淺談基于BIM技術的建筑工程結構設計中的應用

李世鑫

摘要：隨著社會的不斷發展，建筑行業的新技術運用是越來越多。隨著建筑工程數量的增多，人們對于建筑質量和設計要求也是越來越高，這就需要在建筑結構設計中需要建筑師注重新技術和新方法的運用，從而更好地提升建筑性能。BIM技術在建筑結構設計中的運用，可以很好地提升建筑結構設計效率和質量。本文主要對BIM 技術在建筑結構設計中的特點和BIM 技術在建筑結構設計中的具體應用進行了闡述，以供參考。

關鍵詞：建筑結構設計；BIM 技術；功能；應用

隨著社會的不斷發展，建筑工程在數量和規模上都有明顯增長，對建筑機構設計工作提出了更高的要求。通過BIM技術在建筑工程結構設計中應用，相關設計人員可以更加直觀觀察到建筑整體的結構模型，然后對建筑結構模型進行完善，從而更好地提升建筑結構設計質量，更好的保證建筑結構設計合理性。

1 BIM技術概述

BIM技術在建筑結構設計中的應用實際上就是指基于建筑項目信息而構建一個三維立體的工程數據模型，通過對BIM技術的合理利用能夠讓建筑結構設計更加立體的向工作人員進行展示。而BIM技術起源于外國，近些年來才被引入我國，在各行業中均有所涉獵，而尤以建筑行業的應用效果最佳。通過對BIM技術的應用，建筑結構設計工作中的繪圖工作就能夠實現由以往的分布繪圖向多專業共同繪圖的發展，也就推動了我國建筑工程設計工作的不斷進步。

2現有建筑結構設計技術的不足

2.1建模技術不完善

建筑結構設計技術已經有上千年的發展歷史，經歷了手工、平面圖紙和立體模型的變化，信息時代來臨后，建筑結構設計技術不斷完善，能夠更好的滿足使用要求，但依然存在一定不足。比如傳統的建模技術主要依靠設置固定參數的方式進行，但在實際工作中，參數值會出現少許變化，而如果建設方案出現較大調整，模型的構建甚至會失去意義。這是目前建筑結構設計技術的主要不足。

2.2圖紙指導性不足

設計圖紙是具體施工的指導性文化，其是否完善、科學直接影響建筑結構的具體施工和建設效果。當前建筑結構設計技術下，出具的圖紙存在一定的問題，影響其指導性。比如設計人員常用的CAD平面圖，該圖可以較好的給出尺寸比例和基本框架，但在建筑層次感的表達上存在顯著的欠缺，如果建筑結構較為復雜，或者施工環境包含大量交錯的各類管線，圖紙的指導價值將大為下降。這也是目前建筑結構設計技術的不足之一。

3 BIM技術在建筑結構設計中的應用

3.1 BIM技術在建筑結構設計中的應用優勢

3.1.1可視化

可視化即“所見所得”的形式，對于建筑行業來說，可視化的作用是非常大的，例如經常拿到的施工圖紙，只是各個構件信息在圖紙上的線條繪制表達，其真正的構造形式需要建筑人員和施工人員自行想象。一般簡單構造通過想象進行了解未嘗不可，但復雜建筑造型在近些年不斷的出現，依靠人腦想象存在明顯困難。BIM提供了可視化的思路，將以往的線條式的構件形成一種三維的立體實物圖形展示在人員面前。

3.1.2可優化

建筑結構整個設計、施工、運營的過程是一個不斷優化的過程，優化和BIM不存在實質性的必然聯系，但在BIM的基礎上可以做更好的優化、更好地做優化。優化受三個要素的制約：信息、復雜程度和時間。沒有準確的信息得不到合理的優化結果，BIM模型提供了建筑物的實際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規則信息，還提供了建筑物變化以后的實際存在，即便復雜項目也可以調整。如建筑外形結構的變化，可以對目標對象進行放大，之后更改參數，調整到合適大小、模樣即可，優化能力顯著。

