探析建筑結構設計中BIM技術的應用

劉博綸 廖怡萱

摘 要：隨著我國的發展、時代的進步、社會的繁榮、經濟的騰飛，人們對于物質文化的需求也越來越高，這個變高的需求也會相應的體現到建筑方面。建筑領域的技術隨著我國的發展而不斷的進步不斷的革新，而接下來我們要進行討論的BIM技術，實則就是建筑領域發展的一個科技成果。所謂的BIM技術，其實就是在建筑工程起初的設計階段建造模型的一種技術手段。隨著我國科技的發展，計算機領域也不斷的革新其科技，而BIM技術則是以三維技術作為實際的技術基礎，進而將工程當中的各項工序所需要的數據進行相應的建模工作和數字化展示。無論是技術相對落后的過去也好，還是技術大發展的現代也罷，在建筑工程進行機構設計的時候都是需要非常精準的數據的。所以，本文將從如何有效的將BIM技術在建筑機構設計領域落實進行研究，并且提出一些個人的淺見。

關鍵詞：BIM技術；建筑結構；建筑結構設計

1 引言

在我國目前的建筑領域的技術情況來看，BIM建模技術可以算是就建筑行業整個結構設計領域而言都是非常先進的新型模式，BIM這項新型技術模式在建筑的結構設計當中主要起到的作用就是將建筑結構的整體性進行優化，并且將有關建筑結構的設計進行完善。如果認為BIM技術只有這點功能的話，那就真是鼠目寸光了，BIM技術還有一個最重要的技術就是它可以通過對建立好的數據模型進行合理的科學的分析，然后從分析整合后的大數據中得出這項建筑結構設計是否合理，是否可以投入到實際的建設當中。BIM技術和我國老式的傳統建筑結構設計相比要而言，應用了BIM新型建模技術的建筑結構設計的成本明顯就比運用老式傳統建筑結構設計的成本要地的很多，而且BIM新型的建模技術還可以對建筑結構的整體設計進行一定的美化，并且提高建筑結構設計的整體質量，這主要是歸功于BIM技術的便捷性，要是放在傳統個建筑結構設計當中，單單是美化和提高質量這倆就需要消耗很大的人力財力。BIM新型技術還可以對建筑結構的整體進行相對細致的劃分也就是所謂的細化，將一個完整的建筑結構設計劃分為不同的幾個區域，然后針對每個區域的不同情況再進行具體的優化，而且這個分區優化的過程還要保障整體建筑機構設計的穩定性，進而提高整體的建筑結構設計水平。

2 BIM技術的特性

2.1 信息集成特性

建筑結構設計當中的BIM新型技術有一個比較明顯的優點就是它可以針對于各個方面的各種信息進行收集、處理并且整合，而BIM技術主要是針對以下兩方面進行數據信息整合，一、針對于建筑結構的整個設計過程的相關數據進行處理整合；二、針對于建筑結構設計的整個設計過程當中所需要用到的相關信息進行處理整合。在建筑機構設計利用BIM新型技術進行數據建模工程的時候，相關的工作人員必須保障在這整個建模過程之中，每一道工序都可以合理科學的運行，而且不光保障工序就可以，還需要在這基礎之上保障整個數據建模的有序合理運行。在進行數據建模的時候，主要是通過計算機當中的三個維度將多個相關的集合信息相結合，然后再進行具體的建模工作，當然在建模的過程當中我們還需要著重注意的就是在建筑機構進行建筑的過程當中究竟要選取什什么樣的建筑材料來投入到建筑工程當中，而且還有這些材料在不同的結構之間相互連接采用的是一個什么樣的尺寸，以及在建筑的過程當中需要多少的構建等一系列問題。想要解決以上所述的這些需要注意的問題，那就得在一定的建模基礎之上進行數據建模，而我國從老式的傳統CAD制圖技術發展到現在的BIM新型建模技術，這足以看出我國建筑領域在建筑結構設計領域的突破和明顯的進步。

2.2 采用BIM新型技術可以使工作變得可以傳遞

在整個建模的工作過程當中，BIM新型技術還有一個非常顯著的優點就是這項技術可以將相關的數據進行傳遞并且統一，進而可以將整個系統的管理都變得自動化，當相關的工作人員需要對某項數據進行修改的時候，就可以實現直接調動需要進行修改的數據而無需影響其他數據，也不需要對進行相關處理過的圖紙進行修改或者是修改整體工作當中所需要的一些連接。BIM新型技術可以通過其自身具有的傳遞功能對需要修改的受影響的數據針對性修改，這項技術不但可以在整體的工作當中降低相關的設計人員的工作量，也可以在一定的程度上提高工作的效率，并且也避免了因為需要進行修改的數據過多而出現的一些錯誤。這些BIM的優勢和特點足以證明BIM技術在建筑結構設計領域的可行性和必然性。

3 BIM技術在建筑結構設計中的具體應用

3.1 分析建筑結構和場地

（1）在建筑結構進行設計工作的時候應該保證建筑結構的穩固性、安全性等多種特點，如果一個建筑結構的設計并沒有這些如穩固性、安全性等特點，那么一旦當這個設計被投入到實際的施工當中后果將不堪設想，不但會在實際的施工過程當中出現各種問題，而且還會對整體的建筑和相關的施工人員的安全產生威脅，所以基于這幾點，保障建筑結構的整體設計的合理性、科學性就先的非常的重要，但是如果想要將這些特性充分的具備的話，那就得需要事先對相關的建筑場地、建筑結構的整體設計等方面進行深入的研究分析，因為在進行實地作業的時候場地的一些特別情況也會對整體的建筑結構設計造成或多或少的影響。在進行實際的場地考察分析的時候，一般都會采用地理信息系統進行相關的作業，而在將BIM作業系統與地理信息系統相互連接之后，就可以將場地的實際情況真實的模擬出來，然后就可以針對這些模擬出來的數據進行建造模型，在模型建造完成之后對比著模型再篩選施工地，進而選取出最佳的施工場地。

