摘 要： 隨著建筑行業(yè)飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷進(jìn)步，BIM技術(shù)的應(yīng)用為建筑行業(yè)發(fā)展提供了新動力。高水平的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可以更有效地開展工程建設(shè)，保證工程建設(shè)的質(zhì)量，合理應(yīng)用BIM技術(shù)能提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體效率。文章主要闡述BIM技術(shù)的原理、特點，探究其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用價值，希望可以為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)工作人員提供參考。
關(guān)鍵詞： BIM技術(shù); 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計; 應(yīng)用研究;
在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計師們無法直接看到立體模型，不能及時發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)中的問題，導(dǎo)致建筑過程中出現(xiàn)紕漏，增加建筑成本的同時也會影響建筑質(zhì)量。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中充分利用BIM技術(shù)，可以保證建筑設(shè)計更具科學(xué)性、可行性。
1 、BIM技術(shù)概述
建筑信息模型簡稱BIM，該技術(shù)是以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的的軟件性工具。其主要通過可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性等優(yōu)勢，收集、處理建筑結(jié)構(gòu)中的信息。以計算機為搭載橋梁，將設(shè)計圖紙上的模型轉(zhuǎn)變成三維模型，并通過分析三維模型中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行參數(shù)設(shè)計。BIM技術(shù)的優(yōu)勢在于建筑設(shè)計人員可以通過三維模型檢驗設(shè)計圖紙的可行性，尋找紕漏，對數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)調(diào)整，最大程度排除建筑的安全隱患，避免出現(xiàn)返工情況。BIM技術(shù)為建設(shè)工程提供技術(shù)性支持，推動工程有序開展。
2 、BIM技術(shù)的特點
2.1 、優(yōu)越化
合理應(yīng)用BIM技術(shù)能為整體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供幫助，全面控制建筑結(jié)構(gòu)形式，優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在很多制約性因素，BIM技術(shù)可以結(jié)合信息形式以及復(fù)雜程度進(jìn)行準(zhǔn)確分析，優(yōu)化分析階段，精確掌握建筑結(jié)構(gòu)中存在的信息資源，包括幾何信息、規(guī)則信息等。BIM技術(shù)能根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)中的實際變化要求進(jìn)行調(diào)整，同時還能在施工前做好外形結(jié)構(gòu)的分析工作，結(jié)合其中的變量因素與目標(biāo)對象，優(yōu)化整改不正確參數(shù)，快速算量，提升精度，直至符合標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行實施。
2.2 、可視化
建筑行業(yè)管理中的關(guān)鍵在于可視化，可視化能明確整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計所需要的形式，并將施工圖紙和建筑構(gòu)件信息相互結(jié)合。針對建筑過程中出現(xiàn)的問題，利用這一優(yōu)勢對比原有數(shù)據(jù)，完善三維立體模型，以三維渲染動畫的方式進(jìn)行展示，通過三維立體模型可以更為直觀地找出不足，再有效處理。
2.3、 模擬性
BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不僅可以模擬單一的建筑，還可以模擬特殊事物與條件。BIM技術(shù)能結(jié)合特殊要素，進(jìn)行模擬實驗，包括節(jié)能模擬實驗、緊急疏散人群模擬實驗等。對外招投標(biāo)時，采用4D模擬形式進(jìn)行分析，渲染效果更為精準(zhǔn)，通過直觀的宣傳方式向業(yè)主展示，更能提高業(yè)主滿意度，以提高項目中標(biāo)機率。
3、BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用
3.1、 BIM建模
3.1.1、 基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的BIM模型構(gòu)建
BIM技術(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)模型時，應(yīng)對計算、作圖以及工程造價等多種問題進(jìn)行分析�；贗FC標(biāo)準(zhǔn)格式的背景下，解決結(jié)構(gòu)模型中的問題，IFC具有很多優(yōu)勢，有利于BIM結(jié)構(gòu)模型中對最小結(jié)構(gòu)單元的幾何尺寸以及組織形式進(jìn)行定義，還能為結(jié)構(gòu)模型建立出模型所需要的材料族庫。
以磚墻為例，IFC設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的建筑模型，其基礎(chǔ)主要組成結(jié)構(gòu)是磚塊，包括構(gòu)建出磚塊的幾何尺寸、物理能力以及空心等信息。通過利用構(gòu)建出的材料與實體相互關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)建筑墻體與墻體所需材料之間的關(guān)聯(lián)。
3.1.2、 BIM結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建
材料族庫建立后，BIM技術(shù)可以將材料模型與建筑結(jié)構(gòu)中構(gòu)建出的模型相關(guān)聯(lián)，例如，建筑結(jié)構(gòu)中的梁、柱、板和樓梯。設(shè)計建筑墻體結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件部分時，應(yīng)先定義好建筑的實體性質(zhì)再進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以體現(xiàn)建筑中每個樓層與實體之間存在的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而通過空間結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)實體，更直觀地展現(xiàn)墻體實體與各樓層實體之間的聯(lián)系。
3.1.3、 關(guān)聯(lián)性結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建
