建筑結構設計中BIM技術的應用研究

郭蕊

摘 要：建筑物整體性能受到建筑結構的可靠性以及穩定性能的影響，伴隨經濟社會的快速發展，新型建筑結構設計技術不斷涌現，如BIM技術等，作為一類綜合設計性能較優的設計工具，其應用重點為三維建模應用，并伴隨技術的發展而不斷完善，但也存在著一定的問題。文章在對于BIM技術系統化分析的基礎上，探討了建筑結構設計中BIM技術的應用，并研究了建筑結構設計中BIM技術的應用難點，以不斷推進我國的建筑行業健康平穩發展。

關鍵詞：建筑結構；設計；BIM；技術

1 引言

伴隨經濟社會的發展，城市化進程不斷加快，我國建筑工程領域規模不斷擴展，對于建筑結構設計提出更高的要求，BIM技術是面向建筑設計的一類強大的計算機建模工具，借助于BIM技術可建立高效建筑結構模型，可直觀反映建筑結構的性能，及時發現存在的不足，并有針對性地進行調整和優化，進而促進建筑結構設計質量的提升。建筑結構設計中借助于BIM技術有利于保證建筑結構的合理性和科學性。在提高建筑工程質量、促進建筑行業健康穩定發展方面具有優異效果。

2 BIM技術概述

BIM技術的內涵中，B代表building，即土建類建設領域，包括基礎建設計劃、建造及維修，代表的是BIM的廣度，也就是整個建設領域，它可以是建筑的某一具體部分（如水暖電、土方工程等），可以是單體建筑，也可以是社區，更可以是一個城市，甚至可以大到人與自然的關系。I是information，也就是信息。關于I，首先，I的含義：包含兩層意思，一是信息（名詞），也就是建設領域中所包含的各種信息，比如梁的參數、項目的進度、項目的說明，即建設領域的信息；二是信息化（動詞），也就是建設領域的方方面面都講會采用信息化的方法和手段，即利用計算機、人工智能、互聯網、機器人等信息化技術及手段，來實現建設領域的信息化及智能化。其次，I的范圍：基于建設項目（整個建設領域）全生命周期（從概念產生到項目報廢）的信息化過程。根據國內的項目階段，具體應用案例包括項目概念階段、勘察測繪階段、項目設計階段、招標投標階段、施工建設階段、項目運營階段、項目維護階段、項目更新階段、項目拆除階段等；再次，I的趨勢，未來的建設領域，必然是一個高度信息化和智能化的過程。所以I代表的是BIM的深度，也就是基于建設項目全生命周期管理（Building Lifecycle Management，BLM）的信息化過程。M即modeling，首先modeling的含義。modeling所表現的是一個過程，即“模擬”；其次，M代表了一種model，是一種工作方式，如IPD模式；再次，M也表示my-life，BIM有利于優化交通設計、建筑結構設計等，所以M代表的是BIM的力度。BIM終將改變整個行業，乃至改變我們的生活。因此，BIM的本質就是以建設領域為對象，基于建設項目全生命周期的信息化、智能化方法與過程，簡單來說就是建設信息化。

3 建筑結構設計中BIM技術的應用

3.1 模型建立

BIM技術即建筑信息模型技術，BIM技術的應用可整合建筑項目整體信息，進行參數關聯，是建筑設計中關鍵的協作與執行平臺。BIM技術集成了建筑工程管理中設計、施工及維護等多功能于一體，是一項全新的信息處理模式。利用BIM技術可直觀反映建筑結構的三維實體模型，較傳統CAD技術優勢顯著，可突破平面信息的瓶頸，利用直觀的建筑結構構件表示整體結構以及各構件之間的關系，集成化模型有利于實現動態化結構設計，及時發現設計問題兵有針對性地解決，提升設計質量及效率。建筑結構設計過程中BIM技術的應用有利于對建筑結構的狀況有直觀性、系統性的認識，并避免結構設計誤差。

