王 威

(中國(guó)民用航空飛行學(xué)院新津分院，四川 成都 611430)

建筑是一項(xiàng)統(tǒng)合了土木結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等多重結(jié)構(gòu)的綜合體，而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中積極運(yùn)用新型信息技術(shù)不僅能夠有效提升建筑各專業(yè)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性，同時(shí)還能夠?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供更大便利。BIM技術(shù)平臺(tái)能夠在前期決策、設(shè)計(jì)及后期施工中通過動(dòng)態(tài)展示對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行剖析，因此受到建筑同仁的認(rèn)可。

1 BIM技術(shù)的定義

BIM技術(shù)是依托計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)為基礎(chǔ)的軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要應(yīng)用于建筑工程設(shè)計(jì)，也被稱之為建筑信息模型。通過該系統(tǒng)自身所攜帶的三維模型創(chuàng)建以及可視化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)所涉及的各類數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行收集然后應(yīng)用在三維模型創(chuàng)建的過程中，使得數(shù)據(jù)與模型中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，在進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)時(shí)能夠更加高效的對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行優(yōu)化和完善，通過可視化系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的對(duì)三維模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，一方面是施工設(shè)計(jì)圖紙更加完善；另一方面也降低了建筑工程的整體成本。

2 結(jié)構(gòu)專業(yè)運(yùn)用BIM技術(shù)的特點(diǎn)

在進(jìn)行全過程設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以合理的使用BIM技術(shù)，通過協(xié)同設(shè)計(jì)來(lái)整合不同專業(yè)的專業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，讓BIM正向設(shè)計(jì)流程能夠更加完整、更加科學(xué)。BIM設(shè)計(jì)流程可以與很多專業(yè)要求相匹配，實(shí)際應(yīng)用時(shí)BIM作用在結(jié)構(gòu)專業(yè)中有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)：第一，可以建立計(jì)算分析模型，讓建筑信息模型有更好的應(yīng)用價(jià)值，另外還能增加專業(yè)工作量，提高模型一致性，讓模型信息更加豐富； 第二，可以使用平法標(biāo)注來(lái)表達(dá)施工圖紙，平法標(biāo)注會(huì)以平面的方式表達(dá)配件標(biāo)高尺寸這一系列的信息，BIM設(shè)計(jì)則可以把相應(yīng)的設(shè)計(jì)信息投射到三維模型中，通過軟件處理后可以實(shí)現(xiàn)本土化應(yīng)用； 第三，結(jié)構(gòu)專業(yè)包含配筋信息，BIM技術(shù)難以完成鋼筋建模； 第四，建立好計(jì)算模型后可以做結(jié)構(gòu)專業(yè)的施工圖，但是一旦需要更改，就要做大量的計(jì)算、改動(dòng)，才能讓施工圖得到相應(yīng)的修正，成本浪費(fèi)比較大，無(wú)法靈活修改。

3 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的BIM應(yīng)用

3.1 控制設(shè)計(jì)過程

建筑工程項(xiàng)目本身是一個(gè)周期較長(zhǎng)的建筑工程活動(dòng)，在開展建筑工程活動(dòng)之前需要制定嚴(yán)格的建筑工程規(guī)劃來(lái)對(duì)施工過程進(jìn)行指導(dǎo)。如果建筑工程規(guī)劃或設(shè)計(jì)方案存在問題就會(huì)影響建筑工程的整體質(zhì)量以及無(wú)法按照合同約定的周期完工的風(fēng)險(xiǎn)，這會(huì)對(duì)企業(yè)造成嚴(yán)重的危害，甚至?xí)斐韶?fù)面的社會(huì)影響。為了解決這種狀況，越來(lái)越多的施工企業(yè)開始引入BIM技術(shù)來(lái)指導(dǎo)施工過程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過建立與建筑工程相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，使得數(shù)據(jù)能夠反映在三維模型當(dāng)中，通過可視化系統(tǒng)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整使得建筑工程結(jié)構(gòu)的科學(xué)性得到有效發(fā)揮，最終能夠保質(zhì)保量地完成施工項(xiàng)目。

