BIM 在建筑結構設計中的應用

車 娜

（山西省輕工設計院有限公司，山西 太原 030001）

隨著建筑工程項目新功能、新形態的發展，人們對建筑的要求越來越高，不僅要具有傳統的適用性、耐久性和安全性，還要滿足建筑美學，適應客戶的個性化需求。現代的建筑設計不僅要融進建筑外觀美學，還要考慮到結構、電氣、水電和暖通設計，過去采取的建筑設計都是二維的平面設計，BIM 的到來讓建筑三維仿真成為現實。

1 BIM 技術主要特征

BIM 技術主要是通過構建數字化模型實現對建筑工程設計、施工、管理的一種先進技術，其主要特征包括3 個方面，即信息集成化、信息傳遞性以及協同設計。1） 信息集成化其主要包括設計過程的集成化與設計信息的集成化。2）信息傳遞性該特性是BIM 技術的獨有特點之一。也即是說，當修改程序中的單個數據后，BIM 系統自帶的自動修復功能將會發生作用，將修改信息傳遞至相應的圖元。3） 協同設計BIM 技術充分發揮了設計、施工、管理之間的紐帶作用，并在這一過程中幫助工程的順利實施提供詳盡的數據支撐，使工程建設更加趨于科學化、規范化。

2 BIM 技術在建筑結構設計中的應用

2.1 分析建筑結構和場地

建筑結構設計首先要保證建筑的安全和穩定，這是建筑結構設計的基礎。加強這一方面工作投入是很有必要的，在建筑結構設計時某個細節的疏忽都可能對整個建筑的穩定產生嚴重的影響，影響整個建筑質量和經濟效率。BIM 技術可以與地理信息系統進行無縫銜接，通過導入地理信息數據對施工現場的情況進行模型模擬，通過直觀的地理模型，確定最佳施工場地，減少現場與設計不一致的情況。

2.2 結構優化

建筑結構設計需要對整個建筑進行荷載計算，考慮梁、板、柱的承載能力并進行設計計算，整個過程復雜而繁瑣，加上圖紙修改，更是加重了設計人員的負擔。就當前市場上的軟件來看，還沒有哪一款軟件可以整合結構分析和建筑設計，BIM 技術卻可以實現建筑和結構的統一。通過Revit 建立模型，直接出建筑圖，設計人員將模型導入結構軟件PKPM 進行設計，真正地實現了結構和建筑的互導。但是，軟件互導會導致部分圖元信息的丟失，Revit 軟件中的模型導入PKPM 軟件中也存在這個問題，圖元信息一旦丟失，設計人員會花費大量的時間和精力去修復模型，對設計人員的技術水平要求較高，希望未來的BIM 能夠真正地完善其信息模型，減少模型互導中的數據丟失問題。

2.3 鋼結構建模應用

伴隨建筑工程持續發展，建筑工程日益呈現出大空間、大跨度發展趨勢，這也逐步增大了鋼結構的應用數量與規模。鋼結構鏈接、強化件數量眾多，布置極廣，鋼結構設計難度因此明顯增大。基于BIM 技術，則能在計算鋼結構梁高度基礎上專門設計所有連接件，參數化處理這些連接件，基于BIM 技術參數共享則能有效控制好鋼結構中連接件（種螺栓等） 間距與數量，如果有新連接件構建，設計師無需進行重復設計工作，僅需對有關參數進行調整就能實現新連接件設計；基于BIM 技術，設計師同樣可以將加強件的大樣圖輕松繪制成功，滿足加強件的設計與制作需要。

2.4 可視化結構設計中BIM 技術的應用

BIM 技術可以將抽象的建筑數據信息處理轉化為立體的可見的3D 模型，建筑模型中的建筑尺寸、角度等等信息完全與實際相符，可以使設計人員與施工人員從各個角度記性查看。傳統的建筑結構設計方案總能中都會存在著一些問題，但是由于圖紙是平面的，并不容易被發現，往往在施工的過程中果實施工完成之后才能夠發現不合格的地方，再次進行返工不僅浪費了大量的人力與物資，還會使得整體的工期因此延后。使用BIM 技術可以在施工開始前就對工程的整體結構進行觀察，輕而易舉的找出不合理的地方，從而進行改進。

2.5 提高出圖效率

Revit 軟件制作的建筑模型，在出圖過程中有兩個便利，大大提高了出圖的效率。第一，對于模型的建筑圖，只需要點擊出圖即可，就可以直接導出想要的一整套圖紙，軟件會自動的進行平、立、剖圖的選擇和完善，而且出圖精確度很高，基本不需要人工修改，猶如將人手工繪制的圖紙，直接交給軟件自動繪制，大大的提高了繪制效率。第二，如果遇到圖紙的大樣圖，也就是對某些細部的剖面圖，傳統繪制圖紙只能讓設計人員進行三維想象，并通過CAD 進行繪制，繪制容易出錯，而且效率特別慢，可是在Revit 軟件上，只需設計某平面，點擊形成剖面圖即可，就可以直接形成所對應的剖面圖，而且圖紙信息可以實現傳遞和共享。

3 結語

建筑行業作為對社會、經濟發展和人民生活影響巨大的行業，其發展不僅需要施工人員努力提高施工水平，在實際施工中不斷探索和創新，不斷改進現場施工工藝、施工方法，還需要設計人員不斷提高設計水平，通過應用新材料、新工藝、新形式降低施工難度和施工成本，不斷提高建筑的安全性、耐用性。BIM 技術在建筑結構設計中的應用，極大地提高了建筑結構設計的工作效率和設計方案的科學性，減少了不必要的設計錯誤。當前，BIM 技術在建筑結構設計中的應用還需設計人員繼續完善，同時將其影響力擴大到建筑設計的相關領域，促進我國建筑行業的發展。