3.1.3模擬性

模擬性并不是只能模擬設計出的建筑物模型，BIM模擬性還可以模擬一些特殊條件、事物。在設計階段，BIM可以對設計上需要的一些要素進行模擬實驗，例如：節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等；在招投標和施工階段可以進行4D模擬，也就是根據施工的組織設計模擬實際施工，從而來確定合理的施工方案來指導施工。這一優勢是任何傳統技術不具備的，對于建筑結構設計相關工作十分有利。

3.2 BIM技術在建筑結構設計中的應用方式

3.2.1建模階段的應用

建模工作是建筑結構設計的主要工作之一，是圖紙出具、細節調整甚至成本核算等工作的基礎之一，在建模階段，BIM技術的優勢非常突出。前文介紹了BIM技術的可視化和模擬性優勢，這兩個優勢對于建模工作的助力巨大。人員首先了解建筑的基本情況，確定各類參數，構建建筑結構的基本外形，之后根據建筑的實際情況模擬各類條件。比如某建筑建設地點在北方，對采陽的要求較高，完成基礎建模工作后，模擬光照條件，了解其能夠接受光照的水平，發現建筑8層以下無法接受有效光照，直接對參數進行調整，使不同建筑之間的距離增加1.5m，光照條件明顯改觀。這一技術在建筑結構設計中的應用優勢明顯。

3.2.2施工階段的應用

施工階段，BIM技術的應用主要包括細節調整、孔洞預留等。常見的建筑結構設計細節包括入室線路孔洞、采陽窗位置、隔熱材料選取、保溫材料選取、墻內線路走向等等，這些細節方面的結構設計出現問題極可能導致建筑性能下降，比如保溫材料的選擇。我國北方進入秋末時節之后，溫度即會顯著降低，直到來年春季才會回暖，這一時間段內北方會進行集中供暖，但供暖期外低溫環境也會影響正常生活，因此保溫材料非常重要。選取保溫材料時，可通過BIM技術不斷進行模擬，以10℃、0℃、零下10℃環境為固定條件，判斷分析不同材料的保溫效能，最終選擇合適材料。

3.2.3出圖方面的應用

BIM技術條件下，出具的圖紙帶有明顯的立體感和層次性，這是其較各類傳統技術的最大優勢之一，也是其可視化優勢的一種延伸。BIM技術下，人員先利用軟件完成建模，之后調整各項細節，出具帶有色彩和光特色的圖紙，施工人員能夠一目了然的了解建筑結構設計的核心理念。如果建筑的規模較大，還可以就其細節進行放大，出具具體的小范圍結構圖紙，圖紙綜合考慮了和建筑總體的比例關系以及基本的外觀情況，并通過光特色表達了各結構之間的位置關系，層次感、差異感十分明顯，設計人員還可以進一步放大或者縮小圖紙進行優化調整，BIM技術出圖優勢在建筑結構設計中的優勢得到體現。

4 BIM技術在建筑結構設計中的難點分析

工作人員在建筑結構設計工作中應用BIM技術時，應注意以下幾點難點：

（1）應重視對模型空間結構完整性的保持。只有這樣，才能夠保證工作人員能夠利用BIM技術來構建出一個動態的施工圖與結構模型。

（2）重視對建筑結構構件的合理選擇。這是因為工作人員在進行建筑結構設計時，主要是為了保證建筑結構的安全性能夠達到相關要求。而建筑施工材料的質量往往會對建筑結構性能造成極大的影響，因此工作人員應通過BIM模型來對建筑結構的各項復雜參數進行具體分析。這就要求工作人員應在實際工作中，能夠盡量選擇較為標準的或是較為簡單的建筑結構鋼構件，以實現對建筑結構分析模型、物理模型與施工圖文檔完全數據模型的無縫連接，以避免造成數據丟失的情況。

結語：

總而言之，建筑工程結構設計涉及到的專業知識的內容較多，再加上建筑工程還具有生命周期長、建設周期短的特點。因此，以往采取的設計方式已經無法滿足建筑工程低消耗與低污染的要求。這就要求相關部門必須加強BIM技術在建筑工程結構設計中應用研究的力度，才能在確保建筑工程建設順利進行的基礎上，促進建筑工程施工質量的有效提升。

參考文獻

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（作者單位：黑龍江省建設集團建筑設計研究院有限公司）