黃卓夫（江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院，江西南昌330095）

新時(shí)期建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用分析

黃卓夫（江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院，江西南昌330095）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)建筑行業(yè)獲得了極大的發(fā)展，人們對(duì)于建筑的質(zhì)量有著更大的要求，這就要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要有更科學(xué)的方法與設(shè)計(jì)理論。BIM技術(shù)做為一種新興的技術(shù)正受到越來(lái)越大的關(guān)注，BIM技術(shù)被引入建筑行業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中以后，對(duì)建筑行業(yè)是一個(gè)極大的促進(jìn)，極在地提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量與效率。所以在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)是十分有必要的，加強(qiáng)對(duì)BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，對(duì)于建筑行業(yè)的發(fā)展，是十分重要的。

新時(shí)期；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；BIM技術(shù)；分析

最近幾個(gè)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是城市化進(jìn)程的加愉，我國(guó)建筑行業(yè)獲得了極大的發(fā)展，在整個(gè)建筑工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于整個(gè)建筑工程有著重要的影響，BIM技術(shù)的引入，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)根本性的變革，極大地提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量與效率，十分有效地促進(jìn)了建筑行業(yè)的整體發(fā)展水平，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著巨大的促進(jìn)作用。

1 BIM技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)概論

BIM就是建筑信息模型的簡(jiǎn)稱(chēng)，這項(xiàng)技術(shù)是傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是現(xiàn)代信息條件下所產(chǎn)生的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。在BIM技術(shù)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逐漸進(jìn)入了三維處理的時(shí)代，通過(guò)相應(yīng)的數(shù)字化技術(shù)，可以很好地構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)的各類(lèi)信息庫(kù)，從而為以后建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)累積經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息庫(kù)的建設(shè)中，需要十分詳細(xì)而且專(zhuān)業(yè)化地描述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)信息，并且要確保這些信息中有各類(lèi)非構(gòu)件的狀態(tài)信息等，以確保整個(gè)信息庫(kù)數(shù)據(jù)的完整性。

1.2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

（1）BIM中信息的集成性。BIM系統(tǒng)內(nèi)信息的集成性主要是指的建筑結(jié)構(gòu)信息的集成性與整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程的集成性。通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的研究，建筑結(jié)構(gòu)信息模型只有能是唯一的模型，各個(gè)相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)信息要在這個(gè)唯一的模型下進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)，所以在BIM的技術(shù)下顯著的表現(xiàn)為信息的集成性。在這種平臺(tái)背景下，所有的相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員都要在這個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)下進(jìn)行相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，以達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的集成設(shè)計(jì)。在建筑結(jié)構(gòu)信息庫(kù)存的建設(shè)中最核心的就是由計(jì)算機(jī)所構(gòu)建的三維模型為基礎(chǔ)來(lái)完成的，在這個(gè)建筑結(jié)構(gòu)信息庫(kù)中主要包括建筑結(jié)構(gòu)的各類(lèi)尺寸、空間的各類(lèi)信息及相關(guān)的建筑材料以及各個(gè)建筑結(jié)構(gòu)之間的連接關(guān)系等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以搭建起一個(gè)全面的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。在以后的使用中，可以快速地在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找到相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，打破了傳統(tǒng)使用的CAD技術(shù)的各類(lèi)限制，在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著十分重要的意義（見(jiàn)圖1）。

圖1

（2）BIM技術(shù)中的協(xié)同設(shè)計(jì)。在BIM技術(shù)中完全可以建設(shè)一個(gè)全新的設(shè)計(jì)平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)中可以為各類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)的施工等部門(mén)提供一個(gè)統(tǒng)一的、良好的溝通平臺(tái)，并且在這一平臺(tái)中可以根據(jù)相關(guān)的要求，快速查找到一些需要的信息。最主的是在這一統(tǒng)一的平臺(tái)下可以規(guī)范各個(gè)相關(guān)設(shè)計(jì)的行業(yè)，自動(dòng)檢測(cè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的各類(lèi)問(wèn)題，從而極大地提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間的溝通，從而大大縮短了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)間。

（3）在BIM技術(shù)中的工作傳遞。通過(guò)BIM技術(shù)，可以將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的相關(guān)各類(lèi)數(shù)據(jù)形成了一個(gè)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或是修改后，不需要設(shè)計(jì)者自已動(dòng)手修改相關(guān)的連接，或是要修改復(fù)雜的設(shè)計(jì)圖紙，在BIM中可以自動(dòng)對(duì)這些修改的信息進(jìn)行自動(dòng)的修改，并將這些修改自動(dòng)反饋到相關(guān)的構(gòu)件中。同時(shí)，在BIM技術(shù)中還可以進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的模擬施工，在這種技術(shù)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師就不需要為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)中各為因素的影響，而構(gòu)建多個(gè)模型了，可以通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)，從而大大節(jié)省了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)間，提升了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率。

