建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程管理研究

導(dǎo)語：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程管理研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和多樣對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，尤其在設(shè)計(jì)質(zhì)量和工作量方面。二維模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在建筑行業(yè)的要求，基于BIM技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的巨大優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在多個(gè)工程實(shí)踐中得到驗(yàn)證。論文將根據(jù)BIM技術(shù)的特點(diǎn)，結(jié)合傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程，建立基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理流程，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；BIM；流程管理

1引言

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計(jì)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)是影響建筑質(zhì)量的重要因素[1]。依據(jù)二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方式不可避免地會(huì)有工作效率低下、與相關(guān)專業(yè)的信息傳遞不良、繪圖工作量大、結(jié)構(gòu)的構(gòu)件位置和設(shè)備管線碰撞和錯(cuò)位等缺點(diǎn)[2]。BIM（BuildingInformationModeling）建筑信息模型是利用數(shù)字模型完成建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和管理，具有智能化、數(shù)字化、各模型間信息關(guān)聯(lián)性好等優(yōu)點(diǎn)。另外，該系統(tǒng)強(qiáng)大的設(shè)計(jì)協(xié)同能力可以高效地檢查設(shè)計(jì)碰撞問題，明顯提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)管理是站在設(shè)計(jì)管理者的角度根據(jù)業(yè)主的要求，進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量和流程的管理[3]。設(shè)計(jì)管理的主要內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)信息的管理、與設(shè)計(jì)相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)流程的制定、設(shè)計(jì)協(xié)作的管理、設(shè)計(jì)質(zhì)量的管理。

2BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM技術(shù)不僅可以用在建筑的設(shè)計(jì)和施工過程中，還可以在建筑交付后的后期運(yùn)營(yíng)和管理中發(fā)揮作用，可以應(yīng)用在建筑全壽命周期中。主要的特點(diǎn)有：1）設(shè)計(jì)模型的可視化。傳統(tǒng)的基于CAD軟件的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是二維平面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)成果只能通過平面來展示，很難體現(xiàn)出立體結(jié)構(gòu)的效果。BIM技術(shù)可以同時(shí)呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三維立體效果和實(shí)現(xiàn)建筑實(shí)體的立體建模，如圖1所示。圖1BIM建筑設(shè)計(jì)三維模型2）設(shè)計(jì)信息集成化。根據(jù)BIM基礎(chǔ)模型，各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)可以將設(shè)計(jì)的參數(shù)如構(gòu)建間的空間、尺寸、材料等信息輸入到模型當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)間的高度集成。3）可傳遞性。BIM技術(shù)可以在設(shè)計(jì)的各個(gè)數(shù)據(jù)之間建立有效和統(tǒng)一的關(guān)聯(lián)，不需要設(shè)計(jì)人員去更新相關(guān)工作，若程序自動(dòng)修改了某項(xiàng)數(shù)據(jù)或內(nèi)容后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)將修改內(nèi)容反饋到與之關(guān)聯(lián)的圖元中，提高工作效率的同時(shí)減少了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤率。

3傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題

基于二維平面的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程和管理模式面臨的主要問題包括以下4個(gè)方面：1）設(shè)計(jì)方法方面。二維施工圖繪制方法，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的布置需要從平面和剖面2個(gè)方面繪制，若不進(jìn)行仔細(xì)的校對(duì)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)平、剖位置不對(duì)的錯(cuò)誤。2）設(shè)計(jì)手段方面。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)建模計(jì)算需要在不同軟件中進(jìn)行，結(jié)構(gòu)計(jì)算需要根據(jù)二維軟件中結(jié)構(gòu)布置來計(jì)算結(jié)構(gòu)建模，計(jì)算完成后還需要返回二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中再修改和繪制結(jié)構(gòu)圖紙。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后不可避免地會(huì)進(jìn)行修改或調(diào)整，不斷往復(fù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建模會(huì)增加設(shè)計(jì)的工作量，降低設(shè)計(jì)質(zhì)量。3）設(shè)計(jì)協(xié)同方面。二維空間的設(shè)計(jì)無法直觀地反映各個(gè)設(shè)計(jì)專業(yè)間的關(guān)系，相互之間的協(xié)作較為困難，只能依靠設(shè)計(jì)人員的空間想象力來設(shè)想各專業(yè)之間的關(guān)系，不可避免地會(huì)發(fā)生專業(yè)間的碰撞和構(gòu)件的位置沖突。4）設(shè)計(jì)管理方面。一旦項(xiàng)目開始，設(shè)計(jì)單位面臨的工作量巨大，為了盡快達(dá)到業(yè)主要求的工作目標(biāo)，若設(shè)計(jì)的監(jiān)督管理不到位，設(shè)計(jì)圖紙的布局不合理、內(nèi)容不完整等現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)和建筑專業(yè)的對(duì)比檢查和校對(duì)會(huì)出現(xiàn)不仔細(xì)和不全面的問題。

