關于建筑結構設計中BIM技術的有效應用

朱康凱

【摘要】隨著我國現代化程度不斷提高，城市化建設進程不斷加快，信息化時代已經到來，人們對于建筑結構設計的合理性產生了更高的要求。BIM 技術作為一種現代信息化技術，將其充分應用到建筑結構設計過程中，能夠有效地實現對建筑施工工程成本質量等方面的控制。BIM 的技術應用到建筑行業中體現出多方面的價值，包括建筑結構設計、成本預算以及施工質量控制等方面。本文主要是針對 BIM 技術在建筑結構設計中的應用進行初步的研究和探討[1]。

【關鍵詞】建筑;結構設計;BIM技術;應用

【中圖分類號】 TU17

【文獻標識碼】A

1、建筑結構設計中存在的普遍問題

目前，建筑結構設計中存在的普遍問題是仍沿用傳統的設計流程和管理模式，受到二維結構設計的較大局限。具體表現為：

1.1 設計方法的局限

傳統建筑結構設計流程和管理，采用二維施工圖繪制方法，其須分別從平面、剖面，進行各個結構、構件間的布置表達與繪制，不僅設計工作量大，設計效率低，還可能因為受主觀因素影響出現設計錯誤。

1.2 設計手段的局限

傳統的設計手段，結構設計與建模計算需要在不同軟件系統中完成，若出現需要修改和調整的地方，需要在結構設計及建模計算中反復切換與修改，降低了設計效率。

1.3 涉及管理問題的局限

傳統的建筑結構設計管理，設計監管不到位，常會導致設計過程中施工圖不按相關標準繪制、忽視自檢校對現象的出現，導致施工圖內容、布局不完善。

2、建筑結構設計中BIM技術的有效應用

2.1 BIM 技術在成本預算和施工材料采購方面的應用

BIM 技術應用到建筑工程中，能夠更好地實現成本預算，體現出建筑結構設計對于各種施工材料、機械設備的有效成本控制。在原本的工程成本預算范圍內，制定出合理的物料采購標準，并通過 3D 模型來體現出施工過程中的各種成本數據，形成自動采購需求。對建筑工程施工現場的各種材料和設備進行良好的管理，減少物料方面的浪費現象，對各種材料進行合理的配置。

2.2 建筑結構模型的可視化應用

在進行一些大型建筑設計或獨特造型建筑設計時，傳統的二維設計方式不能將復雜的或獨特的建筑結構構建準確地表達出來，例如結構的空間位置信息。對此，可以利用 BIM 技術進行三維建模，將復雜的建筑結構或異性的建筑結構，以三維建模的方式體現其空間位置，直觀、準確而真實地將結構構建信息、空間位置及模型展現在設計人員面前，更加真實地反映建筑物的面貌，便于進行多角度、多距離的觀察，然后對建筑構件的功能布局以及構件與構件之間的空間聯系進行更準確的分析，進而判斷建筑設計構建尺寸及空間位置的合理性，優化建筑結構設計方案，提高設計質量，并且可視化的結構模型觀察起來十分方便，易于解讀，大大提高了設計人員的設計效率。

2.3建筑結構模型的參數化應用

在建筑結構模型中，常見的結構構件有基礎、梁、柱、板、墻等，傳統的建筑結構設計，設計人員需要花費大量的時間及精力在這些結構構建的繪制與信息匯總中，使得設計工作量相對較大。而 BIM 技術具有強大的參數化功能，可以進行三維模型及模型相關信息的參數化表達，將二維設計中的點、線、面等元素轉化為三維設計中的梁、柱、板、墻等結構構件，并且應用“族”概念，將重復的結構構件統一結合起來，將同族結構單元的幾何信息、邏輯信息、材料屬性等參數信息包含在同一族內，并且將個體構件的所有特征，構件、構件之間的簡單或復雜關系集中起來，讓數字化的構件模型與現實中真正的構件結構一一對應。在 BIM 軟件中，只需選擇相應的構件族，設置其實例參數，然后根據軸網坐標將其放置到指定位置即可完成該建筑結構的 BIM 模型創建，后續再根據需要搭建主體 BIM 模型，提高設計工作的效率。另外，BIM 技術的參數化功能還可提高設計工作的修改效率。參數化的 BIM模型，其信息均保存在軟件數據庫中，這一參數化的形式數據庫，具有強大的參數修改功能，設計人員提出結構設計時的文字、符號的任何修改時，BIM 數據庫都會隨之改變，然后迅速地在 BIM 模型中表現出相應的變化，保證了 BIM 模型與相關參數數據的協調一致，通俗來說，就是可進行聯動修改提高設計修改的效率。

2.4 BIM 技術在建筑結構設計圖紙設計的具體應用

（1）BIM 技術提高了建筑結構設計圖紙的質量。通過使用 BIM 技術，結合計算機網絡科技，可以將過往的二維圖紙設計實現可視化，以三維圖形的形式呈現在建筑結構設計者的眼前，讓建筑機構設計的各個階段清晰、完整地以數字信息的形式展現出來，為建筑結構設計人員提供大量的有效數據，可以將建筑施工的各個施工點的承載力科學地分析出來，以便于建筑結構設計人員進行實時修改，同時將二維圖紙改良成三維建模的形式，可以讓建筑結構設計方案更加直觀，提高了建筑結構設計人員設計的精準性，同時也為工程結構的整體質量保駕護航。（2）BIM 技術實現了設計方案的虛擬施工。在傳統的建筑結構設計方案中，工程施工可能出現的問題只能在實際施工過程中才可以發現，一旦出現重大的結構問題，將會影響整體的施工進度以及施工質量，造成資源的大量浪費，而使用 BIM技術的建筑結構施工實際，可以實現虛擬施工，顧名思義，就是在實際施工前，通過計算機建模技術，將設計方案在計算機中進行百分百同步虛擬建設，在建設的過程中完全參照設計方案的數據，將會第一時間發現施工過程中出現的結構問題，并及時進行方案的調整與改進，極大地降低了工程施工的建設風險，同時也保障了建筑結構施工的整體質量，有利于我國建筑行業的長遠發展。

結語：

總體來說，我國在 BIM 技術的應用方面已經體現出了良好的效果，但是在實際中仍然存在較大的發展空間，需要相關的專業人員來對其應用進行不斷的優化及分析，提高 BIM 技術在施工建筑結構設計中的應用水平，進一步促進建筑企業的良好發展。

參考文獻：

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