BIM技術在建筑工程結構設計中的應用研究

米福生

【摘要】隨著科學技術的發展，我國的BIM技術有了很大進展，并在建筑工程結構設計中得到了廣泛的應用。BIM技術應用到建筑設計行業，可以構建更加高效、科學的建筑結構模型，提升建筑工程的設計質量，確保建筑施工更加安全高效，有效提高建筑施工效率。基于此，文章首先介紹了BIM技術的實現功能，接著介紹了BIM技術在建筑結構設計中的作用，最后從建筑結構方面、建筑結構性能方面、建筑結構協調方面就BIM技術在建筑結構設計中的應用作進一步探討，以期為提高建筑結構設計質量提供有益參考。

【關鍵詞】BIM技術;建筑結構設計;建筑模型

近年來，建筑行業可謂如日中天，不但消費人群成倍增長，各種新型的工程管理技術、設備、理念也不斷涌現，這些都是當前建筑業發展的重要元素。BIM技術在科學技術發展前期就已經出現并在西方國家廣泛應用，很大程度上帶動了西方經濟的發展。我國應用BIM技術相對較晚，但是其所帶來的影響非常明顯，加之我國目前的生態環境狀況及可持續發展戰略的提出，BIM技術在建筑工程結構設計中推廣與應用是非常有必要的。

1、BIM技術定義

BIM技術暫時仍未有統一的定義，BIM技術利用三維模型對工程項目進行設計、施工、運營等活動進行管理。BIM技術依托現代3D數字化信息技術，對工程項目不同階段的信息進行集成，實現項目工程特性、設施實體的數字化表述。

2、目前BIM技術的發展現狀

BIM技術雖然已經運用到我國建筑領域當中，具有廣闊的發展空間，但是這些都是體現在表面層次的。該項技術發展依然存在不少問題，例如國內企業使用的建筑模型數據并不統一，就容易在施工中造成模型重復和浪費。但是各個企業為了自己的利益，很難達成統一標準。另一方面就是BIM技術的理念在我國并沒有普及，依然是在小范圍內使用，不少設計人員對BIM技術的認識就是軟件建模這個狹隘的概念，而沒有深入理解其應用。與其說BIM是一項技術，其實倒不如說是一項設計理念，其要求是所有的參加人員都能基于統一的建筑模型，但是在現階段我國建筑工程中還沒有做到統一，各個環節之間沒有明確的模型交互數據，容易產生多次返工返修，從而導致工期延長。

3、BIM技術在建筑結構設計中的應用

3.1建筑結構分析

建筑結構設計具有系統性與科學性，其內容不僅包括建筑主體設計，還包括對與施工項目相關的地質、水文條件的分析與研究。建筑結構主體是否穩固、安全，在很大程度上取決于建筑結構的設計是否合理，而建筑結構主體的穩定性與安全性會直接影響建筑結構的整體性能。此外，建筑施工現場的地質條件也會對建筑結構性能產生較大影響。為保障建筑結構設計的科學性、合理性，可以應用BIM技術進行建筑結構與施工場地分析，利用動態信息分析建筑結構在客觀環境中的應力表現，通過全面分析潛在的風險及其可能造成的負面影響，及時對建筑結構進行重新規劃。同時，在建筑結構與場地分析中應用BIM技術，應站在建筑項目長久使用的角度上，對建筑結構與建筑場地加以全方位的分析，并提出切實可行的建議，從而為建筑結構設計創造更好的條件。

3.2 BIM技術在圖紙設計中的應用

BIM技術的實現是基于3D圖形設計的基礎上的，因此可以全方位地評價分析三維數據對建筑物結構設計的影響，為后續的數據調整提供依據。而在以往的圖紙設計中，如需要改動某一部分，需充分考慮最初的建筑結構設計要求及整體建筑結構是否受到影響，在此基礎上實施改動，但對設計方案進行多次修改會影響建筑施工的成本，建筑結構的設計還可能逐漸偏離正軌。BIM技術在圖紙設計中的應用并不會出現這些問題，設計人員只需在系統中錄入相關參數并確定建筑結構設計目的就能獲取圖紙修改建議。經BIM技術優化后的圖紙施工難度也會有所降低，為后期建筑的施工帶來極大便利。

