BIM 技術在建筑結構設計中的應用淺析

鄭 瑋

（山西亨瑞建筑設計研究院(有限公司)， 山西 太原 030000）

目前，BIM 技術在建筑行業中得到了廣泛應用，建筑單位可利用該技術完成數據共享平臺的建立，實現各部門信息資源的共享。在建筑結構設計中，設計人員通過該技術實現了可視化模型的構建，進而不斷優化建筑設計質量，并最終提高了建筑工程建設質量。

1 BIM 技術概述

BIM 技術即建筑信息模型，是通過計算機及數字技術的應用，構建三維立體模型，從而實現工程設計、施工、運營及維護多項工作的管控，其可幫助設計人員及時解決工程建設中存在的問題，提高工程質量。將其應用到建筑結構設計中來能夠有效提升設計水平，為工程建設的有序開展提供依據。

2 BIM 技術的特點和優勢

2.1 可視化

傳統建筑結構設計是由人工操作以二維平面圖形的形式展現出來的，需要較多設計人員的配合方能實現，且由于是人為操作，在設計中很容易出現誤差，影響設計效果。而使用BIM 后，則將傳統的二維平面圖形轉化成三維立體圖形，并直觀的展現在設計人員眼前，這不僅節省了人力，也減少了誤差。

2.2 方案優化

傳統建筑結構設計中，在圖紙局部修改時，需要結合較多的效果圖完成改正，且其中設計的參數數據也要重新計算，這不僅增加了設計人員的工作量，也產生了較大的設計成本，耽誤了工程進度。但利用BIM 后，則可將工程建設的數據信息直接輸入到軟件中，通過軟件處理完成建模工作，一個環節的修改會直接牽動其他環節的自動化變更，大大節省了修改時間，提高了設計效率。

2.3 互助協調性

在工程項目建設管理中，需要各部門之間的強力配合，以加強各環節施工的連續性。當工程施工中遇到問題時，設計人員要及時對問題產生原因進行了解和掌握，并聯系相關部門針對該問題制定合理解決措施，降低施工中的安全隱患。BIM 技術的應用不僅在設計階段對可能出現的問題實行預測，制定合理的預控措施，還能對工程各階段施工予以監管，保證工程建設的安全性。

2.4 數據模擬性能

BIM 不僅可對建筑結構參數進行模擬，還能夠模擬真實場景。如在設計階段，該技術可對節能、光照、熱能傳到等智能模式予以模擬；在招投標環節，可模擬施工組織，優化施工方案；對建筑環境實行模擬，并根據相關參數的變化來完善建筑結構設計，展現建筑真實場景特征，從而降低設計難度，節約設計時間。

3 BIM 技術的應用

3.1 場地與結構設計的應用

在建筑結構設計中，為了加強設計方案的合理性，需要在設計前對現場情況實行勘查，了解現場的水文、地質及周邊結構特征，降低不良因素影響。在該環節，通過BIM 的應用，能夠結合地理信息系統對現場進行真實模擬，并通過相關數據參數的錄入，構建真實的建筑結構模型，了解區域地質環境特征，從而加強設計方案的合理性。

3.2 結構模型的建立

建筑結構模型建立中涉及的內容較多，如梁體、柱體、樓梯等，設計者需利用BIM 技術結合現有的數據信息，完成上述結構的構建工作，以加強結構設置及布局的合理性。例如在墻體結構模型構建中，一方面要準確掌握實體建筑結構的具體情況，另一方面需加強信息數據的收集，并按照實體建筑需求，完成模型設計，同時還要保證模型參數與實體參數的一致性。

3.3 部分結構模型的構建

部分結構模型的構建需要對材料、尺寸及成本等信息予以掌握。只有詳細了解結構屬性，才能加強模型構建的合理性。而BIM 技術的應用正好可以滿足部分結構模型的需求。這里仍以墻體模型構建為例。墻體模型分為結構層、隔熱層、墻面磚及外墻面磚，涉及的材料相對較多。為此，在應用BIM 開展模型構建時，需要做到以下幾點要求：先按照結構要求合理選擇材料，確保其各項性能；然后準確定位幾何實體、分層實體和使用實體；最后，利用材料加強墻體與墻體材料之間的關聯性。

3.4 關聯性結構模型的構建

關聯性結構模型的構建分為兩種情況，一是非對稱關聯模型的建立，其是指在關聯性的兩個模型構建中，存在主從關系，當主體模型改變時，依從模型也會發生改變，而依從模型改變時，主體模型不會受到任何影響。例如，在墻體及洞口設計上，當墻體出現改變時，洞口也會發生一定變化，而當洞口改變時，墻體則不會發生任何變化。

二是對稱性關聯模型的建立。這里面涉及的兩個模型之間存在關聯性，一個發生改變，另一個也會改變。例如，梁和柱結構，只有兩者有效銜接才能增強建筑結構的支撐效果，所以當其中一個參數發生調整時，另一個參數也會跟著改變。

3.5 建筑結構性能分析

在建筑結構設計中，除了要確保結構框架設計的合理性外，還需注重結構美觀性及抗震性能的設計。在原有建筑結構設計中，人工操作較多，很容易受到主觀因素的影響而導致設計內容出現偏差，影響建筑結構性能。而利用BIM 后，則可對建筑性能實行自動化分析，并對設計中存在的不足之處予以校正，進而提升建筑的實用價值。

4 結語

總之，BIM 在建筑結構設計中的應用，不僅提高了設計效率和質量，節省了設計時間，同時也解決了傳統結構設計中存在的各類問題，改進了建筑的整體質量。