探析BIM技術在建筑結構設計中應用

王思蓉

Equipment technology 裝備技術

探析BIM技術在建筑結構設計中應用

王思蓉

（陽光學院，福建 福州 350000）

在建筑工程項目施工過程中，建筑結構設計的合理性和科學性直接關系著整個建筑工程的質量和安全性能。隨著現代化技術水平的不斷發展和應用普及，BIM作為一種現代化的手段開始在建筑設計中應用普及開來，并取得了很好的應用效果。借助BIM技術的應用，建筑結構設計過程不僅可以實現數據的共享，同時可以借助可視化的數字模型，實現對建筑結構的模擬分析，對于建筑結構設計水平的提升起到了重要的促進作用。本文立足建筑工程設計工作實踐，圍繞BIM技術在建筑結構設計中的應用進行了具體的探討。

BIM技術；結構設計；應用分析

0 引言

在當前的建筑設計行業領域，BIM的產品正在伴隨著BIM技術的發展不斷地完善，在建筑設計中的應用優勢也更加的突出。在實際工作應用過程中，BIM技術可以實現不同專業、不同部門和不同設計人員之間的數據信息共享，同時借助信息技術的支持，將建筑設計以直觀化的形態展示出來，便于設計人員以及施工單位更加直觀地對建筑結構細節問題進行分析，從而達到提升建筑結構設計和施工質量的目的。

1 BIM技術概述及其主要功能

現代建筑工程項目是一項復雜的建筑工程綜合體，它涉及到多個環節不同施工內容，同時在建筑工程施工過程中根據不同的施工項目存在多個施工參與者進行參與，這一工程實際情況使得建筑工程造價管理工作在信息處理上變得復雜起來。BIM技術的核心在于信息處理，它是一種以計算機技術和信息技術為基礎的可視化建筑信息模型，通過利用統計學、幾何學、建筑工程學等多種學科技術將建筑工程整體信息、施工操作工序、施工技術等多方面因素進行集中整合處理，并以數字模型的形式呈現出來，便于為相關建筑工程設計及施工管理人員提供清晰、準確的數據參考。在實際建筑結構設計過程中，BIM技術的主要功能大致分為以下幾個層面的內容：

一是設計圖紙可修改功能。基于BIM技術應用下的建筑結構圖紙，其所有的設計信息都是在建筑模型基礎之上生成得出的。通過這種形式設計出來的結構圖紙，在后期應用過程中在出現修改的情況時，設計人員只需要根據實際需要對某一數據信息進行修改，基于BIM技術下的整體圖紙設計系統就會根據數據的變更自主的完善其他數據參數的匹配和修正，因此能夠大大降低設計人員的圖紙修改和數據修正工作量，從而有效降低工作負擔。除了數據信息的自動修改，基于BIM技術應用下的圖紙設計也具有自動修改的功能，其在減少設計人員工作量方面有著積極的促進作用，有助于設計人員將精力更好的兼顧把控全局和細部優化，通過BIM技術的自動數據比對和修正功能，得出最優的設計數據及方案，從而為后期施工質量的提升奠定良好的基礎。

二是設計數據信息化功能。BIM技術是一種基于現代化信息技術的應用工具，其核心內容就是信息。相較于傳統形式的建筑結構設計過程，BIM技術背景下的工程設計具有可攜帶信息的特點?；谶@種應用的背景，可以將BIM技術模型作為建筑工程設計的數據庫使用，在建筑結構設計過程中的所需信息都可以從此數據庫中進行查詢，借助各種數據之間的有效關聯，還可以獲取最佳配置的數據信息。因此，在設計實踐的應用過程中，設計人員在需要調取某一方面的數據信息時只需要點擊特定的點，就可以獲知全面的信息內容，大大提高了信息的獲取效率，同時也能夠迅速掌握相關的關聯信息，提高獲取信息的全面性。這種工作模式下的建筑結構設計過程可以幫助設計人員在最短的時間內獲取系統的數據信息，有效避免了由于人工記錄和輸出數據時存在誤差的情況，從而有效提升建筑設計的準確性和可靠性。

