康曉鵬 文 軍

（北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司鄭州分公司 450000）

0 前言

BIM技術(shù)即建筑信息化模型，英文全稱building information modeling，，簡稱BIM。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，對于BIM技術(shù)的運用，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與信息技術(shù)之間的完美結(jié)合，以解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中存在的不足，為后期建筑工程的順利施工夯實基礎(chǔ)。

1 BIM技術(shù)

在建筑工程當(dāng)中，通過應(yīng)用BIM技術(shù)能對工程設(shè)計、建設(shè)以及管理得以實現(xiàn)。在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時候，BIM技術(shù)可以真實反映各工程分部之間的關(guān)系，從而確保建筑信息的真實性，也能進(jìn)一步反映建筑構(gòu)件的整體性，完全將不同工程設(shè)計建的關(guān)系呈現(xiàn)出，科學(xué)有效地避免不同崗位設(shè)計之間的重復(fù)率，使得其能夠有效滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。BIM技術(shù)的應(yīng)用流程如圖1所示

通常情況下BIM技術(shù)具備以下兩個方面的特征：（1）數(shù)據(jù)信息共享性，就是對所有數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)共享。開展建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時，經(jīng)常使用的方法為構(gòu)建模型，建模技術(shù)很好的推動著工程設(shè)計工作，其可以收集所有結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)信息，整合與運用收集到的數(shù)據(jù)信息。實施建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時，各個部門的設(shè)計人員能同時應(yīng)用BIM技術(shù)，其能實現(xiàn)各個部門設(shè)計目標(biāo)的一致性。（2）協(xié)調(diào)一致性。對BIM技術(shù)來說協(xié)調(diào)一致性是顯著的特征，可以實現(xiàn)各個部門設(shè)計平臺的一致性，將多個方面的限制性因素打破，促使各個部門設(shè)計人員信息共享得以實時實現(xiàn)，確保數(shù)據(jù)信息共享的及時性[1-2]。另一方面將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑工程當(dāng)中，使用不同專業(yè)原理能夠?qū)崿F(xiàn)最終的測試，把有可能存在的問題作為重點，探索出具體的解決方法，這樣不僅可以加快結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計工作，提高設(shè)計效率，還能提高結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。

圖1 BIM技術(shù)的應(yīng)用流程圖

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用實踐分析與研究

在對S工程進(jìn)行設(shè)計時，其所設(shè)計的建筑面積為4 136 m2。對于建筑工程的防火等級，要求其達(dá)到二級以上的標(biāo)準(zhǔn)。S工程分為地上和地下兩個部分，其中地上部分有8層，還剩下的兩層為地下部分。該建筑工程的主體結(jié)構(gòu)形式是鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，其設(shè)計的年限是50年。對于抗震等級的設(shè)計，則需要確保其達(dá)到七級以上。

2.1 構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型

對于S工程，結(jié)構(gòu)形式以鋼筋混凝土為主，主要的設(shè)計要點在于結(jié)構(gòu)的連接部位。對于連接部位的設(shè)計，運用BIM技術(shù)能夠推理出每個連接射線之間的合理性，并且在找到合理性連接后，能夠?qū)⑦@些參數(shù)進(jìn)行認(rèn)真地執(zhí)行。除此以外，在設(shè)計的過程中運用BIM技術(shù)，還能夠進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)模型的建立，在這一過程中，能夠?qū)Ω鱾€結(jié)構(gòu)中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并還能對相關(guān)的零件或其它的部件進(jìn)行更新完善，從而使得工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量得到提升。

在對本工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先需要運用BIM技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)幾何模型的建立，并且對Revit軟件進(jìn)行充分地應(yīng)用，進(jìn)而構(gòu)建結(jié)構(gòu)分析模型，對建筑結(jié)構(gòu)中的每一個節(jié)點進(jìn)行分析研究，進(jìn)而對具體的連接位置進(jìn)行確定，在確保無誤的基礎(chǔ)上實現(xiàn)自動連接。在進(jìn)行模型構(gòu)建的時候，需要對基本的構(gòu)建、結(jié)構(gòu)板、梁等要素進(jìn)行充分地分析。為了確保模型建立的質(zhì)量，還需要做好以下幾個方面的工作：首先，對樣板文件進(jìn)行合理地選擇，并且建筑BIM模型進(jìn)行有效鏈接；其次，利用相應(yīng)的軟件進(jìn)行軸網(wǎng)的建立，進(jìn)而對標(biāo)高進(jìn)行精確地定位，并且對樣本文件進(jìn)行科學(xué)地制定；第三，對于建筑結(jié)構(gòu)中的砼梁與砼柱，需要進(jìn)行科學(xué)地設(shè)置，進(jìn)而構(gòu)建科學(xué)、合理的砼樓結(jié)構(gòu)板；最后，對于整個模型需要進(jìn)行全面、認(rèn)真地檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題時，需要進(jìn)行及時地改進(jìn)和調(diào)整。通過這一系列的工作，能夠建立初步模板圖[3-4]。

