陳志博 曹文慧

【摘要】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度較大，不僅需考慮整體性結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性，更是要注重局部設(shè)計(jì)的優(yōu)化，以充分保障建筑結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，人工計(jì)算的工作量大，計(jì)算與設(shè)計(jì)誤差的存在導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)面臨著較大的安全隱患。在當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展條件下，BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)凸顯，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了相關(guān)模塊的自動(dòng)化設(shè)計(jì)?；诖?，本文重點(diǎn)探析了在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用，有利于從根本上指導(dǎo)實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);BIM技術(shù);應(yīng)用

很多的建筑工程的質(zhì)量問題是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷所引起的，因此，隨著人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)提出了越來越高的性能和功能要求，有關(guān)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)該從建筑結(jié)構(gòu)的可靠性、安全性等多個(gè)角度，來做好整體和局部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面具有突出的優(yōu)勢(shì)，通過BIM模型的構(gòu)建，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間可以建立緊密的關(guān)聯(lián)性，通過結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)整，來達(dá)到最為理想的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)。因此，正是由于BIM技術(shù)的這一特征，使得在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

1、BIM技術(shù)及其重要作用

1.1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)下最為關(guān)鍵的是要進(jìn)行建筑模型的構(gòu)建，通過各種建筑工程信息的有效集成，使得工程企業(yè)的專業(yè)人員可以在數(shù)據(jù)整合的基礎(chǔ)上，利用數(shù)字信息仿真技術(shù)來模擬整個(gè)工程的具體情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)建筑工程設(shè)計(jì)、施工、管理的數(shù)字化、信息化?，F(xiàn)階段，隨著建筑工程建設(shè)規(guī)模的日漸擴(kuò)大，BIM技術(shù)具有了越來越大的發(fā)展?jié)摿?，傳統(tǒng)的工程技術(shù)已然無法滿足當(dāng)下人們的建筑施工要求，只有以人們的需求作為基礎(chǔ)，來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和調(diào)整，才可以使得建筑具有更為完善的功能、更高的結(jié)構(gòu)性能。

1.2 BIM技術(shù)的重要作用

建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員在整個(gè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，往往需要考慮很多的因素，不僅要使得建筑結(jié)構(gòu)的功能達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，還要保持結(jié)構(gòu)的耐久性、合理性與安全性。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，結(jié)構(gòu)模型與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)具有各自的獨(dú)立性，并未在二者之間建立關(guān)聯(lián)性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有非常大的難度。而BIM技術(shù)下，通過建筑信息模型的構(gòu)建和信息的集成，使得在結(jié)構(gòu)模型和圖紙之間存在非常大的關(guān)聯(lián)性，即使在設(shè)計(jì)中某一內(nèi)容發(fā)生了變化，與之相關(guān)聯(lián)的其他部分也會(huì)隨之變化，也就使得圖紙修改的工作量大大減小，提升了整個(gè)的設(shè)計(jì)工作水平和效率，基于BIM技術(shù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和修改的自動(dòng)化。其次，BIM技術(shù)具有協(xié)調(diào)性和可視化特征，使得在整個(gè)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，相關(guān)部門與人員可以實(shí)現(xiàn)信息化管理，避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)偏差和漏洞。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1場地選址

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的場址選擇是非常關(guān)鍵的，這也是最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，選址不僅會(huì)關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，更是與工程量、施工難易程度等直接相關(guān)，因此，在實(shí)際的施工建設(shè)中，場地選址必須要具有前瞻性和預(yù)見性，專業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需對(duì)于結(jié)構(gòu)相關(guān)的因素加以全面分析，比如，水文氣象、工程地質(zhì)等因素。BIM技術(shù)下，相關(guān)人員可以在前期進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查了解，并將所獲得的勘察資料全部輸入到BIM模型中，隨后，在模型中就可以清晰、直觀地反映場地選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、布局之間的關(guān)系，利用GIS技術(shù)就可以更為深入、具體地進(jìn)行工程的全面模擬，在模擬以后就可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)測和判斷，在此基礎(chǔ)上保障場址選擇的科學(xué)性，并適當(dāng)進(jìn)行整體布局與結(jié)構(gòu)選型。

