陳

廣東省建筑設(shè)計研究院有限公司（510010）

1 BIM的基本概念

Building Information Model簡稱為BIM。BIM平臺將建筑物的壽命周期及施工、使用和維護流程（主要包括施工階段、設(shè)計階段、運行及維護等階段）的信息結(jié)合到建筑模型中。BIM旨在讓項目參加者能夠及時接收信息，自由添加信息，建立一個促進雙方合作的信息共享平臺，提高了項目的效率和品質(zhì)。簡而言之，在項目實施前先用計算機建模，專業(yè)工程師在BIM平臺上對項目計劃進行調(diào)整和優(yōu)化。這樣一來，施工中可能發(fā)生的問題都可以事先預測出來，從而控制了實際項目的實施及質(zhì)量管理的進行情況[1]。

2 BIM技術(shù)對建筑行業(yè)的重要意義

建筑設(shè)計及管理的新技術(shù)——BIM，優(yōu)化了建筑產(chǎn)業(yè)的開發(fā)環(huán)境，在一定程度上改善了對建筑設(shè)備的整合。BIM技術(shù)的使用也會帶來巨大的社會和經(jīng)濟效益，有效地減少各個建設(shè)步驟的成本和風險，為整個建設(shè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展做出了巨大貢獻。BIM的主要作用是減少和消除設(shè)計、建造、運行中的不確定性和不可測性。這從根本上消除了項目設(shè)計、開發(fā)、施工、運營和維護等幾個階段之間的通信障礙和信息差距，充分實現(xiàn)了整個施工過程中的生命全周期管理。BIM可以用于完成建筑項目的設(shè)計和轉(zhuǎn)換，甚至可以控制建設(shè)現(xiàn)場的運營。在此過程中，還需要制作數(shù)字模型，并廣泛使用這種數(shù)字模型。BIM可持續(xù)強化建筑產(chǎn)業(yè)的繼承性，同時提高了公司的經(jīng)濟效益。總而言之，BIM的使用對工程設(shè)計、建設(shè)和公司的企業(yè)管理都有著積極影響[2]。

3 BIM在建筑結(jié)構(gòu)中應用的功能描述和具體流程

1）BIM可以有效地對設(shè)計方案進行修改和調(diào)整，可以隨時改變建筑圖紙，提高數(shù)據(jù)和圖形的正確率，有效地減少了工作時間。

2）相關(guān)職員可以第一時間獲取被修改后的圖紙，保證了信息傳遞的實時性。

3）BIM可將建筑組件編制信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，所以，建筑物的設(shè)計方案可以隨時存放在電腦上。BIM還可以提高信息的安全性。設(shè)計者可以使用安全代碼提取設(shè)計圖，并對設(shè)計圖進行整合設(shè)計和修改。

4）與現(xiàn)有的建設(shè)設(shè)計流程相比，BIM最重要的優(yōu)勢就是具有優(yōu)化設(shè)計流程的能力，可以確保建筑模型的一體化。優(yōu)化BIM的過程主要反映在以下方面:①在BIM數(shù)據(jù)庫中導出建筑物樣式的相關(guān)信息；②設(shè)計技術(shù)人員通過使用已導出的信息來完善建筑設(shè)計計劃；③優(yōu)化設(shè)計計劃、建筑結(jié)構(gòu)及建筑空間布局；④設(shè)置原始設(shè)計模式；⑤使用設(shè)計軟件對原模型進行分析，同時完成建筑結(jié)構(gòu)截面的設(shè)計方案；⑥對土建、安裝、供水及排水領(lǐng)域的專家建立的模型進行評價和分析，確認屬實后，輸入BIM數(shù)據(jù)并繪制施工圖紙。設(shè)計如圖1所示。

圖1 現(xiàn)有BIM模型流程圖

4 BIM流程管理在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用

4.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可視化

隨著生活水平的不斷提高，人們對建筑功能的要求越來越高，設(shè)計師在設(shè)計建筑時也需要考慮越來越多的客觀因素。BIM模型的可視化是BIM技術(shù)最重要的一個功能。由于現(xiàn)有的二維設(shè)計技術(shù)具有某些方面的限制，當面對一些大型建筑或異質(zhì)建筑的復雜結(jié)構(gòu)時，不能準確地表現(xiàn)出建筑物結(jié)構(gòu)各個要素的位置和特定形狀。但是BIM的3D建模功能能夠完整、準確地體現(xiàn)建筑物結(jié)構(gòu)各個要素的空間位置和特定形狀，還可以從各個方面和角度觀察建筑物的構(gòu)件，優(yōu)化設(shè)計方案。

BIM主要是根據(jù)3D模型技術(shù)進化而來，使用3D模型技術(shù)，可以向用戶展現(xiàn)建筑物的各種構(gòu)成要素，這也是現(xiàn)代領(lǐng)域的一門新技術(shù)?，F(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一般使用CAD軟件來完成圖紙的繪制，但傳統(tǒng)方法很難完整地為用戶顯示施工結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)。因此，在建筑設(shè)計的預備階段，BIM的出現(xiàn)讓非專業(yè)用戶能夠直觀地理解建筑物的構(gòu)成要素和實際布局[3]。

