關于建筑結構設計中BIM技術的應用探究

孫寶強

【摘要】當前建筑結構設計中起著核心作用的是BIM技術。二維的平面結構設計相對成熟，但是它的缺點是信息量單一，就像古代的唐詩宋詞一樣享受著歷史的榮耀，但正在慢慢退出世界的舞臺。而BIM技術是將目標建筑物由平面轉化為三維圖形使其更具有立體感，方便工作人員的后續研究和發展。本文主要探究BIM技術的應用以及目前所遇到的難點問題。

【關鍵詞】建筑結構設計;BIM技術;應用探究

1、BIM技術概況

1.1 BIM技術的概念

BIM技術是近幾年新型的建筑結構設計技術，主要是依靠相關的一些網絡技術和軟件來實現的一種高效處理模型的技術[1]。將需要的各種數據及時收集起來，有些可能是動態的信息，將這些信息應用于目標建筑物，并利用網絡技術進行數據分析，成為一種三維的立體結構。對現在的建筑工程起著巨大的作用。簡單來說，BIM技術是運用數據進行建筑結構的設計的一種方法。

1.2 BIM技術的特征

1.2.1信息集成性

BIM技術需要兩個步驟來進行集成。包括結構信息的集成和設計過程的集成。根據資料顯示，由于所需要的專業資料比較多，從而它可以提供很完整的信息構建系統，使得該系統的構建更加豐富和飽滿。建立BIM技術的第一步首先是信息整合，這是一項信息量很大，并且還需要考慮其他的因素，比如空間數據，建筑原料、各建筑的構建設計，這些均需要考慮，因此在這一項工作中對工作人員的要求很高，它需要工作人員擁有專業的知識和素養。

1.2.2信息傳遞性

信息傳遞性是BIM技術較其他技術相對獨特的一點，是它所特有的性質。在實際生活中，我們的數據難免會出現一些要修改的地方，這時系統會自動地將修改的部分傳給下一單元，該系統對各個單元的數據有更好的關聯，并不需要我們自己手動輸入，同時也不需要我們重新更改鏈接，不需要再設計圖紙，為設計師節省了很多時間，避免了設計人員進行操作，大大增強建筑師設計工作的效率。

1.2.3協同設計性

BIM技術搭建了聯系設計、施工、建設方之間的橋梁。技術人員可以運用BIM技術為整體環節的各個部門成立一個全新的設計平臺。可以為業主、設計師、施工人員提供一個交流的平臺，來交流自己的看法和創新點，尋找最合適的解決方法，另一個優點是可以利用該平臺去尋找所需要的信息等，提高了團隊的工作效率和建筑結構設計工作的質量。

2、BIM在結構設計中的應用

2.1實現建筑結構設計的可視化

傳統的建筑結構設計中大多是使用CAD來繪圖[2]，采用這種方法做出的圖形只能看到構筑物的正面、側面以及俯視觀察時的圖形，很難讓人們想象到立體圖形，不能夠向顧客很清楚的說明它的一些細節。為了能夠在最大程度上改善這一現狀，需要相關的設計人員在日常的工作過程中加強BIM技術的應用，促使設計人員更加充分的了解建筑自身結構的性能以及結構部件之間的關系，確保能夠及時的發現建筑設計與實際施工過程中出現的問題，進而促進建筑自身與施工質量的提升。BIM技術是在二維模型的基礎上發展起來的，基于三維模型技術而成的新興技術。可以利用三維模型更加直觀的給顧客視覺上的沖擊，更具有真實感。

2.2 BIM技術在鋼結構建模中的具體應用

鋼結構是目前建筑行業較為常用的一種結構，但是在建筑設計的過程中它面臨著很多結構連接等難題，比如梁柱連接、梁梁鉸接以及梁梁剛接等多種連接形式，需要很準確的測量梁的高度，使各個器件可以連接在一起，這些小細節往往給施工帶來了很大的困難，稍有不慎可能之前所做的工作全都白費了，所以這些小數據至關重要。BIM系統可以利用參數共享，來對螺栓的數量與間距來進行控制。設計人員在設計其他相似的建筑物使也可以舉一反三[3]，只需要改一改參數，就可以形成新的連接件，從而確定加強件和連接件的準確位置，剩下的一些細節設計人員只需要再次畫圖修正一下即可，提高了設計工作人員的工作效率和施工質量。

