BIM 技術在建筑工程結構設計中的應用研究

王立

摘? 要：建筑是一項統合了土木結構、電氣系統、給排水系統等多重結構的綜合體，而在建筑結構設計工作中積極運用新型信息技術不僅能夠有效提升建筑各專業設計與結構設計的協調性，同時還能夠為結構設計的優化提供更大便利。BIM技術平臺能夠在前期決策、設計及后期施工中通過動態展示對結構設計的特點進行剖析，因此受到建筑同仁的認可。

關鍵詞：BIM技術;建筑工程;結構設計;應用

1BIM技術的定義

BIM技術是依托計算機與信息技術為基礎的軟件系統，該系統主要應用于建筑工程設計，也被稱之為建筑信息模型。通過該系統自身所攜帶的三維模型創建以及可視化系統，實現了對建筑結構所涉及的各類數據和信息進行收集然后應用在三維模型創建的過程中，使得數據與模型中的各個參數進行對應，在進行建筑工程設計時能夠更加高效的對設計圖紙進行優化和完善，通過可視化系統能夠實時的對三維模型的數據進行調整，一方面是施工設計圖紙更加完善;另一方面也降低了建筑工程的整體成本。

2結構專業運用BIM技術的特點

在進行全過程設計的時候，可以合理的使用BIM技術，通過協同設計來整合不同專業的專業設計內容，讓BIM正向設計流程能夠更加完整、更加科學。BIM設計流程可以與很多專業要求相匹配，實際應用時BIM作用在結構專業中有以下幾個主要特點：第一，可以建立計算分析模型，讓建筑信息模型有更好的應用價值，另外還能增加專業工作量，提高模型一致性，讓模型信息更加豐富;第二，可以使用平法標注來表達施工圖紙，平法標注會以平面的方式表達配件標高尺寸這一系列的信息，BIM設計則可以把相應的設計信息投射到三維模型中，通過軟件處理后可以實現本土化應用;第三，結構專業包含配筋信息，BIM技術難以完成鋼筋建模;第四，建立好計算模型后可以做結構專業的施工圖，但是一旦需要更改，就要做大量的計算、改動，才能讓施工圖得到相應的修正，成本浪費比較大，無法靈活修改。

3BIM技術在建筑工程結構設計中的應用

3.1建筑結構和場地環境分析

企業在對建筑的結構進行設計的過程中應遵循一定的原則，其中的原則主要體現在安全性和穩定性兩個方面，目的是滿足人們對于房屋建筑安全性的需求。在建筑結構設計時利用BIM技術衡量建筑結構的合理性，能有效提高建筑的穩定性和安全性。同時，利用BIM技術對建筑工程施工地周圍的地形進行分析，對比先前設計的建筑結構方案，能找到雙方在某個設計點出現的屬性沖突，并以此優化設計方案。企業有條件的情況下也可以將施工工地周圍的地質結構、地質情況等信息輸入BIM系統，利用BIM系統綜合分析施工條件、地質影響、氣候影響等客觀因素，用長遠的眼光看待建筑結構設計和施工場地環境之間的內在聯系，確保在施工過程中不出現意外，保障施工的安全和效率。除此之外，BIM技術也可以分析項目對于環境的總體影響，將項目對施工工地周邊的生態環境污染降到最低。

3.2結構可視化設計

BIM技術的三維技術能將各種抽象的設計信息匯總并生成較為具體的三維圖像數據。這種三維圖像能為建筑結構設計人員全方位展示設計成果，將各種細節問題放大。如設計人員可以對建筑構件的大小、方位以及采用的材料進行追溯，并對發現的問題進行綜合性分析。同時，BIM可視化的技術特點也能讓設計師用肉眼觀察建筑結構設計中可能存在的漏洞，利用BIM技術觀察建筑結構的總體結構布局，使設計師在進行結構設計時更加富有張力，幫助設計師更好地發揮自己的實力。

