丁 聰

(內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 呼和浩特 010010)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)貫穿了建筑工程的全生命周期,配合BIM 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)立體化以及協(xié)同化,找出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不足,避免出現(xiàn)與設(shè)計(jì)方案不符的問(wèn)題。在以往的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中,結(jié)構(gòu)基本依靠CAD 軟件進(jìn)行二維化設(shè)計(jì),存在的隱患問(wèn)題難以直接發(fā)現(xiàn),通過(guò)BIM 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、檢測(cè)與繪制,能夠開(kāi)展協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢測(cè),有效保證建筑工程的整體質(zhì)量,避免后續(xù)工程與實(shí)際出現(xiàn)偏差。

1 BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概述

1.1 BIM 技術(shù)

BIM 是建筑信息模型的簡(jiǎn)稱(chēng),是當(dāng)前世界廣泛認(rèn)可的數(shù)據(jù)化工具,其能夠貫穿于建筑全壽命周期,使用三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行信息共享與傳遞,進(jìn)而更好的實(shí)現(xiàn)工作的協(xié)同。當(dāng)前我國(guó)建筑工程行業(yè)已開(kāi)始廣泛應(yīng)用BIM 技術(shù)開(kāi)展工作,有效減輕設(shè)計(jì)人員勞動(dòng)強(qiáng)度,完善方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工繪制等方面,各個(gè)階段相互獨(dú)立而又能協(xié)調(diào)配合,承載建筑結(jié)構(gòu)的各類(lèi)復(fù)雜屬性,據(jù)此創(chuàng)建三維空間模型,采用自動(dòng)化灰土方式進(jìn)行標(biāo)注,避免因偏差而對(duì)后續(xù)施工造成不良影響。

在BIM 技術(shù)應(yīng)用中,可以綜合管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)知識(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè),以此確保給結(jié)構(gòu)處理的效果,使后續(xù)的管控能夠得到進(jìn)一步的提高,降低各類(lèi)隱患問(wèn)題的概率。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要根據(jù)施工的地區(qū)的地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告進(jìn)行確認(rèn),配合相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式做好抗震防裂、建筑防火等方面工作,隨后組合系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值確定施工參數(shù)。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循相關(guān)準(zhǔn)則,考慮全過(guò)程控制方面,分析建筑物整體的美觀性、合理性和安全性,并結(jié)合實(shí)際進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化,確保能夠符合實(shí)際需求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理中要從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范入手執(zhí)行工作,避免出現(xiàn)管控不當(dāng)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷問(wèn)題,從而不斷提高項(xiàng)目建設(shè)的整體質(zhì)量。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是決定后續(xù)投入使用壽命的基礎(chǔ)保障之一,需要在保證住宅建筑質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化,從而大幅度提升施工中原材料利用率,提升建筑的使用性能,滿(mǎn)足人們的實(shí)際需求[1]。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析

現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型多種多樣,為此需要詳細(xì)了解和分析,避免因此而影響著建筑的施工質(zhì)量和使用安全,具體包括以下幾個(gè)方面:

2.1 建筑主要結(jié)構(gòu)

建筑就結(jié)構(gòu)體系而言一般分為混凝土結(jié)構(gòu)體系、鋼結(jié)構(gòu)體系以及框架剪力墻體系,不同結(jié)構(gòu)之間有著明顯的差異。如混凝土結(jié)構(gòu)體系,建筑物的墻、柱、梁等由鋼筋混凝土制成的,是主要承重的結(jié)構(gòu),其抗震性、耐火性、耐久性以及抗腐蝕性都較強(qiáng),以柱、梁為基本框架,空間設(shè)計(jì)較為靈活,適合于建造20層以下的中低層建筑;框架剪力墻融合了框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì),空間設(shè)計(jì)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化,能夠有效避免單一結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。

2.2 建筑設(shè)計(jì)劃分

由于建筑的作用有所不同,如綜合建筑、高層住宅、商用辦公樓、寫(xiě)字公寓等,要求功能也各不相同,因此在設(shè)計(jì)中需要注重設(shè)計(jì)劃分,保證項(xiàng)目的質(zhì)量。

2.2.1 上部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,要求在實(shí)際設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行明確,依照自身經(jīng)驗(yàn)初步確定結(jié)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件的截面尺寸,并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)分析荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力,最終得到合理的參數(shù)。

2.2.2 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告,并詳細(xì)計(jì)算出上部結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng),確定建筑基礎(chǔ)形式。為了保證建筑結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定性和安全性,還需要對(duì)建筑基礎(chǔ)底面積、承載能力、基礎(chǔ)內(nèi)力、配筋進(jìn)行計(jì)算。