3、BIM技術應用于建筑結構設計的意義

3.1檢查施工過程中的碰撞

在施工的過程中建筑工程的設計具有很強的復雜性，設計人員和施工人員無法特別詳細、充分的考慮到各種形形色色的因素，同時面對不同的人群不同的客戶，設計人員在設計圖紙時遇到問題可能來不及及時解決，在實際的施工過程中也會出現部分碰撞問題，需要施工人員重新考慮該怎么行動會比較好，并且會不斷地進行嘗試，BIM技術的出現可以加強在該方面的應用，可以及時的在該系統中得到檢查，最大限度的保證施工過程少發生碰撞，避免發生無意義的資源浪費。

3.2滿足現代建筑設計的需求

時代在發展，如今大家除了在建筑上需要實用以外，還希望建筑外形可以更加美觀、環保、和諧。而BIM技術的應用向大家展示的三維的立體式結構模型，可以對細節的把握更加完善，完全滿足了人們需求的設計方案，推動了巨大的發展[4]。

3.3強化建筑項目施工的協同效率

在沒有BIM技術之前，建筑工程的施工是十分麻煩和復雜的一件事。因為圖紙是設計人員在理想的情況下設計的，但是在實際施工的過程中，施工人員可能面對各種各樣的突發情況，具有不可避免性和協調性。當BIM技術出現后，大家可以通過信息共享的方式，將自己遇到的難題一塊解決，這樣可以充分減少浪費，加強團隊的協同性。

4、BIM技術在建筑機構設計中的難點

難點之一在于：充分的考慮模型空間的真實性。因為運用BIM系統的過程是：先將模型發到需要分析的軟件中，在結構分析軟件中需要利用算法將我們采集的建筑結構信息給換一種方式呈現出來，然后通過用戶的指令將其形成動態的圖形和結構模型，這個過程看似簡單，但需要設計人員充分考慮通過BIM系統是否可以自動地生成圖紙。其二難點在于：建筑結構地安全性和參數復雜性均要考慮，由于建筑施工材料自身力學特征、荷載組合、荷載以及單元截面特性等多種因素會對結構性能產生影響，所以設計人員在使用BIM模型進行分析過程中往往需要面對各項復雜參數。其三難點在于：該模型的使用原理實際上通過物理模型和建筑結構分析模型以及施工圖文檔的完整數據模型這幾種模型所形成的大致框架。在使用時應該要完全符合該模型的特點。所以在設計時，一般只有采用較為簡單的模型或者完全符合標準的結構構件才可以實行下去，保證接下來的操作可以流利無縫銜接。相反如果建筑結構的構件無法達到該設計的要求，反而會使大量的數據丟失，如果建筑結構地構件十分復雜同樣也達不到預期的效果。因此，現代建筑結構設計中設計人員要高度關注這一問題，爭取在不久的將來，在該問題上有很重大的突破有效實現物理模型與結構分析模型之間的完美契合。

結語：

BIM技術是基于參數構建的建筑設計體系，是后續建筑設計乃至整體建筑行業的主要發展方向之一。在具體總結了BIM技術的相關特征基礎上，對其在建筑結構設計中的應用進行分析，并且了解到BIM技術在建筑設計行業所具有的意義，最后從其應用過程中存在的難點與問題入手，提出了三個方面的優化對策與注意要點。希望能夠為今后的相關建筑設計提供必要的理論基礎，貢獻一份力量。

參考文獻：

[1]霍延超.房屋建筑結構設計中優化技術應用探討[J].工程與建設，2019，33（02）：214-215.

[2]老浩寅，姬爽.模塊化建筑的結構設計與BIM技術應用研究[J].中國住宅設施，2019（03）：33-34.

[3]柴紅杰.探析房屋建筑結構設計中優化技術的應用[J].中國住宅設施，2019（02）：6-7.