同時，可視化特點能夠更好地確保制定出的結構設計方案更加符合實際情況，能在發現不合理的因素后快速對問題原因進行調查，并對設計中不合理的部分進行及時補救。由此可見，BIM技術在建筑結構可視化中發揮著巨大作用，利用BIM技術進行建筑結構設計，不僅能提升設計效率，也能規避大量設計風險，提高設計總體質量。

3.3準確計算結構設計參數

設計人員在對建筑結構進行設計的過程中往往涉及大量的數據計算和數據分析，BIM技術能將各種相互關聯的數據進行串聯，并主動提醒設計者哪些設計的數據存在異常，幫助建筑結構設計者找到設計中存在的問題。為了提升設計的質量，建筑結構設計人員可以利用BIM技術對數據進行宏觀聯動更新，避免在人為修改設計內容過程中造成修改誤差，更大程度上保證工程設計的內容和設計要求一致。

建筑結構設計人員可以通過建立BIM5D關聯數據庫，準確快速計算工程量，提升施工預算的精度與效率，將BIM應用在算量中。對于建筑結構設計而言，為保障設計成果的最終質量，設計人員可以采用BIM技術對要計算的數據進行變量控制，對各種不同的數據按照設計要求進行梳理，以增強結構設計的合理性。以預制結構為例，為了避免設計結果和后期施工過程中發生建筑結構變形和結構裂痕，應對預制材料各方面的物理數據進行科學計算，預測形變量的范圍，從而滿足各種設計要求。

3.4優化房屋建筑形體結構

建筑結構的設計優化不僅僅是對房屋的結構進行優化，同時也要對建筑的外形形體進行合理化設計，從而達到更高層次的設計要求。就此而言，BIM技術能在對建筑結構優化設計的同時提高建筑的穩定性和安全性，并根據要求對建筑的布局、外觀進行合理化設計指導，確保建筑外形既符合當下人們對建筑審美的要求，又能通過建筑的外形對房屋結構設計進行補充。設計人員可以利用BIM技術科學地調整建筑內部的創新設計，在原有結構優化的基礎上對建筑內部的布局和形狀進行調整，提高設計完整性。設計人員還可利用BIM技術收集建筑選址、建筑布局、周邊環境、氣象條件等綜合信息，讓設計人員通過這些信息重視建筑外形對整體結構設計的影響，利用建筑的外形解決一些結構設計中存在的問題和困難。同時，BIM技術也能對一些特殊結構進行設計調整，如對連續性結構以及桿系結構BIM優化設計，保障其發揮設計預想功能的同時不破壞房屋外形的美觀性，增強房屋外觀和結構設計之間的緊密性。

3.5實現建筑節能設計

建筑節能設計主要有室內采光設計、室內通風設計等方面，在建筑節能設計的過程中，通過BIM技術的有效應用，可以更加清晰地掌握信息數據庫，同時也能呈現出可視化的動態設計圖，利用BIM技術實現建筑與自然環境的有機結合，充分利用自然采光環境優化建筑物的采光，實現建筑物在采光方面的節能效果。另外，建筑物會受到本身的建筑結構、所處環境以及建筑物朝向等因素影響室內的通風設計，而若在設計過程中應用BIM技術進行模擬，可以對影響建筑物室內通風設計的因素進行充分的掌握和分析，建筑設計人員將周邊環境數據通過BIM技術輸入系統數據信息庫，然后再根據當地的自然環境狀況，如日照、氣候等環境的分析，從而設置出建筑參數值，結合數據對建筑設計進行分析調整，使得建筑物周邊環境得到有效的利用，以最優質的設計結構與設計比例實現建筑無采光節能設計，并有效提升建筑工程結構設計質量與水平。

4結束語

總之，在我國建筑工程結構設計工作中，由于結構有一些個性化需求，結構設計的難度也非常大，加上相關功能系統的安裝協調需要也就要求建筑結構設計者不斷提升自身能力，優化信息統籌效果。而采用BIM技術可以對結構設計的諸多信息進行可視化體現，與當前建筑結構設計發展方向契合。但是我們也要看到BIM技術平臺在應用的過程中還有很多細節需要與我國國情融合，尤其要符合我國建筑結構設計需要，這也是未來我國信息與建筑技術人才的努力方向。

參考文獻

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