2.2.3 結(jié)構(gòu)施工優(yōu)化

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用在于為建筑本體提供支撐,根據(jù)當(dāng)前項(xiàng)目需求進(jìn)行選擇,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中,BIM 能夠以數(shù)字的形式展現(xiàn)各類(lèi)信息,集成包含建筑使用材料、性質(zhì)、空間等多種信息,將過(guò)程當(dāng)中的信息進(jìn)行數(shù)字化與模型化,使相關(guān)人員能夠更方便的進(jìn)行資料的調(diào)閱。建筑設(shè)計(jì)中的各類(lèi)圖形與信息參數(shù)都可以借助BIM 技術(shù)進(jìn)行呈現(xiàn),按《建筑測(cè)量規(guī)范》(JGJ8-2016)規(guī)定執(zhí)行,按照國(guó)家現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范、規(guī)程完工[2]。

3 BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的分析

3.1 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)

3.1.1 可視性BIM 技術(shù)的可視化特性,可以增加高層建筑給排水工程建設(shè)的互動(dòng)性和反饋性,通過(guò)建立一個(gè)數(shù)據(jù)共享模型完善勘察、設(shè)計(jì)、施工,在建筑工程施工過(guò)程中應(yīng)用清晰展示各類(lèi)信息,不斷提高管理效率和水平。BIM 技術(shù)能夠做到“所見(jiàn)便是所得”,表現(xiàn)物體的真實(shí)感,便于管理人員了解施工進(jìn)度和施工情況,需要對(duì)其執(zhí)行方面加大關(guān)注力度,從而保證管理工作能夠貫穿于項(xiàng)目全過(guò)程。

3.1.2 協(xié)調(diào)性

與傳統(tǒng)的CAD 技術(shù)相比,BIM 技術(shù)可以動(dòng)態(tài)化形式展示三維模型,各個(gè)部門(mén)還可將工程相關(guān)數(shù)據(jù)輸入軟件中,把不同專(zhuān)業(yè)的工種錄入其中,各個(gè)專(zhuān)業(yè)的施工人員可以加強(qiáng)溝通與交流,為建設(shè)提供有利條件。同時(shí),建筑設(shè)計(jì)單位、施工單位需要進(jìn)行優(yōu)化,促進(jìn)各個(gè)部門(mén)之間的交流與合作,為各方參與設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐,清楚的了解施工重點(diǎn)以及與注意事項(xiàng),有效避免建設(shè)難以同步的問(wèn)題。

3.1.3 預(yù)見(jiàn)性

在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中合理應(yīng)用BIM 技術(shù),可以對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息精準(zhǔn)地定位,有助于工作人員對(duì)施工重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行全面掌握。利用模擬功能,可以對(duì)影響項(xiàng)目設(shè)計(jì)的各個(gè)方面因數(shù)進(jìn)行分析,以三維的形式制作建筑中所需使用的各部分構(gòu)件,以參數(shù)化形式驅(qū)動(dòng)各部分實(shí)時(shí)調(diào)整,提高工程項(xiàng)目建設(shè)的安全性和穩(wěn)定性[3]。

3.2 BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

在建筑工程施工管理中應(yīng)用BIM 技術(shù),能夠預(yù)測(cè)施工中可能因結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)的問(wèn)題,并列出有效的應(yīng)對(duì)方案做到提前預(yù)防,采取有效措施來(lái)解決問(wèn)題,該技術(shù)能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)化為可視化的三維立體效果圖,應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中存在的問(wèn)題,制止各類(lèi)安全隱患,以免造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。在建筑施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM 技術(shù),可以精細(xì)的控制每一步所需的時(shí)間和空間,充分利用虛擬技術(shù),有效預(yù)估后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)調(diào)整的具體方向,保證執(zhí)行的效果。

4 BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用

4.1 提高建設(shè)水平

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理過(guò)程中,需要不斷提高控制的意識(shí),積極應(yīng)用BIM 技術(shù)實(shí)施目標(biāo)成本管理的方法,在執(zhí)行中預(yù)先制定相關(guān)機(jī)制,認(rèn)識(shí)到管控工作開(kāi)展的重要性,為此可以大量開(kāi)展調(diào)研工作,提高管理的整體水平,使得結(jié)構(gòu)加固能夠突出自身功能性。同時(shí),BIM 技術(shù)應(yīng)用中還需要與建設(shè)方進(jìn)行有效的溝通,制定出優(yōu)化方案,保證每一個(gè)環(huán)節(jié)工作完成后,及時(shí)將成本進(jìn)度控制在標(biāo)準(zhǔn)限度內(nèi)[4]。

4.2 增強(qiáng)執(zhí)行能力

在BIM 技術(shù)下,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理中可以結(jié)合自身的實(shí)際情況制定相應(yīng)機(jī)制,利用現(xiàn)代化手段對(duì)此進(jìn)行綜合性評(píng)估,在編制過(guò)程中保證與實(shí)際項(xiàng)目?jī)?nèi)容與需求一致,樹(shù)立統(tǒng)一的項(xiàng)目施工方向,預(yù)算文件由各個(gè)部門(mén)共同參與討論,隨后進(jìn)行上報(bào)工作,嚴(yán)格落實(shí)上級(jí)下達(dá)的意見(jiàn),必要時(shí)深入到工程現(xiàn)場(chǎng)獲取最新的數(shù)據(jù)與信息,進(jìn)而將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的全面加強(qiáng),避免建設(shè)中出現(xiàn)偏差問(wèn)題。