三是工程結構設計一體化功能。基于BIM技術設計下的建筑工程結構模型，不僅可以直觀的體現出建筑工程的外觀特征，同時可以借助信息化技術的支持，將工程項目中的光源、熱能傳導以及相關材質信息的屬性等內容具體的表現出來，便于相關設計和施工人員對工程項目的相關綜合信息進行科學全面的掌握。BIM技術下的建筑模型是一種將建筑工程相關的各種信息進行綜合匯總表現的設計過程，它不僅可以從建筑設計需要的角度對建筑結構的安全性進行科學的評估，同時可以從舒適性、光源以建筑節能等各個角度對建筑設計進行綜合性的評估，從而達到提升建筑結構設計優化的目的。與此同時，BIM不僅具備CAD設計的基礎功能，同時可以通過技術渲染完成建筑模型整體的渲染過程，借助設計軟件系統的分析和處理功能，實現建筑結構設計出圖、計算以及整體渲染的一體化目標。

四是工程模型三維化功能。BIM技術在建筑工程結構設計中的應用主要是其三維技術的應用。在實際設計過程中，通過BIM技術設計的建筑模型的直觀呈現，建筑結構設計人員可以直觀地觀察建筑工程各部位之間的關系，從而有效地避免建筑工程管道、墻體以及其他建筑結構之間的沖突問題，避免后期施工造成不可逆的影響。除此之外，借助BIM技術的三維化功能，設計人員還可以更加深入的分析工程設計方案的合理性和科學性，最大化降低施工困難等問題，從而提升整體建筑結構設計水平。

2 BIM技術在建筑結構設計中的應用探析

建筑工程結構設計作為一項系統的作業內容，在實際工作過程中會產生大量的數據信息，這些數據資料的科學劃分整合是建筑工程設計人員最為關心的問題之一。BIM技術的應用可以將這一問題進行科學的解決，針對建筑工程結構設計中產生的大量數據信息進行有效的存儲。與此同時，在BIM技術的施工圖紙和模型中，一旦某一數據信息發生變更，其設計系統會自動的矯正和修改相關數據參數，實現對建筑工程下一步施工目標的調整，進而全面展示信息修改對實際建筑工程造成的可能影響。BIM技術在建筑工程設計中的應用可以優化傳統設計流程，提高建筑結構設計的科學性和準確性，為后期建筑工程施工活動的順利展開奠定堅實的基礎。

2.1 BIM技術在實現結構設計可視化中的應用

BIM技術是一種基于現代化信息技術背景下建筑設計應用，依據自身信息化的程序設計在實踐應用過程中將建筑結構的構件通過三維模型的方式直觀的展示給用戶群體，從而有效提升建筑設計信息的傳遞質量。在傳統的建筑結構設計過程中都是通過CAD軟件進行相關結構圖紙的繪制工作，這種工作模式下的建筑結構設計過程很難直觀的將建筑結構信息呈現出來，在一定程度上阻礙著用戶獲取信息的效率。而基于BIM技術應用下的建筑結構設計在初期階段就是通過建立三維實體結構模型進行設計，借助直觀的建筑結構呈現，可以幫助不同用戶從不同角度獲取建筑結構的相關信息，對建筑構件的基本信息和功能布局有一個全面的了解。在大型建筑結構的設計過程中，設計人員會通過動態演示的方式，幫助用戶直觀的對建筑結構各部位信息進行觀測，便于設計人員選擇出最佳設計方案，并及時的發現結構設計中存在的問題，從而不斷優化和提升結構設計的科學性和合理性。

2.2 BIM技術在建筑結構參數設計中的應用

基于BIM技術應用下的建筑模型自身就是一個包含所有設計元素及信息的數據庫，依托先進的信息技術支撐，建筑結構的模型設計中各項數據參數都是緊密相連的，且具有自動關聯和修正的功能。在設計應用過程中，設計人員可以通過該數據庫中的信息資源實現對建筑工程結構模型的構建工作，同時在設計過程中對不同的參數進行相應的調整，從而確保BIM系統在建筑工程結構設計過程中可以及時的更新數據庫信息。BIM技術在建筑工程結構設計中的最突出優勢在于其可以實現高質量、高安全性和可靠性的設計信息錄入和輸出功能，科學化匹配對應的數據信息，這對于提高建筑結構設計的質量有著重要的促進作用。

