建筑結構設計中BIM技術的應用探析

吳喆

摘要：BIM技術也叫做建筑信息模型，主要是基于建筑工程相關參數進行模型仿真構建，便于建筑結設計方案的編制，以及后期施工環節的展開。因此，本文對BIM技術在建筑結構設計中的運用，展開了分析和闡述。

關鍵詞：BIM技術；建筑工程；結構設計；施工質量

1 BIM技術概述

1.1BIM技術概念

BIM技術是一種多維（三維空間、四維時間、五維成本、N維更多應用）模型信息集成技術，可以使建設項目的所有參與方（包括政府主管部門、業主、設計、施工、監理、造價、運營管理、項目用戶等）在項目從概念產生到完全拆除的整個生命周期內都能夠在模型中操作信息和在信息中操作模型，從而從根本上改變從業人員依靠符號文字形式圖紙進行項目建設和運營管理的工作方式，實現在建設項目全生命周期內提高工作效率和質量以及減少錯誤和風險的目標。BIM的含義總結為以下三點：（1）BIM是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。

（2）BIM是一個完善的信息模型，能夠連接建筑項目生命期不同階段的數據、過程和資源，是對工程對象的完整描述，提供可自動計算、查詢、組合拆分的實時工程數據，可被建設項目各參與方普遍使用。（3）BIM具有單一工程數據源，可解決分布式、異構工程數據之間的一致性和全局共享問題，支持建設項目生命期中動態的工程信息創建、管理和共享，是項目實時的共享數據平臺。

1.2BIM的優勢

CAD技術將建筑師、工程師們從手工繪圖推向計算機輔助制圖，實現了工程設計領域的第一次信息革命。但是此信息技術對產業鏈的支撐作用是斷點的，各個領域和環節之間沒有關聯，從整個產業整體來看，信息化的綜合應用明顯不足。

2 BIM技術在建筑結構設計中的應用

2.1建立實體模型

采用BIM技術能夠形成三維模型，將建筑完成后的實體構件在設計圖中表現出來，這是CAD技術難以達到的，但是也是CAD技術的升華，BIM技術能夠實現與CAD技術的無縫對接與提高。運用BIM技術，能夠直接看到構件之間的彼此聯系并方便工作人員發現存在的問題，還能夠通過可視化技術對建筑結構的動態變化進行監測，為結構設計的修改提供重要依據，保證設計方案的合理和實用，在實際工程中，使用BIM技術幫助結構設計人員節約了大量的時間，實現了成本的節約。

2.2應用在建筑空間的規劃當中

在進行建筑設計之前需要提前進行建筑的空間規劃，所以在建設地點選擇完畢之后，首先要對建筑的空間進行分析，分析建筑空間的地形以及對一些復雜的地形進行研究與計算，確定相應的方案，在地形的分析中應用BIM技術，能夠開闊設計的思路，在分析中能夠將坡高、斜率以及斜坡的斜率等參數進行分析。

例如對具體的工程，斜坡走向的分析可以先采用GIS軟件進行建模，對采集到的參數進行匯總與歸類并模擬，這樣，設計人員可以從不同的設計角度對工程實際情況進行模擬，為后期的設計提供依據。在地形探索之后再開始對建筑物的設計規劃，對于建筑物的空間規劃，BIM技術有著良好的現實應用，因為BIM技術能夠完好地將建筑物的內外空間以3D模型完全展現出來，所以設計人員可以通過對設計效果的評價，對建筑物的室內與空間進行分割，詳細布置建筑物周邊的道路與外觀等參數，利用BIM技術的調試功能，嘗試不同的參數設置并選擇最優化設置，得到最佳的空間規劃模型。

2.3鋼結構設計建模應用

我國當前建筑工程的規模不斷擴張，新型的結構設計模型與新型材料的應用都實現了突破，尤其是鋼結構，跨度不斷加大，空間也不斷擴張，應用也越來越多，很多異型結構都采用鋼結構建模，在鋼結構的設計中，構件之間的連接與加強構件的設計都非常復雜，因此在設計中存在一定的困難。BIM技術的應用能夠有效解決這些問題，因為BIM技術能夠對鋼結構梁體的高度進行精確計算，還能夠對所有的連接件進行自動計算，自動選擇參數并分析不同參數的影響。并且通過數據共享的功能，BIM能夠對在鋼結構建筑物中使用的高強螺栓的數量、焊縫的數量以及間距等等進行計算，掌控設計的間距等。所以如果有新的構件需要增加到模型當中的時候，設計人員只需要對相應的數據進行調整，并且利用BIM繪制出大樣圖，方便施工人員在現場進行施工，設計人員利用大樣圖也能夠合理確定加強件的設置位置，避免鋼結構中出現薄弱點，影響結構安全。

3施工企業如何開展BIM技術應用

（1）BIM技術在建筑行業迅速發展的大背景下，隨著國家相關政策的不斷出臺和建設投資方向對于BIM技術的重視程度增加，施工企業決策者要及時轉變方向提出策略，積極主動地投入到BIM技術的研究和應用中。（2）BIM技術對軟硬件的要求較高，需要投入較大的資金進行計算機硬件的升級換代，BIM技術軟件前期投入費用較高，但是正版軟件功能齊全，適合企業作為商業用途使用，軟件廠家同時可以提供配套的咨詢和培訓服務。（3）BIM軟件的使用需要既能夠熟練地操作計算機又具有工程建設專業知識的技術人員，而且一個項目工程量很大，需要整個團隊協同工作才能完成。培養和引進BIM技術的相關人員是BIM技術能否推廣應用的關鍵。（4）目前施工單位對于BIM技術的應用還處于探索應用階段，沒有太多的實際工程經驗，BIM軟件中包括一些族庫的設置都還不符合中國規范的要求，需要施工單位花費一定時間積累經驗，建立起自己的構件族庫，甚至自己的BIM企業標準。

4 BIM技術的應用前景

BIM技術在未來的發展必須結合先進的通信技術和計算機技術才能夠大大提高建筑工程行業的效率，預計將有以下幾種應用前景：（1）移動終端的應用。隨著互聯網和移動智能終端的普及，人們現在可以在任何地點和任何時間來獲取信息。而在建筑設計領域，將會看到很多承包商為自己的工作人員配備這些移動設備，在工作現場就可以進行設計。（2）無線傳感器網絡的普及。現在可以把監控器和傳感器放置在建筑物的任何一個地方，針對建筑內的溫度、空氣質量、濕度進行監測。然后，再加上供熱信息、通風信息、供水信息和其他的控制信息。這些信息通過無線傳感器網絡匯總之后，提供給工程師就可以對建筑的現狀有一個全面充分的了解，從而對設計方案和施工方案提供有效的決策依據。

5結語

綜上所述，本文從不同角度和方向，對BIM技術在建筑結構設計中的應用，進行了分析和闡述，其目的就是保證建筑結構設計方案的合理性，為建筑工程施工質量的提升，給予了基礎性的保證，實現良好的經濟效益，進而促進其行業發展的進程。

參考文獻：

[1]鄧乾.淺談BIM技術在建筑結構設計中的運用[J].江西建材，2017（6）：52-52.

[2]彭寶瑩，楊志杰，李娜.淺析BIM技術在建筑結構設計中的應用[J].四川水泥，2015（5）：197-197.

（作者單位：廣東省建筑設計研究院海南設計分院）