浅谈BIM在建筑结构设计中的应用

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　　摘    要：BIM（Building Information Model）的出现时一次工程建设行业的产业革命。自2004年国内首次引入BIM概念以来，各类基于此项技术的产业层出不穷。就建筑专业而言，这无疑是向以AutoCAD为主体的、以工程图纸为核心的设计和工程管理模式发出了挑战。因此，为了进一步促进BIM技术在建筑结构设计应用中的发展，本文对BIM技术在建筑结构设计中的应用做了一些应用研究工作。
　　关键词：BIM技术;产业革命;建筑结构设计
　　1  BIM技术在建筑结构设计应用中的优势
　　BIM是当前工程建设行业中炙手可热的技术，并且以正以迅雷不及掩耳之勢在整个工程领域中引起一场信息化数字革命。如若想正确高效的运用此项技术，首先我们应该明确其定义到底是什么。目前较为全面、完善的关于BIM的定义是来自于“麦格劳-希尔建筑信息公司”对BIM的定义。BIM（Building Information Model），即利用三维建筑设计工具，创建包含完整建筑工程信息的三维数字模型，并利用该数字模型由软件自动生成设计所需要的工程视图，并添加尺寸标注等，用以代替AutoCAD完成设计需要的平面、立面、剖面、详图等施工图纸。基于该定义，我们不难发现，如果建筑设计师在设计的过程中使用了这项技术，可以在直观的三维空间中观察设计的各个细节，尤其对于异性建筑的设计来说，无论是直观的表达还是其高效、准确的图档，都将极大的提高设计效率，避免错误发生的概率。总结起来，BIM技术在建筑结构设计中的优势有如下几点。
　　1.1  人性化的设计功能将大大节约设计人员的工作量
　　Revit平台是以BIM为核心的三维建筑设计工具。除了可以建立真实的三维BIM模型外，还可以在Revit中生成对应的图纸、门窗表、工程量清单等。由于所有这些信息军事来源于所建立的BIM模型，因此当设计发生变更时，Revit会自动更新所有相关的信息，并将所有内容自动关联在一起储存在同一个项目文件中。
　　1.2  减少施工现场的设计变更，降低项目成本
　　由于BIM模型能够将项目的设计情况完成的反映出来，BIM模型中的构件模型可以与施工现场中的真实构件一一对应。可以通过BIM模型发现项目在施工过程中出现的错、漏、碰、缺等设计失误，从而提高设计质量，减少施工现场的变更，降低项目成本。
　　1.3  多专业协同设计，大大降低时间成本
　　在进行项目设计时，一般需要建筑、结构、机电等多个专业共同完成设计任务。常常是一个专业设计完再由其他专业提资料。如果在设计过程中出现变更，其他相关专业则需要进行相应的修改，这样往复的重复性工作无疑加重了设计人员的设计工作量，也使得设计工作容易出现由于各专业协调不一而产生的设计错误。利用Revit平台各专业软件间的强大数据互通能力，可以轻松实现多专业三维协同设计。
　　2  BIM技术应用于建筑设计的工程实例
　　本项目为辽宁某大学大学生工程训练及创新中心，项目位于辽宁省鞍山市，建筑功能为多层公建实验楼。工程占地面积3423平方米，总建筑面积17109.45平方米，共5层，建筑高度为21.15米。本工程结构形式为钢筋混凝土框架结构，按《建筑结构可靠度设计统一标准》规定属于3类，设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，耐火等级为二级。本项目应用BIM技术的设计步骤如下：
　　Revit软件建模（各专业协同设计）→模型导入广厦进行结构计算分析→生成施工图→修正Revit模型。
　　3   BIM技术的应用流程
