探析建筑結構設計中BIM技術的應用

■董濟豪 ■四川綿陽創藝建筑設計研究有限公司，四川 綿陽 621000

隨著經濟的快速發展和科技的不斷進步，BIM技術越來越完善，BIM技術在工程界應用越來越廣泛，BIM技術能實現不同專業、不同部門的數據共享，在建筑工程中，工程師、建筑師、設計人員、業主等不同用戶能共享同一個數字設計信息，使用共同的可視化數字模型，進行建筑結構模擬和分析，從而更加快捷的完成建筑工程施工任務，采用BIM技術能有效的提高建筑工程結構設計質量，為建筑施工提供安全保障。

1 BIM技術的特點

BIM技術是利用數字模型進行建筑結構設計、施工、管理的一種施工方法，其主要特點有信息集成、協同設計、工作傳遞等。

1.1 信息集成

BIM技術的信息集成主要體現設計信息集成和設計過程集成，建筑信息模型是更個建筑工程唯一的信息模型，各種專業的設計信息都要在這個模型中完成，因此，BIM技術具有明顯的信息集成特征，也就是因為這個特點，所有的專業設計人員都可以在這個平臺進行建筑結構設計，從而實現設計過程集成化。建筑信息模型的核心是建立由計算機三維模型組成的數據庫，這個數據庫包含了建筑結構幾何尺寸、空間信息、建筑施工材料、各個建筑構件的性質及連接方式等各種信息，在這個數據庫中，能快速的查找出需要的信息，BIM技術突破了CAD技術的限制，對建筑結構設計有十分重要的作用。

1.2 協同設計

BIM技術構建了一個全新的設計平臺，能為業主、設計、施工建立良好的溝通平臺，根據需求，快速的將需要的信息反應出來，BIM技術能根據不同專業的設計原則，對建筑構件之間的相互影響進行自動檢測，極大的提高了設計團隊的溝通效率，減少了設計時間。

1.3 工作傳遞

BIM技術能將各種工作數據關聯起來，當設計師修改了某項內容后，設計師不需要自己更改連接或者處理圖紙，BIM系統會自動將修改的信息反饋到受影響的構建中，同時BIM技術還能進行模擬施工，工程師不需要為了分析不同的因素，建立多個模型，極大的節省了設計時間，提高了設計效率。

2 BIM技術在建筑結構設計中的應用

2.1 BIM技術在建筑結構設計中的可視化

BIM技術是利用三維模型將真實的建筑構件展示出來，傳統的建筑結構設計中，常采用CAD技術進行施工圖紙繪制，這種方法很難將更多的建筑構件信息表示出來，運用BIM技術在設計階段，構建建筑構件三維實體模型，能直觀的觀察建筑構件，分析建筑結構的功能布局，推斷建筑體量。在大型的建筑工程結構設計中，采用BIM可視化技術，能對建筑結構進行動態演示，對建筑結構的尺寸、相符度進行考察，從而確定最優設計方案，采用BIM技術能快速的檢測出建筑結構設計中存在的漏洞，確保設計質量。

2.2 BIM技術在建筑結構參數設計的應用

在建筑結構信息模型中，整個模型和所有的設計信息都存在同一個數據庫中，所有的設計參數都是相關聯的，設計師可以在這個建筑結構信息模型中，利用參數值和參數關系構建建筑結構形體，同時對不同的參數施加一定的約束，從而保證BIM系統更新維護及時。BIM能實現高質量、安全、可靠的設計信息輸出，有助于數字化工作的開展。

2.3 BIM技術在鋼結構工程建模的應用

鋼結構工程建模的難點在于結構連接及加強件的布置，鋼結構的連接有梁柱連接、梁梁鉸接、梁梁剛接等，在進行連接設計時，根據梁的高度將各個連接件做出來，將連接件參數化可以降低做連接件的工作量，在BIM系統中使用共享參數控制螺栓的數量和間距，只需要調節參數就能形成新的連接件。在繪制加強件和連接件時，只需要將加強件和連接件的大樣畫出來，在施工過程中，對照相應的位置參考大樣就能進行施工。

2.4 BIM技術在建筑結構設計的應用實例

某城市的體育中心是城市運動會的主賽場，該體育中心為特大型體育場館，在建設該項目時有三大難點，一是鋼罩棚網架結構沒有主次桿件之分;二是網架結構彎扭，每個吊裝單元網架安裝時需要附加彎矩;三是鑄鋼節點多、網格單元多、使用設備多。BIM技術具有仿真施工模擬、模型漫游、構件信息查詢、技術交底等功能，在該工程中采用BIM技術建立仿真施工模擬，更加準確有序的對施工進行安排，對各個作業區的工序搭接進行有效的控制，從而快速高效的完成了施工任務。

3 BIM技術在建筑結構設計中的難點

BIM技術的設計方式是將建筑結構模型發送到結構分析軟件中，進行分析計算，然后反饋出設計信息，同時動態的更新施工圖紙和建筑結構模型，BIM技術的基本設計理念是結構分析和施工圖紙相互統一。設計師在構建BIM模型時，要關注模型空間的真實性及物理模型能否自動生成施工圖紙，建筑結構的安全性，是設計的重要環節，由于建筑材料的力學特征、荷載組合、荷載、單元截面特性等各種因素的影響，因此，設計師在構建BIM模型時會因為各種參數變得復雜。

BIM模型是一個完全的數據模型，理論上BIM物理模型、結構分析模型、施工圖文檔是完全能實現雙向無縫鏈接，但在實際工作中，只有BIM物理模型采用結構構件比較簡單或者符合相關標準，才能實現雙向無縫鏈接，如果建筑結構構件比較復雜，在鏈接結構分析模型時，很容易丟失很多數據。因此，運用BIM技術進行建筑結構設計時，物理模型和結構分析模型的雙向無縫鏈接是一大難點。

4 總結

現代建筑工程中，涉及到的專業知識很多，加上現代建筑生命周期長、建設周期短，傳統的CAD技術已經不能滿足建筑工程低消耗、低污染的要求，采用BIM技術能有效的解決這些問題，BIM技術的功能雖然強大，但其上手難度比較大，因此，設計人員要不斷的提高自身的綜合能力，全面掌握BIM技術，在快速高效的完成建筑工程設計任務的同時，確保建筑結構的設計質量，從而保證建筑工程的施工質量。

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