4基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

為了彌補(bǔ)二維設(shè)計(jì)圖紙的缺點(diǎn)，結(jié)合BIM技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用情況，利用BIM技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了優(yōu)化，主要包括如下3個(gè)方面。4.1方案設(shè)計(jì)階段?；贐IM技術(shù)的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段的管理流程：結(jié)構(gòu)專業(yè)先依據(jù)建筑專業(yè)提交的方案模型，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)和建模。然后，對(duì)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行計(jì)算和分析，并進(jìn)行調(diào)整和修改及校審。下一步匯總各專業(yè)的方案模型數(shù)據(jù)，并進(jìn)行設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。最后，修改和調(diào)整各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段。4.2初步設(shè)計(jì)階段?；贐IM技術(shù)的初步設(shè)計(jì)階段的流程：首先項(xiàng)目的各個(gè)專業(yè)相互提交方案模型，根據(jù)地勘報(bào)告和荷載信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)建模，在此過程中，結(jié)構(gòu)和其他專業(yè)互提設(shè)計(jì)模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件位置和尺寸的初步設(shè)計(jì)并初步預(yù)留各專業(yè)的設(shè)備孔洞。然后計(jì)算和分析結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整、修改和校審。最后根據(jù)各初步設(shè)計(jì)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合和匯總，進(jìn)行必要的修正和調(diào)整后進(jìn)入下一個(gè)階段。4.3施工圖設(shè)計(jì)階段。基于BIM技術(shù)的結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)階段的首要任務(wù)是各個(gè)專業(yè)相互提交初設(shè)模型，根據(jù)項(xiàng)目的地基、風(fēng)荷載、地震等實(shí)際情況，構(gòu)建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型。建模完成后，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算并對(duì)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和修改、校審。然后，匯總組合各設(shè)計(jì)專業(yè)的初步設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)并進(jìn)行設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)和修改，繼而完成結(jié)構(gòu)施工圖的設(shè)計(jì)模型。最后，可直接生成二維施工圖，經(jīng)過和結(jié)構(gòu)模型的校核后就可以將施工圖的BIM立體設(shè)計(jì)模型和二維圖紙一并交付給業(yè)主。

5設(shè)計(jì)流程對(duì)比分析

基于BIM的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理的改進(jìn)主要體現(xiàn)在：在方案設(shè)計(jì)階段，基于BIM技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)可以將設(shè)計(jì)成果的表達(dá)從紙面過渡到結(jié)構(gòu)模型，可以直接將該成果應(yīng)用在企業(yè)的投標(biāo)、下一步的審批、以此為基礎(chǔ)的深化設(shè)計(jì)中。將傳統(tǒng)流程的階段性提資活動(dòng)轉(zhuǎn)換成隨時(shí)對(duì)各專業(yè)模型進(jìn)行提取和交換的方式，專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)較好，可最大限度地避免交叉專業(yè)間的設(shè)計(jì)沖突風(fēng)險(xiǎn)。2種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式的區(qū)別如表1所示。另外，BIM技術(shù)可以利用立體模型直觀地反映項(xiàng)目的設(shè)計(jì)成果，還可以直接生成二維圖紙，并可以根據(jù)模型和各個(gè)構(gòu)件實(shí)時(shí)更新，可以避免傳統(tǒng)圖紙中平面、立面、剖面不一致的情況。二維和BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在各個(gè)階段工作量上的差別如表2所示。從表2可以看出，利用BIM技術(shù)可以明顯提高整個(gè)設(shè)計(jì)流程中的效率，平均提升了約37.6%，其中，檢查和協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)的提升最為明顯，達(dá)到了88.9%，效率提高最小的階段為施工圖的設(shè)計(jì)階段，效率提升了近20%。由此可得BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中有明顯的優(yōu)勢(shì)。

6結(jié)語

本文通過分析傳統(tǒng)二維建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面臨的主要問題和基于BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，根據(jù)BIM技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的管理水平，相比于傳統(tǒng)模式，該設(shè)計(jì)管理方案在設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)工程量方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。由于BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用才剛剛興起，在應(yīng)用過程當(dāng)中還面臨著諸多問題，設(shè)計(jì)階段的模型細(xì)度不夠明確，BIM結(jié)構(gòu)模型和第三方結(jié)構(gòu)分析軟件在使用上的兼容性問題，對(duì)于BIM模型生成的建筑結(jié)構(gòu)的二維施工圖不一定完全符合相關(guān)的制圖標(biāo)準(zhǔn)，有時(shí)需要二維CAD輔助完成節(jié)點(diǎn)、細(xì)部的設(shè)計(jì)。另外，BIM技術(shù)的使用也會(huì)明顯增加設(shè)計(jì)單位的人力和運(yùn)營(yíng)成本，軟件的維護(hù)費(fèi)用也會(huì)增加。

綜合來講，BIM技術(shù)會(huì)明顯提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和設(shè)計(jì)的質(zhì)量，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來看，BIM技術(shù)符合建筑設(shè)計(jì)企業(yè)質(zhì)量管理的目標(biāo)，會(huì)逐漸被整個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)大規(guī)模地應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

【1】尹海鵬,陳越,曹清.基于BIM的龍巖金融商務(wù)中心B3號(hào)樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].工程設(shè)計(jì),2012,7(161):34-45.

【2】王志強(qiáng),武棟,李芳.BIM技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的改變[J].山西建筑,2014,40(34):47-48.

【3】陳圻,劉曦卉.設(shè)計(jì)管理理論與實(shí)務(wù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,2010.

作者:陳波 單位:成都建工第一建筑工程有限公司