對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，之所以需要進(jìn)行標(biāo)高的科學(xué)設(shè)計，主要是為了便于后期施工的順利進(jìn)行，并且有利于進(jìn)一步提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。在利用BIM技術(shù)時，雖然相關(guān)軟件中有“族”功能，但是在實際的設(shè)計過程中，由于受到各種因素的影響，使得設(shè)計過程中的各個工作難以得到滿足。因此，在實際的設(shè)計過程中，在進(jìn)行異性構(gòu)件的構(gòu)建時，應(yīng)該獨立構(gòu)建相關(guān)族文件，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行工作的開展。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，對于BIM技術(shù)的不斷應(yīng)用，會使得族庫內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)更加豐富。對于初始的模型來說，對我建筑結(jié)構(gòu)的屬性并不能完全的覆蓋，這樣對于結(jié)構(gòu)面板的功能難以充分發(fā)揮出來。因此，需要不斷添加相關(guān)的屬性，并且對于相應(yīng)的參數(shù)需要進(jìn)行不斷的完善，這樣有利于后期平面圖以及3D視圖的更好設(shè)計。

2.2 分析建筑結(jié)構(gòu)

在對建筑物結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行分析時，合理地應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠使得建筑物平面結(jié)構(gòu)設(shè)計更加高效、穩(wěn)定。除此以外，BIM技術(shù)的相關(guān)軟件，還具有一定的計算能力和分析功能。對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過對相關(guān)性能的分析和研究，能夠確定所設(shè)計的相關(guān)數(shù)據(jù)是否滿足實際的需求，進(jìn)而確保建筑結(jié)構(gòu)的性能得到充分地保障[5]。

另外，對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，還需要對相關(guān)的安全性能進(jìn)行高度重視，目前對于建筑結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行分析時，除了可以運Revit2016這一軟件外，還能對ETABS2013等軟件進(jìn)行充分地應(yīng)用，進(jìn)而確保建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計分析能夠做得更好。通過對這兩個軟件的應(yīng)用，能夠使得相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，進(jìn)而對于相應(yīng)的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行雙向鏈接，進(jìn)而使得不同軟件之間的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)相互之間的傳送。然后通過對這些數(shù)據(jù)的科學(xué)計算，進(jìn)而對建筑結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行判斷。對于Revit2016這一軟件的應(yīng)用，對于結(jié)構(gòu)模型分析可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動生成。并且各個模型之中，能夠根據(jù)相應(yīng)的需求進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如果存在一些結(jié)構(gòu)構(gòu)建不能進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，需要對其進(jìn)行簡單地處理。對于一些特殊的結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行計算時，對于不能轉(zhuǎn)換的構(gòu)件，不需要進(jìn)行計算。對于這些構(gòu)件，需要將荷載信息與分析模型進(jìn)行融合即可。

2.3 施工圖設(shè)計

對于BIM技術(shù)的應(yīng)用，在施工圖紙設(shè)計中的應(yīng)用更加廣泛，效果也更加顯著。這是因為在施工圖設(shè)計中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)三維模型的效果，能夠使得給人的直觀視覺效果更加明顯，這樣便于設(shè)計人員對于所進(jìn)行的設(shè)計進(jìn)行科學(xué)地評估。并且即使是設(shè)計方案存在問題，在進(jìn)行更改的時候也更加的方便，這樣能夠極大的節(jié)省相應(yīng)的人力、物力和財力。此外，通過對BIM技術(shù)的運用，能夠得到有效的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的、相關(guān)的設(shè)計要點以及關(guān)鍵性的設(shè)計指標(biāo)，有非常清晰地了解。這樣不僅能夠使得施工的難度得到降低，同時還能減少施工過程中安全事故的發(fā)生，使得建筑工程的施工質(zhì)量得到顯著的提升。對于建筑施工圖紙的設(shè)計，比較重要的一項工作就是對配筋參數(shù)的確定。通過對結(jié)構(gòu)軟件的應(yīng)用，能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)進(jìn)行全面、系統(tǒng)地分析，通過分析得出的結(jié)果能夠?qū)艠?gòu)件配筋和相關(guān)闡述進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，同時借助于其它工具，能夠使得建筑結(jié)構(gòu)的鋼筋設(shè)計得到科學(xué)地設(shè)計[6]。對于鋼筋符號的輸入和輸出，具體情況如表1所示。