2.2建筑結(jié)構(gòu)分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，專業(yè)人員往往還需要注重結(jié)構(gòu)的分析。結(jié)構(gòu)分析的過程中，并不是簡單地對(duì)荷載計(jì)算過程，還需要進(jìn)行配筋計(jì)算、結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化，使得在整個(gè)建筑中的各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間可以保持相互的協(xié)調(diào)與配合，最大程度上保障結(jié)構(gòu)性能。BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)分析方面的優(yōu)勢(shì)非常突出，由于在模型中集成了全部的工程信息，就使得模型可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)布置的全面模擬與分析，通過多種方案的綜合對(duì)比，來確定最具經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性的結(jié)構(gòu)方案。當(dāng)確定了初步的結(jié)構(gòu)方案以后，要建立數(shù)字一體化模型，利用Revit API二次平臺(tái)來對(duì)結(jié)構(gòu)的各個(gè)細(xì)節(jié)加以精細(xì)化分析，獲得結(jié)構(gòu)與環(huán)境的關(guān)系情況，根據(jù)結(jié)構(gòu)缺陷適當(dāng)優(yōu)化。

2.3局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅包含了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還包含了局部設(shè)計(jì)，建筑的局部結(jié)構(gòu)非常多，比如，墻體、屋面等都屬于局部設(shè)計(jì)的范疇，這些局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，同樣會(huì)對(duì)整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著直接的影響。不同的局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下包含了不同的類型，比如，以墻體為例，保溫墻、隔音墻、內(nèi)部墻、外部墻等，均需要根據(jù)總體結(jié)構(gòu)的具體要求來進(jìn)行選擇與設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員在墻體設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)每種墻體對(duì)結(jié)構(gòu)的作用有清晰明確的認(rèn)識(shí)，保障總體框架結(jié)構(gòu)的科學(xué)性，將前期的分析作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)人員要整合已有的設(shè)計(jì)資源，對(duì)材料層、集合實(shí)體等開展有效設(shè)計(jì)。

2.4建立關(guān)聯(lián)性建筑結(jié)構(gòu)模型

BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用中，通過關(guān)聯(lián)性建筑結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建，徹底改變了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，不僅提高了設(shè)計(jì)的總體質(zhì)量，還使得設(shè)計(jì)的效率有所提升。但是，如果要有效發(fā)揮BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的突出優(yōu)勢(shì)和作用，就需要有關(guān)設(shè)計(jì)人員充分具有對(duì)建筑結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性的認(rèn)識(shí)，在結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)的過程中，加強(qiáng)對(duì)分部件設(shè)計(jì)的優(yōu)化。BIM技術(shù)下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要整體已有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料，遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)流程，如圖1所示，充分在相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)模型內(nèi)了解兩種或者多種構(gòu)件之間所存在的緊密關(guān)聯(lián)，以此關(guān)聯(lián)性作為結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的依據(jù)。一般情況下，構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)性關(guān)系包含了對(duì)稱關(guān)聯(lián)和非對(duì)稱關(guān)聯(lián)，前者強(qiáng)調(diào)的是主體之間關(guān)系的平等性，任何一方的改變都將會(huì)對(duì)另一方產(chǎn)生影響，比如，梁和柱之間就是這種關(guān)系;而非對(duì)稱關(guān)聯(lián)關(guān)系下，主體之間存在的是從屬關(guān)系，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要充分了解不同主體之間所存在的關(guān)系，再開始有針對(duì)性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

結(jié)語：

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度較大，在當(dāng)前行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的過程中，BIM技術(shù)的發(fā)展?jié)摿薮?，任何的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，都要積極加大對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用，以充分通過這一先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用來改變傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)局限，最大程度上達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

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