5 BIM 技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用策略

5.1 建立技術(shù)融合制度

現(xiàn)如今我國(guó)多數(shù)地區(qū)的設(shè)計(jì)制度已經(jīng)非常完整,大部分工程的BIM 系統(tǒng)已經(jīng)建設(shè)完畢,使得各種設(shè)計(jì)審批手續(xù)更加簡(jiǎn)單。工程建設(shè)單位與各施工單位要統(tǒng)一方向,通過(guò)BIM 實(shí)現(xiàn)共享以此與各代理單位共同審核,并結(jié)合項(xiàng)目需求不斷加強(qiáng)施工監(jiān)控及跟蹤檢查,避免實(shí)際建設(shè)出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)的情況。在施工建設(shè)中可以用3D-BIM 參數(shù)化信息模型對(duì)方案和重工序進(jìn)行模擬,根據(jù)工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)做好合理的工程設(shè)計(jì),利用Mi-cro Station 模塊判斷技術(shù)應(yīng)用的合理性,保證了設(shè)計(jì)和施工各項(xiàng)信息的有效性,切實(shí)保證工程項(xiàng)目最終能夠順利完工。

5.2 建設(shè)過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控

BIM 以通過(guò)甄別保留有效數(shù)據(jù),提高后續(xù)建設(shè)工作的效率,在此基礎(chǔ)上保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性,如采用“搭積木”的方式快速建設(shè)參數(shù)模型,實(shí)現(xiàn)全專(zhuān)業(yè)整合與碰撞檢查。建筑結(jié)構(gòu)需要借助現(xiàn)代化手段,將BIM 模型結(jié)合搭建施工作業(yè)的4D 模型,提前模擬與處理施工關(guān)鍵階段,充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化信息技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì),虛擬情景讓相關(guān)工作人員切身體驗(yàn)施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)情境。為確保工程施工質(zhì)量在可控范圍內(nèi),在安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急演練中也充分利用BIM 技術(shù)和VR 技術(shù)融合,借助視頻監(jiān)控技術(shù)監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)作業(yè),如出現(xiàn)不符合規(guī)定的情況立即叫停整改。

5.3 工程結(jié)構(gòu)圖紙繪制

建筑結(jié)構(gòu)圖紙繪制應(yīng)用BIM 技術(shù),可創(chuàng)建建筑工程三維模型,為后續(xù)設(shè)計(jì)提供大量數(shù)據(jù)資料,在可視化條件下提升立體感和層次感,在三維模型中進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,通過(guò)優(yōu)化細(xì)節(jié)設(shè)計(jì),使各項(xiàng)細(xì)節(jié)能夠符合預(yù)期要求,避免在后續(xù)施工中出現(xiàn)各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)。在Revit環(huán)境中,對(duì)于結(jié)構(gòu)模型以及機(jī)電模型等,可導(dǎo)入至Navisworks軟件中,然后開(kāi)展各類(lèi)主體模型的自由檢測(cè),最后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果繪制檢測(cè)報(bào)告,發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所存在的沖突,對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,切實(shí)保證工程能夠按照既定標(biāo)準(zhǔn)順利實(shí)施后續(xù)建設(shè)工作。

5.4 建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,針對(duì)框架結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算,將各區(qū)格按雙向板考慮,計(jì)算范圍內(nèi)的其余荷載通過(guò)縱梁以集中荷載的形式傳給框架柱,要求桿端彎矩以繞桿件順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為正。如為剪力墻結(jié)構(gòu),則在設(shè)計(jì)中需要考慮水平和垂直下的鋼筋設(shè)計(jì)中結(jié)合計(jì)算的有關(guān)數(shù)據(jù)選擇適宜的鋼筋,使結(jié)構(gòu)在不同方向上的受力均勻,通過(guò)BIM+建造管理平臺(tái)在窗口中進(jìn)行信息的瀏覽和管理,可以將模型中工序、要求等提前錄入,通過(guò)手機(jī)APP進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集,融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G 通信等,最后在管理平臺(tái)內(nèi)處理數(shù)據(jù),使設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)深度優(yōu)化。

6 結(jié)語(yǔ)

在工程項(xiàng)目建設(shè)中,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是十分重要的內(nèi)容,為此需要合理應(yīng)用BIM 技術(shù),對(duì)不同專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢測(cè)分析,提升建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率,為實(shí)際施工提供指導(dǎo)。加強(qiáng)對(duì)BIM 技術(shù)的研究與運(yùn)用,才能更好的保證建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性,為后續(xù)建筑工程行業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。