試析BIM技術在建筑結構設計中的應用

閆帥

（山西中方森特建筑工程設計研究院，山西太原 030006）

近年來，我國經(jīng)濟科技均取得了長足的進步，建筑行業(yè)也隨之發(fā)展，BIM技術應用于建筑工程中極大地轉變了傳統(tǒng)建筑建造及運營模式。BIM技術具有可視化、參數(shù)化和信息化管理等諸多優(yōu)勢，采用仿真手段對工程進行全面細致的管理，顯著提高了工程設計的整體水平。

1 BIM技術概述

BIM技術即建筑信息模型技術，在工程建設中可利用數(shù)字技術做好信息的整合工作，建立不同形式的數(shù)據(jù)模型，降低工程作業(yè)的難度，如圖1所示。BIM技術能夠高度融合工程設計、施工、運營和維護等不同環(huán)節(jié)的知識內容，也可基于數(shù)字化技術呈現(xiàn)數(shù)據(jù)模型，處理重要的工程信息。BIM技術的性能優(yōu)勢十分明顯，可顯著提高建筑結構設計水平，降低資金成本的損耗。故而該技術在建筑工程設計中也扮演著重要角色。

圖1 BIM技術在建筑結構設計中的應用

2 BlM技術在建筑結構設計中的功能

2.1 模型集成

BIM技術能夠對工程設計中產(chǎn)生的不同類型數(shù)據(jù)開展量化處理，在整合結果信息的基礎上，創(chuàng)建結構設計信息化模型。BIM模型應用于模型集成能夠準確模擬和展示建筑結構當中不同組件的位置、空間信息和不同構件間的聯(lián)系，也可清晰明確地展示墻面、梁柱等重要構件。該項技術能準確地展示建筑機構的特點。可以說，應用BIM技術能夠生動直觀地展現(xiàn)設計理念和設計結果。設計者在工作中需要充分利用BIM技術的特征和優(yōu)勢，全面了解建筑結構，保障設計方案的可行性，防止設計失誤對工程進度和施工質量帶來不利影響。

2.2 參數(shù)編輯整合

建立建筑模型數(shù)據(jù)庫是BIM技術應用的關鍵，可對多項參數(shù)開展量化處理，以此創(chuàng)建筑數(shù)據(jù)庫模型。故而BIM技術在建筑結構設計中以參數(shù)整合與編輯為重點。BIM技術在參數(shù)編輯和整合時，需保證其所建立的模型與實際建筑結構一一對應，從而增強模型使用的效果，提高工程設計水平，推動后續(xù)建設的順利開展。

2.3 數(shù)據(jù)信息共享

建筑結構設計中，需要使用多種類型的信息數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的設計軟件的信息共享及信息交換也存在明顯的不足。應用BIM技術能夠及時解決傳統(tǒng)模式中出現(xiàn)的各類問題。設計人員合理利用BIM技術，可將信息數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫之中。查閱者僅需訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息，便可獲取結構設計中的數(shù)據(jù)信息。在結構設計階段，設計人員也可參考其他設計人員數(shù)據(jù)庫中的設計成果，尋找設計靈感，合理調整現(xiàn)有的設計方案，以此加強設計方案的科學性與合理性?，F(xiàn)階段，互聯(lián)網(wǎng)技術日益完善，大數(shù)據(jù)和云計算技術的出現(xiàn)也為BIM技術在信息管理中的應用提供了良好的條件。BIM技術的信息數(shù)據(jù)共享功能可有效提高建筑結構設計效率，加強整體作業(yè)的規(guī)范性。

3 建筑結構設計中BIM技術的應用

3.1 建筑場地分析中的應用

建筑結構設計是一項較為復雜的工作，不僅需要對建筑結構進行綜合考量和規(guī)劃處理，還需要考慮到建筑所在區(qū)域的地質環(huán)境特征，保證建筑結構設計后的安全性和可靠性。BIM技術不僅可以深度探究建筑主體結構的合理性，還有助于進行建筑工程現(xiàn)場的水文、地質等自然條件的全面分析。BIM技術的應用可借助動態(tài)數(shù)字信息分析既定環(huán)境中結構的應力概況。再者，BIM技術與GPS技術的融合應用，能夠生動展現(xiàn)建筑工程的整體情況，做好場地深度分析，以此提高建筑結構選型的科學性與合理性。除此之外，在建筑結構設計中融入BIM技術，也可充分考慮工程現(xiàn)場的地理、水文、氣候概況，確保建設工作的順利進行，提高建筑結構的穩(wěn)定性和安全性。