　　Revit系列软件是针对广大建筑建构设计师和工程人员开发的三维参数化建筑结构设计软件。利用Revit可以让设计师在三维设计模式下，方便地推敲设计方案、快速表达设计意图、创建三维BIM模型、并以BIM模型为基础，得到所需的建筑结构施工图档，完成概念到方案，最终完成整个建筑设计过程。由于其强大的设计辅助功能及低门槛操作要求，被各大设计及施工单位所广泛接受。
　　3.1  利用Revit软件建立模型具体操作流程：
　　Revit软件建立建筑模型具体建模流程为：
　　新建项目→创建标高→创建轴网→创建墙体→添加门、窗、幕墙等→添加楼板、屋顶和天花板→添加楼梯→创建场地与场地构件。
　　Revit软件建立结构模型具体建模流程为：
　　新建项目→创建标高→创建轴网→添加结构柱→添加结构梁→建立结构楼板→建立屋顶→建立结构独立基础。
　　3.2   Revit模型转换为计算模型
　　打开广厦主菜单→设置导出路径→Revit转换→用Revit打开需要转换的项目→广厦数据接口→生成广厦模型。模型转换完成后，检查几何构件尺寸及位置是否与原Revit模型一致，转换后每个自然层均作为一个标准层。确认无误后在GSSAP中输入各个设计参数后进行计算，查看楼层控制指标层间位移角再审核构件控制指标柱梁板等构件的超筋超限验算。
　　3.3   AutoCAD自动成图
　　若要完成AutoCAD自动生成施工图需要按照下述步骤进行操作：
　　选择广厦主菜单→平法配筋→AutoCAD自动成图→生成DWG文件→按照建筑结构平法表示规则进行局部修改→分存DWG生成钢筋算量数据。
　　3.4   根据计算模型修正Revit模型结构
　　Revit模型根据计算模型修正后，即可以提供给各专业进修协同设计，在协同设计的过程中如果存在较大的修改，则需要回到计算模型修改然后重新导出Revit模型。
　　4  设计院人员应用BIM技术的未来展望
　　对于设计院来说，在学习和推进BIM技术的过程中最大的挑战来自于传统，一般传统的设计流程和方法对新的技术是存在抗拒的，而在推进BIM技术过程中的学习、探索又不可避免的会带来短暂的、低效的、甚至无效的过程，这些都是必须要付出的代价。而一旦客服了这些困难，新技术带来的效益也是非常显著的。
　　大部分设计院在应用BIM技术的初期会遇到如下问题：（1）观念问题：传统设计是采用二维设计，而BIM用的是三维的平台，由于不适应，所以有些设计人员不愿意转换设计平台。（2）软件匹配问题：商业软件不太匹配，许多工作不能够在同一平台上协作，影响了应用。（3）标准体系尚未健全，要建立一个统一的新标准。
　　基于上述问题，如果想推广好BIM技术则需做好以下工作：（1）转变观念，提高认识：BIM还属于一个新事物，在使用过程当中允许出错，这些付出必不可少，需要坚定不移的走下去。（2）作为设计院应当关注除了提高设计质量及效率外，还能为业主带来哪些利益。（3）BIM技术的推进还需要行业的推动。设计单位间发展不均衡，推进BIM应用需要具备一定的条件，需要花费很大的代价，但是这是行业未来的发展趋势，需要企业痛下决心以推动BIM技术的发展。
　　5  结束语
　　历史告诉我们科技的进步时常是伴随着技术的革命。从绘图板、丁字尺、针管笔等手绘图纸的方式到高效率、高精度的CAD制图方式，再到现如今的BIM技术，这一次次的技术革命无疑给人们带来巨大的效益。BIM技术的发展同时亦任重道远，通过深入的研究可以发现，在建筑结构设计中的BIM技术仍然存在很多瓶颈，例如法律监管的力度、行业标准的制定、设计人员能力的提升等，这些瓶颈都需要我们进一步来解决。
　　参考文献：
　　[1] 何清华，钱丽丽，段运峰.BIM在国内外应用的现状及障碍研究[J].工程管理学报，2016（1）：12～16.
　　[2] 李韧.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].江西建材，2017（18）：62+64.
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