖紙，取得更好地施工效果[3]。

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

4.1 分析建筑結(jié)構(gòu)功能作用

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)考慮建筑結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)建方式，不僅僅是針對(duì)結(jié)構(gòu)的某一部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是需要將建筑結(jié)構(gòu)中的各個(gè)部分進(jìn)行順序置換。依照國(guó)家的建筑規(guī)定，從整體的角度重新設(shè)計(jì)建筑物的功能，而在此過程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以有效提升設(shè)計(jì)工作的效率。在傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，現(xiàn)代建筑企業(yè)在分析建筑結(jié)構(gòu)的性能時(shí)，就會(huì)投入較多的資金，并且需要大量的設(shè)計(jì)人員參與工作中，然而人為的分析工作難免會(huì)出現(xiàn)誤差，無法對(duì)工作人員的工作狀態(tài)和效率作出過高的要求。應(yīng)用BIM 技術(shù)可以準(zhǔn)確地剖析建筑物的結(jié)構(gòu)功能，設(shè)計(jì)人員只需將調(diào)查所獲得的數(shù)據(jù)填入模型中，BIM 技術(shù)就可以在模型中呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)功能的效果，設(shè)計(jì)人員在審查建筑模型是能夠一目了然的看出問題所在，并進(jìn)行高效的修正與整改，在最短的時(shí)間內(nèi)得出修正方案。

4.2 剖析建筑結(jié)構(gòu)施工流程

要想保證建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，建筑企業(yè)就不能僅依靠建筑結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)，還要綜合考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境因素等，利用BIM技術(shù)的信息化系統(tǒng)，將建筑方案設(shè)計(jì)中的各部分內(nèi)容與施工現(xiàn)場(chǎng)形成緊密地聯(lián)系，之后再建立起具體的建筑工程模型，如圖2所示，即可將施工現(xiàn)場(chǎng)以信息化的方式再現(xiàn)出來。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)BIM 技術(shù)所創(chuàng)造的虛擬模型來分析設(shè)計(jì)的結(jié)果，并對(duì)設(shè)計(jì)方案中建筑結(jié)構(gòu)存在問題的部分加以修正，便于更好地完善建筑方案的內(nèi)容，制定更加詳細(xì)、科學(xué)的施工流程，之后將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案與施工現(xiàn)場(chǎng)的具體施工情況進(jìn)行匹配，可以有效提升建筑工程的施工質(zhì)量[4]。

4.3 鋼結(jié)構(gòu)建模的運(yùn)用

建筑工程多以鋼結(jié)構(gòu)為主，設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的建筑需求進(jìn)行建模，在建模的過程中要注重器件方面的連接問題，由于鋼結(jié)構(gòu)的連接包括梁柱連接及梁梁鉸接等，所以在施工圖紙的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要與技術(shù)人員做好溝通，充分考慮梁的高度因素，使連接部分能夠符合施工的具體要求，并且可以在圖紙上充分地展現(xiàn)出來連接的形態(tài)。在此過程中應(yīng)用BIM技術(shù)能夠?qū)?shù)信息更加準(zhǔn)確地表達(dá)出來，如螺栓數(shù)量的多少及螺栓之間的距離等，可以根據(jù)BIM技術(shù)所建模的效果圖進(jìn)行修正，設(shè)計(jì)各類連接件的施工流程、設(shè)計(jì)人員需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的施工流程具備基本的技術(shù)認(rèn)知，之后了解其流程的施工方法，并在BIM虛擬模型中利用加強(qiáng)件進(jìn)行定位即可完成鋼結(jié)構(gòu)建模的工作任務(wù)。

4.4 協(xié)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)各部分設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員利用BIM 模型可以添加或處理建筑信息，使其建筑工程的施工質(zhì)量獲得全面的保障。需要設(shè)計(jì)人員格外注意的是，不同的施工內(nèi)容中形成的BIM模型也有所差異，為更加準(zhǔn)確的傳達(dá)信息，設(shè)計(jì)人員可以在BIM 模型中插入數(shù)據(jù)文件，提升BIM模型的輔助說明功能，還可以科學(xué)的處理中性數(shù)據(jù)庫(kù)，讓設(shè)計(jì)人員能夠了解其中的數(shù)據(jù)信息，與技術(shù)人員之間形成充分有效地溝通，之后和技術(shù)人員協(xié)調(diào)建筑的土木施工及裝飾施工等流程，便于達(dá)到理想的建筑效果。在BIM 建模中所使用的軟件要具備模型建立、圖紙生成及模擬分析等功能，設(shè)計(jì)人員可以在根據(jù)需求選擇軟件。如Revit軟件中，就可以將建筑物的室內(nèi)結(jié)構(gòu)及機(jī)電工程等內(nèi)容相互結(jié)合，如同資料庫(kù)一般，設(shè)計(jì)人員可以從中調(diào)取模型自由設(shè)計(jì)，并能夠根據(jù)需求更新資料，可以實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)共享，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

5 結(jié)束語

現(xiàn)代建筑工程的建設(shè)需要對(duì)建筑工程的質(zhì)量作出保障，其中涉及諸多的專業(yè)知識(shí)，并且需要在最短的時(shí)間內(nèi)完成建筑工程的設(shè)計(jì)工作，可以為建筑企業(yè)節(jié)約一定的成本。BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中能夠節(jié)約能源，并且對(duì)環(huán)境的危害較小，不僅可以提升施工人員的效率，還可以加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代工程建設(shè)的信息化管理，逐步提升BIM 技術(shù)在應(yīng)用過程中的靈活性，從而使現(xiàn)代建筑企業(yè)擁有更加完善、優(yōu)質(zhì)的施工方案，既有助于提升建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量，又可以保持企業(yè)在行業(yè)之中的競(jìng)爭(zhēng)力。