3.2 創(chuàng)建結構模型中的應用

BIM在建筑結構設計中的應用，能夠通過立體模型的構建將建筑梁、柱、樓梯等結構信息直觀展現(xiàn)出來，明確結構間的關系，推進建設活動的順利進行，如圖2所示。準確描述模型中的梁、柱和樓梯信息，促進后續(xù)建設工作的有序發(fā)展。如墻體構件設計，可先通過BIM進行墻體模型的構建，之后錄入構件的信息資料，分析其余墻體結構間的關聯(lián)性，確定構件是否與墻體設計中預留的結構空間相符合，之后通過BIM技術模擬，進行構件安裝，查看與墻體間的聯(lián)系性，確定構件的設計質量。

圖2 創(chuàng)建結構模型中的應用

3.2.1 構建部分結構模型

利用BIM進行部分模型的建立需要對材料、尺寸、成本等信息進行錄入?，F(xiàn)階段，BIM模型可全方位滿足不同構件屬性的要求。例如，墻體中對墻體關聯(lián)關系的認定中，BIM模型結構的材料層較多，墻體是建筑中尤為重要的構件，且構成尤為復雜，如結構層、隔熱層、墻面磚和外墻面磚等，為保障關聯(lián)性，要確定材料屬性和性質，之后在進行集合、分層及使用實體的定義，提升材料與實體間的關聯(lián)性，保證設計后墻體與墻體材料間的合理性。

3.2.2 創(chuàng)建關聯(lián)結構模型中的應用

關聯(lián)模型能夠幫助工作人員掌握個體間的關聯(lián)，所以需要借助BIM技術，進行模型間的創(chuàng)立，在通過數(shù)據(jù)參數(shù)的分析，實現(xiàn)模型間關聯(lián)性的構建，如非對稱性聯(lián)系，主要指兩個實體間的關系，該關系也稱主從關系。在該關系模式下，如設計人員修改主實體，則建筑實體也會隨之發(fā)生較大的變化，但是對主實體基本無影響。墻體和洞口設計中，墻體是主實體，洞口則是主體。洞口與墻體間存在相互依賴的關系。如刪除墻體，則需同時拆除洞口，而拆除洞口時，則不能拆除墻體。而對二者關系的影響主要是切斷了二者的聯(lián)系。

因此，要做好洞口與墻體間關聯(lián)處理，以對稱關聯(lián)和非對稱關聯(lián)的方式，實現(xiàn)實體間的有效連接，這樣在后續(xù)操作中，一個實體發(fā)生改變，關聯(lián)的實體也會跟著改變，進而減少實際作業(yè)中偏差產(chǎn)生，提高建筑結構的設計質量。如梁和柱結構，可通過構件實現(xiàn)關聯(lián)處理，基于對稱原理要求下，在調整柱結構時，保證梁結構的變動性。

3.3 建筑結構性能分析的應用

建筑結構設計中應增強建筑美觀性、抗震性特征，提高建筑結構穩(wěn)固性、安全性，減少不良因素影響，保證建筑質量。建筑結構性能分析的周期較長，需要投入大量的人力和物力，而且分析中無法解決具體的問題，隨意性和主觀性較強。合理利用BIM技術，則可有效改進工程設計水平，減少分析誤差，可在發(fā)現(xiàn)問題是及時做出自動調整和修正。

3.4 建筑設計多專業(yè)協(xié)同中的應用

BIM技術應用在建筑結構設計中，需要多個專業(yè)的共同協(xié)作。具體來說，在結構設計期間，設計人員需要做好專業(yè)數(shù)據(jù)信息交流、匯總和處理工作，這可顯著提高建筑結構設計的效率。工作中，BIM技術在信息交流與共享方面發(fā)揮著十分重要的作用。BIM技術需要應用中間數(shù)據(jù)，分享建筑模型搭建中涉及的多種幾何數(shù)據(jù)。此外，該技術也可以數(shù)據(jù)庫為基礎，實現(xiàn)信息資源的共享，高度融合土建、裝飾等多個專業(yè)的信息，基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理模型，實現(xiàn)信息整合、分析和處理，加強信息整合的規(guī)范性，全面展現(xiàn)信息共享的優(yōu)勢。

4 結束語

如今，城市化建設進程日益加快，這推動了建筑行業(yè)的快速前行。建筑工程建設中務必高度重視建筑結構設計工作，一方面要充分體現(xiàn)現(xiàn)代建筑設計技術，另一方面也需提倡城市建設文明施工。將BIM技術應用于建筑結構設計，能夠為設計人員打造清晰、直觀的建筑模型，精準計算工程涉及的各類數(shù)據(jù)信息，為結構設計工作帶來助力，從而提高整體建筑建設水平，維護結構的穩(wěn)定性。