3.2 實現建筑結構設計的可視化

其實BIM技術是將三面型技術作為整體的技術基礎，然后再將這整個技術應用于現代的建筑工程當中，BIM技術還有一點好處就是它可以通過三維模型技術將整體的建筑結構以百分之百的還原度展現給用戶們，因為之前所應用的是傳統的CAD繪圖軟件進行建筑結構的設計，由于這種技術的局限性所以不能給用戶們展現出詳細的建筑結構信息，即使展現出來了，懂得CAD的人又有多少，直觀性仍不如BIM技術。BIM技術在建筑結構設計初期階段便通過建立建筑結構的三位實體模型，來幫助各層次用戶通過直觀的角度對建筑構件信息、功能布局有一個準確的認識與了解。

很多大型建筑工程結構設計中可以利用BIM技術對其整體結構進動態演示，幫助用戶利用直觀的角度對建筑結構的各項參數進行觀測，從而幫助設計單位選取最佳的設計方案，并且可以及時發現建筑結構設計中的質量缺陷與設計缺陷，對進一步提高建筑結構設計的整體質量有著重要意義。

3.3 BIM技術應用于鋼結構建模

建筑工程不斷發展，建筑設計更加自由開放，空間大、跨度大趨勢明顯，鋼結構作為大跨度建筑物的主要結構形式應用越來越廣泛。鋼結構設計涉及梁柱連接、梁梁鉸接及梁梁剛接等連接形式，建筑施工時面臨結構連接及加強件布置等難點。BIM技術可以對各個連接件進行專項設計并將其參數化，其信息集成和協同工作的特點可以實現參數共享，從而控制螺栓數量和間距。若參數在實地施工過程需要進行調整，只需對單項更改便可形成新的連接。BIM技術的應用使得設計人員在結構設計、加強件布置的過程中僅需繪畫出結構的大樣，施工人員便可參考設計準確找到加強件及連接件的位置，大大提高了施工效率，避免了鋼結構應用中的薄弱環節。

3.4 構建整體結構模型

建筑工程質量如何直接受到建筑結構的影響，若建筑結構不夠科學合理，不僅無法保證整體工程的質量，也會浪費更多的人力、物力和財力，因此在進行建筑結構設計時，應加強對此方面的重視。應用BIM技術后，其可以幫助建立一個完善的建筑整體結構模型，如其可以在梁、板、柱以及樓梯等方面提供有價值的信息，以墻體結構構件為例，可以針對相關流程進行深入探討：①定義建筑實體；②定義墻體實體；③利用集合關聯實體進行樓層實體和建筑實體的關聯。

3.5 BIM 技術用于建筑空間規劃

建筑基地的地形分析是建筑結構設計的首要步驟，尤其針對復雜地形，空間規劃極為重要。利用 BIM 技術可對建筑基地進行空間分析及模擬，分析要素包括地質環境、水文狀況、坡向、斜率等，并可運用 BIM 技術初步探索建在復雜地形上的建筑物的可行性和效果，為設計人員提供借鑒。采用 BIM 技術的可視化分析功能可將建筑物的空間規劃以 3D 立體形式呈現出來，并通過相應模型的建立實現規劃可視度分析、室內視野分析以及周圍道路可視分析等，再綜合各影響因素便可逐步優化空間規劃模型，保證建筑結構設計的科學性、合理性。

4 結束語

本文主要的研究對象便是BIM技術在建筑結構中的應用情況，根據BIM技術的特性和其應用的相關分析來針對性對建筑結構所起的作用。BIM技術通過建造相關的建筑信息模型，可以說對整個建筑行業是一次革命性的推進，他是工程建造過程中一個關鍵性的工具。BIM技術幾乎適用于各個工程建造階段，對于不同項目不同周期的領域它都是很有效的選擇。對于BIM技術的應用，特別是在文中提到的信息集成的使用情況，他可以說是在建筑領域非常具有深遠意義的。BIM技術在節能環保方面的作用也非常的顯著，它可以通過設計相關結構采用低能耗、可持續材料，并且利用結構設計達到通風采光等效果，這對于綠色建筑的構造非常有效。通過建立BIM信息模型，可以讓整個項目管理進行信息化處理，不僅提高了生產效率，也大大增強了各個專業施工圖的質量，并且降低建筑的建造成本，讓整個建筑結構可以在低成本的基礎上進行優化，這對于建筑領域來說是一場非常重要的選擇。在建筑結構設計可有效拓展以下方面，提高建筑結構計算模型與BIM模型的互導性，為以后設計師操作的實用性、高效性提供保障，在關鍵節點的研發上提供技術支持和更新，達到完全由傳統的二維CAD圖紙升級到三維BIM模型，提高結構專業施工圖的準確性，為圖紙的質量和建造的成本提供保障，為設計師的效率及準確性提供幫助，對于建筑結構設計師來說無疑是一個里程碑意義的革新。

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