BIM技術在建筑結構設計中的應用

于 昊

(山西省陽泉市建筑設計院，山西 陽泉 045000)

1 BIM技術的概念及內涵

Building Information Modeling即建筑信息模型技術簡稱為BIM技術，主要通過數字化3D技術全面整合建筑工程中的各項數據信息，從而達到有效構建工程數據模型的目的。圖1描述的是BIM科學研究分布圖，其在建筑領域的應用超過了50%。BIM技術最早發源于美國，通過對建筑工程管理過程中的設計、施工、運營、維護等諸多環節的內容進行有效綜合，使建筑工程設計從紙質版文件向數字化文件轉化，并通過3D可視化的方式展示出來，對工程設計人員有效處理建筑工程信息起到了非常大的幫助作用，圖2是基于BIM平臺的建筑工程設計流程圖。除Auto CAD技術之外，BIM技術是建筑工程領域內的另外一項重要技術，該項技術綜合利用多種專業知識一同處理建筑工程設計繪圖信息，

在很大程度上促進了建筑設計工程行業的發展。

2 BIM技術實現的功能

2.1 模型集成化應用

BIM技術能夠量化整個建筑結構設計中的各項數據信息，對工程設計單元進行參數化闡述，并通過匯總結果信息構成具體建筑結構組成要件的信息化模型。BIM技術的模型集成化應用可以對建筑結構內部的各項具體構件的位置及相互關系進行精確的展示，如墻、梁、柱等重要構件，并能夠對建筑設計的結構特征進行準確而真實的反映，利用系統內部的各項物理信息處理功能實現對設計結果的動態化模擬分析。建筑結構設計人員能夠應用BIM技術更加全面直觀的對建筑結構狀況進行精確的了解，更加有效的預測判斷建筑設計結果，有效避免建筑結構設計出現失誤，防止出現工程建設事故。

2.2 參數形成和編輯

BIM技術的核心是建筑結構模型數據庫，量化參數構成了模型數據庫的內部涵蓋模型。所以，形成和編輯建筑結構模型的參數是BIM技術應用中的一項重要功能。在形成和編輯建筑結構模型數據庫參數時，要確保建筑工程構建模型和結構實體一一準確對應，幫助設計人員更加方便快捷的利用設計模型，保證實際建設的工程和設計方案保持一致。

2.3 信息共享和交換

建筑結構設計信息的共享和交換是BIM技術的另外一個功能特征，結構設計人員可以利用BIM軟件通過模型封裝的形式將設計結構錄入到數據庫中，其余設計人員在訪問時就可以更加便捷有效的使用結構設計模型中的各項數據信息。在不同的建筑結構設計中，建筑結構設計人員也可以參照其他設計人員的設計結果來指導自己的實際工作，對設計方案進行調整與優化，使得建筑結構設計更具科學性和整體一致性。近年來，我國的互聯網信息技術得到了快速的發展，大數據技術、云計算技術也應運而生，這為BIM技術的發展提供了更為便利的條件，BIM技術通過與模型數據資源共享的有機結合，可以更加有效的促進建筑結構設計領域協同作用的發揮。

3 BIM技術在建筑結構設計中的應用

3.1 BIM技術在建筑結構與場地分析中的應用

建筑結構設計工作具有科學性和系統性，建筑結構的設計內容既包括合理化構建建筑主體部分的內容，又包括了對工程建設區域有關的地質水文條件的研究和分析。BIM技術在建筑結構設計中的應用，可以利用動態數字信息有效分析建筑結構主體在客觀環境因素影響中的應力表現。實現BIM技術和GIS技術的結合，有利于更加全面、深入的對建筑工程的場地條件進行分析，進而更加合理的預測判斷建筑結構選型和體系結構，更加科學合理地對最佳的建筑施工場地區域進行選擇，確保建筑結構設計可以與當地的地質、水文和氣候環境條件相互協調，使得建筑工程的施工過程和使用過程更加安全、穩定。

