李泳波

LI Yong-bo

（山東建大建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院）

(Shandong Jianzhu University Architecture & Urban Planning Design Institute)

1 引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑數(shù)量越來越多，建筑規(guī)模越來越大，人們對建筑質(zhì)量的要求也有了較大提升。要確保建筑工程質(zhì)量，做好建筑設(shè)計(jì)工作十分重要的。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)過程中更應(yīng)當(dāng)重視起來。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)做到與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新設(shè)計(jì)理念，綜合考慮建筑的經(jīng)濟(jì)效益與使用性能，做好建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有了越來越多的應(yīng)用，它能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行較為直觀的展示，對于提升設(shè)計(jì)圖紙的科學(xué)性、合理性與可行性有著重要的促進(jìn)作用[1]。

2 信息技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

隨著建筑數(shù)量的不斷增加和建筑形式的多樣化發(fā)展，建筑工程所涵蓋的信息量也有了顯著的增加。及時(shí)地收集建筑信息并對其進(jìn)行有效利用，可以為其他建筑工程提供重要的參考功能，不僅可以減少建設(shè)成本、縮短工期，還能提升建筑工程質(zhì)量、減少施工過程中意外事故的發(fā)生。因此，隨著我國建筑事業(yè)的不斷發(fā)展，信息工程在工程建設(shè)中發(fā)揮的作用也越來越大。然而，目前建筑工程在建設(shè)過程中，還沒有對信息技術(shù)進(jìn)行充分的利用，因此，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)重視信息技術(shù)在工程建設(shè)過程中的重要作用，在工程建設(shè)過程中充分發(fā)揮信息技術(shù)的重要功能，提高施工效率、節(jié)約施工成本、保證施工安全，從而提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 BIM應(yīng)用中結(jié)構(gòu)專業(yè)的具體實(shí)現(xiàn)措施

3.1 BIM技術(shù)框架基礎(chǔ)

BIM的信息交換和共享要在IFC標(biāo)準(zhǔn)、IDM信息交付手冊、IFD國際框架字典基礎(chǔ)上形成框架基礎(chǔ)。

IFC標(biāo) 準(zhǔn)（Industry Foundation classes）是指整合全部建筑項(xiàng)目信息和所有建筑工程內(nèi)容。IFC標(biāo)準(zhǔn)是面向整個(gè)建筑工程集合體，采用數(shù)據(jù)交換的形式對項(xiàng)目工程和工程數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化處理。工程信息描述方式和工程信息獲取方式是IFC標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容。工程的信息描述方式包括信息資源層、信息框架層、信息交互層和信息領(lǐng)域?qū)印Ｐ畔①Y源層是IFC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，它對建筑整體結(jié)構(gòu)的分散信息資源進(jìn)行描述；信息框架層對建筑工程信息的整體框架進(jìn)行描述，它將信息資源進(jìn)行組合并聯(lián)系起來；信息交互層對建筑與其他相關(guān)行業(yè)信息聯(lián)系進(jìn)行描述，整個(gè)層級實(shí)現(xiàn)了對建筑基本結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步分解；信息領(lǐng)域?qū)觿t是對建筑各個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)信息資源進(jìn)行描述。這四個(gè)層級分別獨(dú)立，相互對應(yīng)，從而確保下層信息不受上層信息的變化影響。

IDM（Information Delivery Manual）又稱信息交付手冊，它以IFC標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)化現(xiàn)有建筑工程信息，對建筑不同階段完成任務(wù)的情況進(jìn)行描述，解決項(xiàng)目不同階段的信息組裝問題，為模型的建立提供前提。

IFD國際框架字典的主要功能是歸納與命名相同概念、語言和類別的建筑內(nèi)容。利用GUID（Global Unique Identifier）重新組合各類信息，提取不同對象的相關(guān)數(shù)據(jù)分析其相同點(diǎn)之處，以此構(gòu)成整體概念框架。

3.2 BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的具體應(yīng)用

3.2.1 設(shè)計(jì)繪圖

在傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的繪圖工作中，CAD技術(shù)是主要的繪圖手段，它只能對建筑平面信息進(jìn)行表達(dá)，不利于施工工作的順利開展。利用BIM技術(shù)，則可以實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體模型的建立，對于建筑整體結(jié)構(gòu)和各結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系能夠清晰直觀地表達(dá)出來。此外，可視化技術(shù)也是BIM技術(shù)的重要組成部分，它可以根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)上的變化開展設(shè)計(jì)工作，從而提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性。