圖2

2 BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用流程

2.1 構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)模型

在現(xiàn)代的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)BIM的技術(shù)，在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前就搭建一個(gè)完整的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，從而為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的梁、板、柱等基礎(chǔ)性構(gòu)件進(jìn)行充分的描述，從而為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一個(gè)參考性的數(shù)據(jù)。對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)流程主要是以下：①要定義整個(gè)建筑的實(shí)體，這是整個(gè)構(gòu)建統(tǒng)一的模型的基礎(chǔ)工作；②利用BIM技術(shù)中的集合關(guān)聯(lián)實(shí)體進(jìn)行各個(gè)樓層與整個(gè)建筑實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)，從而為下一步的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；③進(jìn)行墻體的定義，并且使用BIM中的空間結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)實(shí)體做好相應(yīng)樓層與墻體之間的的關(guān)聯(lián)。通過(guò)以上的流程，可以構(gòu)建出一個(gè)完整的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，從而為整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。

2.2 構(gòu)建建筑部分的結(jié)構(gòu)模型

在BIM所構(gòu)建的建筑結(jié)構(gòu)模型中，主要包含以下幾個(gè)方面的信息：建筑結(jié)構(gòu)的信息、力學(xué)方面的計(jì)算、建筑的成本村料等各種數(shù)據(jù)。目前在BIM中的IFC模型中可以滿(mǎn)足相關(guān)模型設(shè)計(jì)的需要。比如在墻體的設(shè)計(jì)中對(duì)所關(guān)聯(lián)的關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)的定義，在正常的情況下，IFC模型中要定義各個(gè)構(gòu)件的材料等信息，同時(shí)由于墻體主要是以?xún)?nèi)部墻面的磚、墻體的結(jié)構(gòu)層、隔熱層、外墻面的磚等，所以還應(yīng)做好以下的針對(duì)性工作：

（1）要對(duì)墻體中所使用的材料有一個(gè)很好的定義，這是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作，對(duì)于整個(gè)建筑部分結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建有著重要的意義。

（2）利用材料層進(jìn)行實(shí)體、材料層集合實(shí)體、材料層分層實(shí)體等進(jìn)集合使用，并進(jìn)行相應(yīng)的定義，以滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要。

（3）利用材料的關(guān)聯(lián)實(shí)體進(jìn)行墻體與所使用材料的關(guān)系，以滿(mǎn)足墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要。

2.3 構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)性模型的兩實(shí)體存在的主從有關(guān)系，依照修改主實(shí)體改變實(shí)體，但是卻不會(huì)對(duì)主實(shí)體的木質(zhì)造成任何的改變；對(duì)于對(duì)稱(chēng)性關(guān)系，主要還是指的兩實(shí)體存在對(duì)等的關(guān)聯(lián)關(guān)系，其中任何一個(gè)實(shí)體的改變都會(huì)影響到另外一個(gè)實(shí)體的改變，比如柱與梁的關(guān)聯(lián)有關(guān)系，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁實(shí)體是，就會(huì)影響到相之相關(guān)聯(lián)的柱實(shí)體發(fā)生相應(yīng)的變動(dòng)，從而影響到柱實(shí)體的設(shè)計(jì)。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

3.1 目前還缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系

目前雖然BIM技術(shù)已經(jīng)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍使用了，并且還取得了很好的效果，但是也要看到BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的使用還剛起步，還處理一個(gè)探索的階段。目前我國(guó)還沒(méi)有一部統(tǒng)一的BIM技術(shù)使用規(guī)范，在各個(gè)環(huán)節(jié)還處于一種混亂的狀態(tài)。而B(niǎo)IM的技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)在迫切需要一部規(guī)范的體系來(lái)規(guī)范相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.2 BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用的成本較高

將BIM技術(shù)引入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，極大提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率，但是BIM技術(shù)的使用需要大量的資金投入，并且對(duì)于設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)有較高的要求，而對(duì)于這部分設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)也需要大量的資金投入。同時(shí)BIM技術(shù)引入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也需要相對(duì)應(yīng)的軟件，這此軟件的購(gòu)買(mǎi)與更新都需要大量的資金。所以前資金也是制約BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用的主要原因。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于建筑質(zhì)量提出了更高的要求，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于建筑工程的質(zhì)量有著重要的意義。BIM技術(shù)引入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有力地提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成效與質(zhì)量。本文就BIM技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并就BIM在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與存在的問(wèn)題進(jìn)行了相應(yīng)的分析，希望對(duì)這方面的研究工作有所幫助。

[1]潘 平.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究[D].華中科技大學(xué)，2013.

[2]邵光華.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].青島理工大學(xué)，2014. [3]李 軾，王科亮，劉 媛.探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].江西建材，2015，03：34.

[4]陳慶豐，徐云博，劉繼鵬，胡 愈.探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].四川水泥，2015，11：154.

[5]張超.探析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2016，27：95～96.

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不論是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式還是現(xiàn)BIM的設(shè)計(jì)模式，都要關(guān)注各個(gè)分部件的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，而通過(guò)BIM技術(shù)中的模型可以準(zhǔn)確、直觀地反映出整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中各個(gè)部件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這種關(guān)聯(lián)關(guān)系包括對(duì)稱(chēng)性與非對(duì)稱(chēng)性的兩種?；袑?duì)于非對(duì)稱(chēng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，主要體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)中

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2095-2066（2016）32-0172-02

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