表1 鋼筋符號輸入以及輸出

在S工程中，在對砼進(jìn)行選擇時，所選擇的型號是C30的型號，對于徐變系數(shù)的設(shè)置，其數(shù)值為2，對于容重的設(shè)置，其值為26 kN/m2，至于建筑結(jié)構(gòu)的強度特征值，設(shè)置為20.10。在對建筑的柱和梁進(jìn)行設(shè)計時，所選擇的是HRB335帶肋鋼筋，對于箍筋材料，所選擇的是HPB光面鋼筋。在實際的應(yīng)用過程中，如果需要對配筋進(jìn)行調(diào)整，則會將實際使用的配筋數(shù)量與理論的配筋數(shù)量進(jìn)行比對，以確保使用的萬無一失。最后，在進(jìn)行圖紙的繪制時，需要進(jìn)行共享參數(shù)的創(chuàng)設(shè)，這樣方便相關(guān)的用戶能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享。

2.4 成本預(yù)算和施工材料采購

成本預(yù)算和施工材料采購是工程建設(shè)質(zhì)量管控的重要內(nèi)容，運用BIM技術(shù)可以精準(zhǔn)計算工程建設(shè)材料需求、機械設(shè)備的使用量、施工人員數(shù)量，精準(zhǔn)掌握工程建設(shè)預(yù)算，從而合理的制定采購計劃。同時BIM技術(shù)可根據(jù)工程建設(shè)的需要，具體將采購內(nèi)容細(xì)分至每個工程項目中，依照不同階段的施工進(jìn)度進(jìn)行采購，便于相關(guān)工作人員根據(jù)市場行情及時調(diào)整采購方案，同時依據(jù)物料使用情況進(jìn)行采購計劃的補充跟進(jìn)，從而減少了物料設(shè)備的庫存，提升機械設(shè)備的使用效率，確保工程項目的成本管控更加精準(zhǔn)。

2.5 綠色建筑設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，綠色設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作當(dāng)中比較倡導(dǎo)的一種設(shè)計理念，同時也充分符合現(xiàn)階段人們對于低碳消費的一種追求，而綠色設(shè)計難度相對較大，在具體的設(shè)計工作中所存在的影響因素也相對比較復(fù)雜。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計工作人員可以通過BIM技術(shù)的有效應(yīng)用對建筑的節(jié)能性問題進(jìn)行更深層次的研究和分析，尤其是針對建筑采光、建筑通風(fēng)以及建筑日照等方面內(nèi)容，必須要通過更加深入的設(shè)計和分析之后，從中找到最適合人類居住的相關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)，并且需要以人為本全面提高建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計質(zhì)量和效果，如圖1所示。比如，在建筑屋頂結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，可以有效運用保溫和蓄熱系數(shù)更大的隔熱材料來進(jìn)行使用，可以在冬季條件下保證室內(nèi)的熱量不會大量流失，同時下集條件可以更好地隔絕外部的環(huán)境溫度以此來實現(xiàn)，冬暖夏涼的效果，充分彰顯出建筑綠色設(shè)計理念[7-8]。

圖2 綠色建筑設(shè)計

3 結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)用BIM技術(shù)有著非常重要的作用?，F(xiàn)如今，在我國建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，對于BIM技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，但仍然有很大的提升和創(chuàng)新空間。作為相關(guān)的設(shè)計人員，需要在借鑒傳統(tǒng)優(yōu)秀技術(shù)和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，充分應(yīng)用和融合BIM技術(shù)，將BIM技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，最終促進(jìn)我國建筑設(shè)計水平的進(jìn)一步發(fā)展。