工作人員在設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)中構(gòu)件之間相關(guān)聯(lián)的因素，通過BIM技術(shù)建立建筑模型，分析建筑之間存在哪些關(guān)聯(lián)性。通常有兩種形式，一種是對稱性，另一種是非對稱性。建筑模型中的非對稱性主要體現(xiàn)在兩個建筑之間存在主要、次要的關(guān)系。如果要修改建筑實體，應(yīng)保證建筑實體本質(zhì)不發(fā)生變化。針對墻體與洞口之間的關(guān)聯(lián)性，洞口存在于建筑墻體中，如果在結(jié)構(gòu)模型中刪除墻體，洞口會隨墻體消失而消失，如果在建筑模型中單一地刪除洞口，墻體依然不變。
3.2 、具體應(yīng)用
3.2.1、 建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計
設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，應(yīng)充分利用BIM技術(shù)中建構(gòu)的模型，預(yù)估建筑造價成本，分析其中利弊。這種做法有利于工程建設(shè)初期制定設(shè)計方案，避免后期施工出現(xiàn)問題而返工，減少建筑投資在資源和資金上的浪費。例如，設(shè)計某面積為4 000m2的公共建筑時，應(yīng)繪制建筑的立面結(jié)構(gòu)后，再計算工程造價。如果在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)預(yù)算超出范圍，應(yīng)利用BIM技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部調(diào)整，把重鋼結(jié)構(gòu)更換為輕鋼結(jié)構(gòu)，調(diào)整建筑面積，縮減無用空間，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計方案。
3.2.2、 結(jié)構(gòu)可視化設(shè)計
BIM技術(shù)中的三維技術(shù)能夠為建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)建出相應(yīng)的立體效果，帶來更直觀的視覺沖擊，方便用戶對建筑構(gòu)件大小、方位以及采用的材料進(jìn)行觀察，為用戶提供便利條件。
BIM技術(shù)的可視化特點，可以幫助設(shè)計師仔細(xì)查看建筑結(jié)構(gòu)整體布局與細(xì)節(jié)之處，更精準(zhǔn)地找到設(shè)計漏洞，避免因設(shè)計方案引發(fā)更多問題。例如，樓梯高度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，是否會碰到用戶的頭部，梁的尺寸是否影響建筑凈空等，都可通過BIM技術(shù)中的可視化技術(shù)進(jìn)行查看。
由此可見，BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)可視化設(shè)計中有著不可忽視的作用，不僅保證建筑設(shè)計過程中的工作效率，還能提高工程建設(shè)的整體質(zhì)量，在一定程度上提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計精度，降低誤差。
3.2.3、 主體結(jié)構(gòu)受力復(fù)核
復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)要求更高，尤其是建筑結(jié)構(gòu)中的主體結(jié)構(gòu)受力復(fù)核方面。以某高層建筑為例，要將兩棟塔樓連成一個整體，在塔樓間采取高區(qū)位、中區(qū)位與低區(qū)位進(jìn)行三道樓體連接，其中高區(qū)連體部分一共四層，最高點與地面間距離175m，中區(qū)位置連體四層，最高點與地面間距離125m。因樓體高度不符合標(biāo)準(zhǔn)，很難進(jìn)行施工。此時應(yīng)用BIM技術(shù)，降低了三道連體的施工項目難度，進(jìn)而使工程順利開展。BIM技術(shù)能專業(yè)模擬工程建設(shè)中的起吊過程，先對高區(qū)進(jìn)行模擬，爾后模擬下2層位置，采用塔式起重機安裝上2層。模擬中區(qū)時，先在地面初步拼接，拼接完成再進(jìn)行起吊工作。確定以上所有方案后，利用BIM技術(shù)全面統(tǒng)計起吊點荷載，分析統(tǒng)計的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，確保無誤再向設(shè)計院提交，BIM技術(shù)的運用為主體結(jié)構(gòu)受力復(fù)核提供了一定支持與參考數(shù)據(jù)。
3.2.4、 建筑場地分析
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性影響著建筑的安全性與穩(wěn)定性。利用BIM技術(shù)對建筑工程周圍場地進(jìn)行全面分析可以優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，提高設(shè)計水平，既保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，又確保建筑工程周圍環(huán)境與地質(zhì)不被破壞。
3.2.5、 建筑結(jié)構(gòu)性能分析
建筑結(jié)構(gòu)布局的合理性，將影響其抗震性能。如果設(shè)計師缺乏對抗震性能分析的意識，缺少人力、物力的投入，將會影響建筑的質(zhì)量與安全性能。設(shè)計過程可合理應(yīng)用BIM技術(shù)，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行虛擬施工，將施工計劃與實際進(jìn)展進(jìn)行對比，及時發(fā)現(xiàn)項目施工期間可能會遇到的問題，更清晰地了解項目總體建設(shè)信息，進(jìn)而有針對性的調(diào)整各項建筑信息設(shè)計內(nèi)容，優(yōu)化現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
4、 結(jié)語
綜上所述，當(dāng)前建筑行業(yè)普遍引進(jìn)BIM技術(shù)，旨在通過此技術(shù)提高建筑工程整體效率與質(zhì)量，優(yōu)化設(shè)計水平，降低建筑工程建設(shè)成本，減少返工情況。本文結(jié)合BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行研究，將建筑結(jié)構(gòu)中的二維結(jié)構(gòu)設(shè)計模式轉(zhuǎn)向三維結(jié)構(gòu)設(shè)計模式，全面采用信息模型模擬建筑結(jié)構(gòu)，可以更為高效地完成建筑項目。
參考文獻(xiàn)
[1]彭寶瑩，楊志杰，李娜.淺析BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].四川水泥,2015(005):197-197.
[2]卓博華.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究,2017(008):229-230.
[3] 胡建祥，蔣安.淺析BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版,2015(019):67-67.
[4] 孫德才.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用與研究[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2015(13):110-112.
[5]周亞東,石桂菊.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的合理應(yīng)用[J].智能建筑與智慧城市,2018(003):67-68.
[6] 王永明.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2017(005):366.