2.3 BIM技術在建筑構件設計中的應用

在建筑工程的結構設計過程中，樓梯、墻體以及柱子等部位都是結構設計的重要組成部分，在建筑結構的設計過程中需要相關設計人員對整體結構中的具體構件進行科學的設計。針對現澆混凝土的工程結構，在實際設計過程中需要設計人員對建筑工程中的管線走向以及建筑物的基本功能要求進行全面的考慮，科學預防各建筑結構之間的沖突問題；而在預制裝配式建筑設計過程中，設計人員還需要綜合考慮各預制部件之間的節點和連接關系?；诖?，在設計環節工作人員可以利用BIM技術對其平面圖紙進行有效的轉換，能夠及時發現具體結構在整體設計中可能存在的問題，從而科學優化設計工作，最終使建筑工程結構達到相關建筑標準設計要求。

2.4 BIM技術在鋼結構設計中的應用

隨著我國建筑工程項目的不斷增加和發展，各種現代化新型的建筑材料和結構模型也迎來了全新的突破，尤其是鋼結構，在大跨度及大空間建筑場景中應用也逐步的增多，許多復雜的結構都采用了鋼結構加以實現?；诖?，BIM技術也有助于相關設計人員對鋼結構設計進行建模處理，輔助解決實際施工過程中可能出現的連接問題和應用問題。例如，針對鋼結構設計中的加強件問題，需要設計人員先對工程結構進行整體設計，然后在此基礎上對加強件在工程項目中的具體應用進行建模分析，借助BIM技術的應用對整個過程進行還原和控制，從而更加直觀的凸顯出鋼結構加強件的作用和效果。除此之外，針對鋼結構施工過程中的連接問題，設計人員首先可以對鋼結構各部位之間的連接參數進行分析，然后在實際工程操作過程中借助BIM技術的應用對連接方式進行具體設計，從而獲得最優的設計成果。在傳統的鋼結構分析過程中往往需要投入較多的人力資源，需要經過相對較長的分析周期才能夠得到相應的結果，借助BIM技術的應用能夠對建筑工程設計中的缺陷和不合理問題進行科學的優化和調整，從而帶動整個建筑結構設計質量的提升。

2.5 BIM技術在建筑結構設計中的應用難點

BIM技術在建筑工程結構設計中的應用主要是通過系統將所需要的模型發送到分析軟件中去，然后利用特定的算法將建筑結構的設計信息進行計算，同時根據設計人員輸入的相關指令生成動態的圖紙和結構模型。在這一過程中，為了能夠有效提升結構設計的準確性和合理性，需要相關設計人員對模型空間整體的真實性和BIM系統的物理建模能力進行綜合的考慮。建筑結構的安全性是整個設計過程中首要考慮因素，由于建筑工程設計包含的內容范圍較廣，加上施工材料自身力學特征、荷載組合等內容都會對整體結構的安全性造成影響，因此在BIM設計應用過程中設計人員需要面對各種復雜的數據參數。除此之外，由于BIM模型的本質是物理模型、建筑結構分析模型以及施工圖文的完全數據模型，在實際設計過程中只有采用完全符合標準或者相對較為簡單結構構件才能實現上述多種數據模型之間的雙向對接，一旦建筑結構的構建在整體設上沒有達到相關規范要求，勢必會導致其計算過程中出現數據丟失的情況。基于此，在BIM技術的實踐應用過程中需要設計人員密切關注這一問題，不斷優化物理模型和結構分析模型之間的雙向對接問題，促進整體建筑結構設計質量的提升。

3 總結

在建筑工程的結構設計過程中應用BIM技術對于提升整體設計質量有著重要的促進作用。就當前我國建筑工程設計應用情況分析，BIM仍舊有很大的提升和創新空間。相關設計人員要在傳統設計經驗的基礎上，加強融合BIM技術應用的實踐，充分發揮BIM技術的應用優勢，促使我國建筑設計水平再上新的臺階。

[1]潘平. BIM技術在建筑結構設計中的應用與研究[D]. 華中科技大學, 2013.

[2]李軾, 王科亮, 劉媛. 探析建筑結構設計中BIM技術的應用[J]. 江西建材, 2015(03):40.

[3]龍輝元. 淺談BIM技術在結構設計中的應用[J]. 建筑結構, 2010(05):16-19.

K928

A

1007-6344（2021）01-0043-02