3.2 制作三維模型

BIM技術(shù)通過信息化技術(shù)作為基礎(chǔ)，利用建筑相關(guān)軟件來(lái)對(duì)建筑工程的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定或修改。這項(xiàng)工作可以通過BIM技術(shù)的三維模型建造來(lái)進(jìn)行輔助，設(shè)計(jì)人員能夠通過三維模型對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體以及局部進(jìn)行清晰的了解，并對(duì)其中的數(shù)據(jù)或參數(shù)進(jìn)行修改。建筑整體以三維的模式在電腦中進(jìn)行有效的展示，設(shè)計(jì)人員可以通過在電腦中操作三維模型并對(duì)三維模型中所展示出來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，也可以通過三維模型對(duì)建筑所具備的功能來(lái)進(jìn)行查看或?qū)徍?。相比較傳統(tǒng)的建筑審核模式，通過三維模型能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)審核模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，例如對(duì)于建筑中某個(gè)結(jié)構(gòu)的受力情況，BIM三維模型能夠清晰的計(jì)算和展示某一個(gè)結(jié)構(gòu)的具體受力參數(shù)，甚至能夠?qū)ㄖ鼗惺艿闹亓M(jìn)行計(jì)算。這種計(jì)算和展示對(duì)于建筑物項(xiàng)目的正常開展有著非常重要的作用。隨著現(xiàn)代建筑的層數(shù)越來(lái)越高、結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，在沒有引入BIM的狀態(tài)下，很難想象如何對(duì)建筑物的各個(gè)部分或整體的受力情況進(jìn)行計(jì)算和分析。通過三維模型的放大對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，審核人員便能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的科學(xué)性以及整體設(shè)計(jì)方案的可行性有著清晰的了解。通過三維模型除了能夠?qū)ㄖ锏氖芰η闆r進(jìn)行模擬和反應(yīng)之外還可以通過BIM技術(shù)來(lái)對(duì)建筑物當(dāng)中所需要安裝的各類設(shè)備、管道、電氣設(shè)備進(jìn)行模擬，這能夠有效的加強(qiáng)建筑物內(nèi)部設(shè)備安裝的合理性，這是傳統(tǒng)平面設(shè)計(jì)圖紙根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。

3.3 運(yùn)用BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)往往只是產(chǎn)生了眾多的想法和構(gòu)思，這是開展建筑工程設(shè)計(jì)的前提條件，后續(xù)的所有設(shè)計(jì)內(nèi)容都應(yīng)當(dāng)圍繞起初產(chǎn)生的想法和構(gòu)思來(lái)開展。在應(yīng)用BIM系統(tǒng)之前，就無(wú)法對(duì)這些想法和構(gòu)思進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證，為了能夠?qū)Ρ姸嗟南敕ê蜆?gòu)思所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，從而選擇最優(yōu)的方案就需要通過軟件來(lái)驗(yàn)證想法和構(gòu)思，這時(shí)可以采用與BIM相關(guān)的一系列軟件來(lái)進(jìn)行建模，從而實(shí)現(xiàn)了方案選擇以及方案定稿之后對(duì)其開展的優(yōu)化和完善措施，這種設(shè)計(jì)思路相比較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有了更高的可行性。除此之外，設(shè)計(jì)過程應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化利用BIM技術(shù)所提供的其他功能，例如建筑結(jié)構(gòu)的性能模擬以及參數(shù)設(shè)計(jì)，在可視化功能的基礎(chǔ)上能夠進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的演示過程，并能通過BIM系統(tǒng)與業(yè)主方等其他建筑相關(guān)方進(jìn)行有效的溝通，使得建筑物計(jì)劃的可行性得到了加強(qiáng)，使得最終所獲得的設(shè)計(jì)方案具備較高的質(zhì)量。深入設(shè)計(jì)的方法如下。

3.3.1 協(xié)同設(shè)計(jì)

和傳統(tǒng)的信息斷層問題相比，BIM協(xié)同設(shè)計(jì)提升了信息共享溝通的效率，讓信息傳遞更高效，也讓設(shè)計(jì)效率有了很好的提升，協(xié)同設(shè)計(jì)中重復(fù)勞動(dòng)可以得到有效減少。比如Revit軟件有兩種協(xié)同模式，其對(duì)應(yīng)著不同的應(yīng)用范圍和不同的優(yōu)勢(shì)。