3.2 應用于建筑空間規劃

BIM技術實施基礎為建筑結構，借助于數據信息媒介建立建筑信息模型，可極大提升設計效率，并實現信息數據的高效維護管理。建筑空間規劃是建筑結構設計的關鍵，通過對空間地形的分析，結合BIM技術可對于復雜建筑物進行空間地形分析，如坡高及坡向等，為設計提供有力支持，結合GIS建模進行坡度分析，同時利用BIM技術的可視化分析呈現建筑3D立體結構，不斷優化空間規劃模型。建筑結構設計具有系統性和科學性，需在環境因素下展現數字化建筑結構主體，進而保證施工的安全性和穩定性。

3.3 應用于建筑結構性能分析

建筑結構設計過程是各組件有機組合的過程，需確保建筑結構的抗震性符合設計規范，因此需進行高效的建筑結構性能分析。通過信息的導入構建一體化數字模型，實現建筑結構的系統化分析，并針對結果不斷優化結構特性。可有效地進行項目設計指導，并提供決策依據。

3.4 應用于鋼結構的建模

BIM技術利用數字化3D技術實現信息的整合與模型的構建。建筑工程逐漸朝著大跨度、大空間方向發展，鋼結構工程的應用趨于普遍。但復雜的鋼結構組件系統也增加了鋼結構建筑設計難度，而BIM技術可對連接件進行設計，并進行參數化處理，可實現鋼結構連接件數量及位置的有效控制。鋼結構施工中，利用BIM技術得到的大樣圖可確定加強件的部位，提升鋼結構設計整體可靠性能。建筑結構模型數據庫是BIM技術的關鍵核心部件，通過對模型的分析形成量化參數，可便于設計模型的應用。

4 建筑結構設計中BIM技術的應用難點

伴隨建筑數量的增長以及建筑形式的變化，工程項目中涵蓋的信息數據日益復雜，BIM技術等高效等信息化處理工具將有利于提升建筑施工效率，具有革命性的意義。在建筑結構設計中，應用BIM技術需充分考慮模型空間的整體真實性及實際應用的安全性，安全性分析是BIM建模的重要環節，考慮到建材力學性能、荷載特性等均會影響到結構特性，因此需對于復雜參數進行系統化分析；此外，BIM模型作為物理模型及數據模型，應用中需考慮復雜數據模型間的高效轉化問題。

（1）BIM技術運用較為復雜的模塊參變量和系統參數，當參數間搭配出現問題時，將導致設計故障；

（2）結構設計中，對于特殊結構往往需要區別對待，但三維建模難以形成理想的施工效果。

（3）結構工程師建模設計中，由于BIM技術所建立的是完全的數據庫式，設計重點是安全性分析計算以實現物理模型與結構分析模型之間的雙向鏈接。

目前建筑結構設計中BIM技術的應用尚存在著一定問題，如缺少標準體系、成本較高等方面，因此，需予以重點對待。首先，建立健全的項目樣板，樣板具有基礎性的作用，良好的項目樣板設計可極大的降低工作重復率，并有效提升建筑結構設計速度；其次，結構構件設計需要符合相關要求規范，如梁、墻、柱等，依據性質及使用功能對其進行分類，包括鋼結構構件、現澆構件以及預制構件等；再次，加強用平法表示鋼筋混凝土結構。混凝土施工圖紙繪制中多采用平面法繪制相關事項及標注，結合BIM 技術有利于多角度、多環節展現設計內容，以滿足施工放樣和時間需求。

5 結語

為滿足激烈的市場競爭環境及對建筑結構設計的需求，需考慮在建筑協同設計中有效運用BIM技術，以提升建筑工程質量水平，借助于BIM技術可實現建筑設計的創新發展。BIM技術在建筑設計中的應用中可在滿足設計質量的前提下確保建筑施工安全。

參考文獻：

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[2] 盧松波.BIM技術在建筑設計中的應用探討[J].硅谷，2015（4）：113+111.