4.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的協(xié)調(diào)性

對建筑設(shè)計和施工環(huán)節(jié)起著關(guān)鍵作用的是整體建筑的協(xié)調(diào)性。想要避免在筑設(shè)計中因為通信不便帶來的一些不必要問題，就必須保證建筑施工各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)一致。BIM可以有效地選擇出那些未經(jīng)調(diào)整的數(shù)據(jù)，縮短手動搜索時間，提高了工作效率。

4.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的模擬性

BIM可以對建筑物的實際個體和抽象個體客體進行建模。在建筑設(shè)計中BIM技術(shù)可以有效地顯示外殼的各個細節(jié)，完成整個流程的建模。設(shè)計者還可以預測施工中能夠遇到的所有問題，提前完成應對緊急事件的計劃，確保能夠完美解決在施工中發(fā)生的緊急情況。

4.4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化性

BIM有助于設(shè)計者更好地對規(guī)劃方案進行優(yōu)化。BIM模型涉及到了幾何學模型、材料資源及規(guī)格等信息。如果該數(shù)據(jù)超過了人們能夠理解的范圍，就需要更多的高科技產(chǎn)品幫助人們對這些數(shù)據(jù)進行優(yōu)化，其中就包括BIM技術(shù)。

4.5 在建筑結(jié)構(gòu)性能分析中的應用

在分析建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，使用現(xiàn)有的設(shè)計方法可能會出現(xiàn)勞動力和材料資源消費增加等問題。在整個分析過程需要多種復雜的計算公式，分析過程的時間成本會增加。更嚴重的是這種分析技術(shù)的使用往往會影響建筑物結(jié)構(gòu)的可靠性，會對建筑物的質(zhì)量造成影響。BIM的應用不僅使分析過程的效率大幅提高，還保證了分析結(jié)果的準確性和可靠性。BIM性能分析軟件能夠及時感知在結(jié)果中存在的問題及弱點，并基于這些問題提供適當?shù)慕鉀Q方案，使整個分析過程能夠正常運行。

在建筑物設(shè)計模型中，由于包含了所有設(shè)計數(shù)據(jù)的信息數(shù)據(jù)庫，所以各個結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)之間都具有很大的關(guān)聯(lián)性。設(shè)計者可以使用該數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)來限制每個結(jié)構(gòu)項目的具體參數(shù)，可以決定建筑物形體設(shè)計的形狀，允許BIM系統(tǒng)在施工設(shè)計中實時更新數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。在建筑設(shè)計中，BIM的最大特點就是可以改善建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)字設(shè)計流程，創(chuàng)造出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的高品質(zhì)和高性能。

4.6 在鋼結(jié)構(gòu)建模中的應用

目前，建筑結(jié)構(gòu)的開發(fā)正在持續(xù)加速，工程范圍不斷擴大，鋼結(jié)構(gòu)的使用所涉及到的領(lǐng)域也越來越多，成為了大型擴張結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)形態(tài)。在構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)模型時，無論是對鋼結(jié)構(gòu)進行強化還是對鋼結(jié)構(gòu)進行連接，其布局工程多多少少都會存在一定的困難。在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時，需要嚴格使用梁梁連接、梁柱連接等多種連接方法。因此，在實際操作過程中需要根據(jù)梁柱的實際高度，有針對性地設(shè)計各個連接部件的連接方案，并將數(shù)據(jù)記錄下來。在實際應用程序中，BIM可以通過共享每個變量來控制螺栓的距離和數(shù)量，只要設(shè)計師調(diào)整好參數(shù)，就可以形成一些新的連接器。通過事先對其進行全面檢查，決定加強件和連接器的位置，進而提高建筑設(shè)計的效率和質(zhì)量。另外，要對不同施工結(jié)構(gòu)的設(shè)計因素考慮全面，這樣可以防止由于一些細節(jié)問題，從而影響對設(shè)計流程的詳細化處理。

5 結(jié)語

合理應用BIM不僅可以改善結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學性和合理性，還可以有效地體現(xiàn)建筑物設(shè)計的可視化，進而提高建筑物的整體設(shè)計質(zhì)量。綜上所述，使用BIM可以維持與環(huán)境的親和性，將建筑設(shè)計轉(zhuǎn)化為更實用、更高效的技術(shù)，減少能源消耗及其他天然資源的消耗，盡可能減少廢棄物和污染物數(shù)量。相關(guān)工作人員需要及時學習有關(guān)BIM的知識，掌握其核心技術(shù)，提高個人綜合素質(zhì)。只有這樣才能使與建筑工程相關(guān)的生產(chǎn)活動平穩(wěn)、順利地進行。