(1)工作集協(xié)同

如果有很多設(shè)計(jì)人員需要同時(shí)編輯一個(gè)模型，那就可以用到工作集協(xié)同。這種模式需要建立中心文件，設(shè)計(jì)人員可以在此基礎(chǔ)上編輯本地文件，然后實(shí)時(shí)上傳文件中心，將工作成果與中心文件匹配起來(lái)，同時(shí)也把中心文件上的內(nèi)容下載到本地。工作集協(xié)同能很好的完成個(gè)人模型與中心模型的同步，提升了本地與云端信息傳遞的效率。相關(guān)的工作人員可以做好文件的實(shí)時(shí)更新、上傳下載，提升文件應(yīng)用的安全性和及時(shí)性。不過這種方法對(duì)硬件、網(wǎng)絡(luò)條件和數(shù)據(jù)安全性也有非常高的要求。

(2)鏈接協(xié)同

實(shí)際應(yīng)用中，鏈接協(xié)同模式下，每一個(gè)設(shè)計(jì)人員會(huì)獨(dú)立編輯模型，在有需求的時(shí)候鏈接其他模型，并以其他模型為參照完成自身模型的搭建和對(duì)比結(jié)合。缺點(diǎn)是鏈接協(xié)同不能編輯其他人員的模型，在實(shí)時(shí)性上比較弱。

3.3.2 碰撞檢測(cè)

要檢測(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑專業(yè)方案的匹配程度，就要用到結(jié)構(gòu)專業(yè)的碰撞檢測(cè)。在進(jìn)行碰撞檢測(cè)的時(shí)候要觀察相關(guān)設(shè)計(jì)方案，注意和機(jī)電專業(yè)設(shè)備以及管線的布置的沖突。如果要在Revit環(huán)境下做相應(yīng)的碰撞檢測(cè)，就要用到Navisworks軟件。工作時(shí)，技術(shù)人員要建立結(jié)構(gòu)模型機(jī)電模型，然后把相應(yīng)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件中，在軟件里做碰撞檢測(cè)，設(shè)置好不同的判斷條件，然后給出檢測(cè)報(bào)告，得到檢測(cè)結(jié)果。

3.3.3 平法施工圖繪制

建筑結(jié)構(gòu)施工圖平面設(shè)計(jì)是施工圖的規(guī)范表示方法。在進(jìn)行平法施工圖繪制的時(shí)候，需要把相應(yīng)的構(gòu)建信息標(biāo)志出來(lái)，比如截面、跨度、編號(hào)和鋼筋，都要做相應(yīng)的標(biāo)記，將其表達(dá)在平面布置圖中。技術(shù)人員要讓圖紙和標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造詳圖匹配在一起，以此來(lái)形成更加完整的設(shè)計(jì)圖，讓其更好的投入實(shí)際應(yīng)用。表達(dá)鋼筋信息是非常重要的平法信息內(nèi)容，同時(shí)也是BIM技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分。實(shí)際應(yīng)用中平法的抽象信號(hào)能夠變換成可儲(chǔ)存交換的數(shù)據(jù)，并和BIM信息聯(lián)系起來(lái)，那就可以很好的統(tǒng)一平法信息和BIM信息，提高工作的效率和效果，減少信息對(duì)立的情況出現(xiàn)。相關(guān)工作人員在實(shí)際操作時(shí)要合理利用Revit平臺(tái)的相關(guān)功能和注釋符號(hào)，進(jìn)一步把平法數(shù)據(jù)和BIM結(jié)構(gòu)模型聯(lián)系在一起，科學(xué)生成符合要求的結(jié)構(gòu)施工圖。