利用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須要進(jìn)行模型的構(gòu)建。模型的構(gòu)建是以大量信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。利用BIM模型可以進(jìn)行各類施工信息的收集與整理工作，方便施工人員和技術(shù)人員的隨時(shí)查閱；BIM模型還能優(yōu)化調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于建設(shè)單位選取最為科學(xué)合理的施工方案；此外，對于施工過程中的突發(fā)現(xiàn)象，BIM模型還能對其進(jìn)行有效的解決，加強(qiáng)施工各部門的協(xié)調(diào)與合作[3]。

3.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)信息的統(tǒng)一與整合，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。在施工圖設(shè)計(jì)過程中，方案設(shè)計(jì)與初步設(shè)計(jì)是主要影響因素，這就會(huì)大大增加結(jié)構(gòu)工程師的工作量，使其將主要精力投入非主要階段。BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)單元的參數(shù)化設(shè)計(jì)，大大提升了設(shè)計(jì)人員的工作效率。

建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容較多，包括構(gòu)件的尺寸規(guī)格、構(gòu)件材料和構(gòu)件荷載能力等，利用BIM技術(shù)，能夠?qū)σ陨闲畔⑦M(jìn)行較為直觀的展示，便于設(shè)計(jì)人員對構(gòu)件設(shè)計(jì)相關(guān)信息的了解與掌握。特別是在構(gòu)件的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)上，BIM技術(shù)可以迅速而準(zhǔn)確地判斷出構(gòu)件的功能，定義墻、板、梁、柱等建筑信息，從而選擇節(jié)點(diǎn)與連接構(gòu)件進(jìn)行匹配，對建筑模型中構(gòu)件設(shè)計(jì)方面的各類參數(shù)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，從而提高構(gòu)件設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，減少設(shè)計(jì)人員的工作量。

3.2.3 設(shè)計(jì)流程

相較于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在流程上的合理優(yōu)化。在利用BIM技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先從BIM數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出建筑幾何信息，然后設(shè)計(jì)人員對結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行制度與優(yōu)化，最后建立分析模型，由建設(shè)單位和專業(yè)部門進(jìn)行對比、分析與評估，選取最佳方案，這樣可以在節(jié)約設(shè)計(jì)成本的基礎(chǔ)上，選擇最佳設(shè)計(jì)方案，充分實(shí)現(xiàn)建筑方案對工程施工的指導(dǎo)作用。

3.3 BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用上的不足

目前在我國建筑領(lǐng)域，BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用還處于初期階段，軟件成熟度不高，處理問題的能力也有待提升；BIM技術(shù)相關(guān)設(shè)備的配備還不夠齊全、專業(yè)人才素質(zhì)也有待提升，這些因素都是BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的不足之處，影響了BIM技術(shù)的推廣與發(fā)展。除此之外，BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用還存在以下問題：

3.3.1 缺乏標(biāo)準(zhǔn)體系

目前，我國還沒有出臺針對BIM技術(shù)應(yīng)用的各種規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用缺乏相對完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，這在一定程度上也限制了BIM技術(shù)的發(fā)展。

3.3.2 法律責(zé)任問題

BIM技術(shù)應(yīng)用的法律責(zé)任問題主要表現(xiàn)在參數(shù)的知識產(chǎn)權(quán)問題、模型與內(nèi)容的一致性問題和對BIM技術(shù)修改權(quán)限問題，這些問題都對BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中的有效性、合法性造成了不利的影響[4]。

3.3.3 應(yīng)用和交付問題

BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用包含內(nèi)容眾多、涉及范圍廣泛，這就導(dǎo)致不同設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)深度的差異性，不利于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用和交付。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的新型技術(shù)運(yùn)用到建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中來，其中BIM技術(shù)就是其中的一個(gè)重要方面。BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性和模擬性等特征，它在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用涉及多個(gè)方面，包括三維實(shí)體模型的建立、建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)過程的優(yōu)化，大大提升了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率、確保了設(shè)計(jì)質(zhì)量。BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，是建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的偉大變革。目前我國BIM技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用還存在諸多問題，因此，設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)自身專業(yè)技能的提升，掌握并熟練運(yùn)用BIM技術(shù)開展設(shè)計(jì)工作，以此提升建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、經(jīng)濟(jì)性與科學(xué)性，保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

[1]管昌生，毛延宗，譚獻(xiàn)良，盧藝偉.BIM技術(shù)在建筑裝修工程中的應(yīng)用研究[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版 ),2016(6)：1.

[2]張濤.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的運(yùn)用實(shí)踐分析與研究[J]. 江西建材,2017(20)：14.