3.3對建筑空間進行規劃

建筑空間規劃在結構設計過程中需要及時進行關注，這也是建筑結構設計的初始環節。在建設區域確定后，設計人員要對該區域進行空間規劃，若該區域的地形狀況較為復雜，需要開展較為深入的空間規劃分析。借助BIM技術對建設區域進行空間規劃，分析建筑區域的坡向、坡高、斜率等參數，針對復雜地形建筑空間，提供有效的設計技術支持，進而開闊設計人員思路。通過GIS技術進行坡度分析，建立相關BIM模型，對各類參數進行模擬，設計人員通過模型對施工區域進行全方位、多角度的研究，獲取大量基礎性數據，為后續正式的建筑結構設計、空間規劃工作提供詳實資料。在建設區域地形分析工作完成后，設計人員即可開展空間規劃工作。另外，通過BIM技術還可以在建筑內部進行視野分析、可視度分析，類似于坡度分析，設計人員建立相應模型實現對各項功能的分析、調試，綜合多種因素，最終確定三維空間規劃實際情況。

3.4在綠色設計中的應用

綠色設計是目前建筑設計活動當中所提倡的理念，也符合目前消費者所追求的低碳消費，而綠色設計的難度也是比較高的，設計過程當中的影響因素也比較多。在設計活動當中，設計者可以充分利用BIM技術，對建筑物的節能性能進行全方面的研究和開采，尤其是在建筑物采光、通風以及日照等方面，在這個過程當中必須要結合人體對于環境舒適度的數據，要從人體最佳體驗感出發。比如在屋頂設計活動當中，可以充分利用保溫、蓄熱系數比較大、隔熱效果明顯的材料，在冬季提高室內的溫度，在夏季可以很好的隔離外界的熱度。通過提高建筑物這方面的信賴，讓人體減少對各種電氣設備的依賴。綠色設計是未來設計領域當中必然的發展趨勢，因此，設計者應該不斷深入這方面的研究，從保護自然環境的角度出發。

3.5建筑結構協調分析

為確保建筑結構設計符合實際施工條件，并可以與建筑結構設計以外的其他工程項目良好配合，在開展建筑結構設計工作時，必須加強建筑結構協調分析。為此，需要利用BIM技術，以建筑工程的相關數據為依據，構建施工項目模型，并把建筑結構的數據信息導入模型中，對建筑項目模型進行更新，判斷建筑結構是否會對土木施工、水電暖施工、裝飾施工等造成阻礙，并提出優化建議，從而使建筑結構設計更加合理。此外，為提升BIM技術的使用效果，在應用BIM技術對具體的建筑項目進行協調分析時，應做到如下兩點：一是對于不同地區的建筑結構設計要選擇合適的軟件來開展建筑項目模型設計，從而保障數據模型的有效性;二是根據建筑項目的實際情況構建合理的數據庫，保障專業設計人員與技術人員可進行良好的交流、溝通。

結語：

綜上所述，人們對建筑質量、舒適性的要求越來越高。建筑結構設計過程中應用BIM技術能夠提升設計質量，實現建筑行業數字化、信息化發展。設計人員需要充分了解BIM技術，關注建筑結構設計過程中BIM技術應用的關鍵，促進BIM技術在建筑結構設計領域中獲得更多、更深入的應用，保證建筑設計工作的整體性，同時具有更高的科學性、藝術性。

參考文獻：

[1]王棟磊.建筑結構設計中BIM技術的應用探析[J].城市建設理論研究（電子版），2019（1）：65.