3.2 BIM技術在建筑結構性能分析中的應用

建筑結構設計工作的開展既要選擇具體的結構構件并進行組合，又要考查建筑整體成型以后的應力表現是否能夠在相應的水平、豎直和振動載荷條件下具備穩定的較高水準。所以，BIM技術在建筑結構設計中的應用應當可以更加全面有效的對建筑結構設計方案進行模擬分析，建立一個一體化的數字模型并確保其能夠和建筑實體相對應。此外，還可以借助軟件內置的計算分析功能對建筑結構的各項性能進行全面的分析，并通過導入相關的數據使得建筑結構設計的結構更加符合實際環境的要求，使整個結構分析過程變得更加快速和精準，一旦發現設計存在缺陷，必須立即展開修復和優化工作，更好的提升建筑結構的設計質量。

3.3 BIM技術在建筑結構協同中的應用

BIM技術的應用需要由不同專業相互協同來完成建筑工程設計繪圖，這是BIM技術應用的一個十分重要的特征，設計環節對信息的處理和匯總交流可以有效提高建筑結構設計的高效性、協調性。建筑工程的各項數據在BIM模型中不斷地實現交流與共享，具體包括如下兩方面：

1)利用中間數據問題，向異地不同設計軟件提供模型設計需要的各項數據信息。

2)通過中性數據庫使各項數據可以在不同專業之間進行有效的傳遞和共享，有機結合土建、水暖和裝飾等各種和建筑工程有關的專業內容，并通過統一處理平臺規范處理各項數據信息，使信息流可以在系統內暢通無阻。

4 BIM技術應用于建筑結構設計中存在的問題及改進對策

4.1 存在的問題

首先，缺乏標準的體系，盡管BIM技術已經廣泛應用于我國建筑結構設計過程中，但是卻依舊處于探索之中，缺乏標準的體系和相應的設計規范，在實際的應用中還具有很多不合理的地方。其次，BIM技術的應用成本相對比較高。BIM技術在建筑結構設計中的應用必須要投入大量的資金，且具有很高的人員及設備要求。這就要求必須在人力與設備方面投入大量資金，并且后續還要求及時對軟件進行更新這也需要一定的資金支持。可見，BIM技術在建筑結構設計中的應用的成本相對比較高。

4.2 改進對策

1)要建立健全項目樣板。項目樣板在建筑結構的設計中發揮著基礎性的作用，涉及很多方面，因此必須要建立健全樣板，減少工作的重復性，提升建筑結構的設計速度和效率。

2)設計結構構件必須要符合相關規范要求。建筑結構設計的重要構件包括很多，如梁、柱、墻、樓板、樓梯等等，依據性質與功能的不同能夠將這些構件分成鋼結構、現澆和預制構件三種，這就要求在建筑結構設計中必須要合理設計各個結構構件，建筑結構設計者應當依據構件的管線走向及相應的功能要求對構件進行科學合理的設置，有效防止各構件相互之間發生沖突。

5 結語

隨著經濟的持續發展和社會的不斷進步，我國城市化進程不斷加快，大量的建筑在各個城市拔地而起，不僅體量很大而且結構相當復雜，這在很大程度上促使建筑工程設計行業得到了快速的發展。BIM技術在建筑結構設計中的應用是建筑設計行業取得創新發展的重要表現，BIM技術的有效應用能夠建立起更為科學合理且高效的建筑數字模型，進一步提升建筑工程結構的設計質量，保證建筑施工的安全開展，提升建筑施工的工作效率。本文介紹了BIM技術的概念和內涵，對BIM技術實現的功能進行介紹，分析BIM技術在建筑結構設計中的應用，并提出BIM技術應用于建筑結構設計中存在的問題及改進對策，能夠為BIM技術在建筑結構設計中的應用提供一定的幫助和借鑒價值。