3.4 可持續(xù)設(shè)計(jì)思路

可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前我國(guó)的社會(huì)發(fā)展核心思路，所以在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)將可持續(xù)性發(fā)展融入到建筑設(shè)計(jì)過程中。要將軟件所提供的各項(xiàng)功能進(jìn)行充分的應(yīng)用，通過對(duì)建筑項(xiàng)目周邊環(huán)境的數(shù)據(jù)采集工作來(lái)通過軟件進(jìn)行分析，這些采集的數(shù)據(jù)中包括在建項(xiàng)目所處地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、氣候特征、光源屬性，這對(duì)于建筑物設(shè)計(jì)過程中所涉及可持續(xù)性發(fā)展思路的眾多功能有著非常重要的影響。例如，建筑的采光就可以通過更加科學(xué)的利用自然光源使得建筑物獲得生態(tài)節(jié)能的效果。以此類推通過對(duì)建筑周邊環(huán)境的數(shù)據(jù)采集然后通過軟件進(jìn)行建筑模擬設(shè)計(jì)使得建筑物的節(jié)能環(huán)保特性以及經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值得到了較好的統(tǒng)一，并加強(qiáng)了生活在建筑物中居民的舒適感。

3.5 綠色建筑中的應(yīng)用

綠色設(shè)計(jì)是當(dāng)前我國(guó)建筑行業(yè)所推崇的重要設(shè)計(jì)思路，也是在低碳理念的背景下所能夠獲得的最佳方案，然而在進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)的過程中存在較大的困難，綠色設(shè)計(jì)受到周邊環(huán)境影響和外部環(huán)境影響較大。為了解決這個(gè)問題設(shè)計(jì)人員在通過BIM進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)更多的考慮建筑物所處環(huán)境對(duì)建筑物本身的影響，例如是否能夠通過對(duì)建筑物設(shè)計(jì)過程中光照所帶來(lái)的影響，進(jìn)行調(diào)整使得建筑物能夠更多的應(yīng)用自然光，這些設(shè)計(jì)都應(yīng)當(dāng)依據(jù)人體所能夠感受到的最適宜的溫度和環(huán)境作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。例如在進(jìn)行建筑屋頂設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)待選材料進(jìn)行甄別或?qū)嶒?yàn)。要選擇本身具備較好的隔熱保溫能力的材料，使得在季節(jié)發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)室內(nèi)仍然保持較為穩(wěn)定的溫度，降低人們使用制冷制熱設(shè)備的頻率，實(shí)現(xiàn)了建筑物的節(jié)能效果。

4 當(dāng)前BIM技術(shù)存在的問題

近些年，BIM技術(shù)雖然在我國(guó)的建筑領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但仍然處于較為初級(jí)的階段。所以BIM技術(shù)在我國(guó)建筑領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用趨勢(shì)，該技術(shù)在我國(guó)當(dāng)前建筑領(lǐng)域的應(yīng)用過程中仍然存在一些問題，例如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性，會(huì)使得設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)重復(fù)浪費(fèi)的現(xiàn)象。當(dāng)前不少企業(yè)考慮到自身的利益仍然無(wú)法與行業(yè)內(nèi)的其他同行針對(duì)軟件的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的統(tǒng)一，整體來(lái)講，因?yàn)槲覈?guó)的建筑企業(yè)數(shù)量眾多但BIM的普及率仍然不高，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員對(duì)于BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)不足，更談不上通過BIM擴(kuò)展技術(shù)來(lái)引入其他的建筑工程軟件應(yīng)用。因此，我國(guó)的建筑企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極的為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而努力，并積極的推廣BIM軟件，以此來(lái)推動(dòng)我國(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展。未來(lái)我國(guó)建筑行業(yè)技術(shù)人員還應(yīng)積極做好BIM信息平臺(tái)設(shè)計(jì)的漢化與細(xì)節(jié)化，為建筑設(shè)計(jì)深化提供更大助力。

5 結(jié) 語(yǔ)

總之，在我國(guó)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，由于結(jié)構(gòu)有一些個(gè)性化需求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度也非常大，加上相關(guān)功能系統(tǒng)的安裝協(xié)調(diào)需要也就要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者不斷提升自身能力，優(yōu)化信息統(tǒng)籌效果。而采用BIM技術(shù)可以對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的諸多信息進(jìn)行可視化體現(xiàn)，與當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展方向契合。但是我們也要看到BIM技術(shù)平臺(tái)在應(yīng)用的過程中還有很多細(xì)節(jié)需要與我國(guó)國(guó)情融合，尤其要符合我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，這也是未來(lái)我國(guó)信息與建筑技術(shù)人才的努力方向。