探析建筑結構設計中BIM技術的應用

易靖

（湖南順天建設集團）

探析建筑結構設計中BIM技術的應用

易靖

（湖南順天建設集團）

建筑結構設計關系到其建設質量，建筑產品的生產周期、影響范圍廣和生產規模大，因此，建筑結構設計會對建筑的最終產品質量造成比較大的影響。作為設計單位，為了提高建筑的設計質量，可引用BIM技術，提高其設計水平，保證建筑設計的安全性、穩定性，滿足當前用戶的多元化要求。本文對建筑結構設計中BIM技術的引用進行深入分析，供相關人士參考。

建筑結構設計；BIM技術；具體應用

1 引言

當前BIM的軟件產品會受到BIM技術的影響，相關的設計思想和應用不斷完善和提高，實現了不同專業之間的信息交流與溝通，對于工程建設中的專業合作和調度十分有利，對于建筑結構設計來說，BIM技術的應用，可以有效分析不同用戶的多元化需求，并進行工程選址、模型建立等工作，幫助設計師了解設計方案的合理性。BIM技術的可視化數字模型還可以幫助用戶進行建筑結構的模擬和分析，便于施工單位更好地了解設計師的意圖和想法，提高了建筑產品結構設計的整體質量和生產效率。

2 BIM技術的特點

所謂BIM，是指建筑信息模型，該技術隨著數字化技術的發展不斷成熟趨于完善，當前BIM技術已經被運用于各個項目的運作過程中，對于建筑工程建設起到了促進作用。BIM技術可以通過建立計算機模擬三維模型，將工程建設從二維模型轉換為三維模型，并應用數字化技術建立和建筑工程實際情況相符的信息庫，如圖1所示。在建立信息數據庫的過程中，可以獲得有關工程的集合信息和專業信息，甚至包括非構件對象，如空間和運行行為等狀態信息，這些信息的獲得都有利于建筑結構設計工作。

圖1 建筑結構設計中的BIM模型示意圖

3 BIM技術在建筑結構設計中的具體應用

3.1 應用于建筑結構與場地分析

建筑結構設計的合理性不僅僅體現在建筑結構自身的穩定安全，還和建筑工程施工現場的環境以及地質條件息息相關。BIM系統可以和地理信息系統連接在一起，對建筑工程場地進行模擬，建立建筑工程模型，如圖2所示，對建筑場地的特點、條件進行全面分析，選擇出建筑最佳的建設地點，使得建筑結構和場地的適應性達到最佳。

圖2 BIM技術建筑工程模型建立示意圖

3.2 應用于建筑結構性能分析

所謂的建筑結構設計不僅僅是對局部進行簡單的設置排列，而是要保證建筑結構的抗震性、牢固性符合建筑質量要求。在傳統的分析工作中，對于建筑結構功能的分析工作需要大量的人力且要耗費很長時間完成，且分析結果會存在誤差。BIM技術具有性能分析軟件，只需要將BIM模型的數據信息導入到軟件中，即可實現分析過程。若發現當前建筑設計中存在的不足之處，立即進行更改，有效提高了建筑結構設計質量。

3.3 應用于建筑結構的協同

在BIM模型中，建筑工程的數據信息是不斷更新和增多，為了保證設計質量，需要對數據進行統計和共享，在這一過程中，需要注意以下兩個方面：①可以借助中間數據文件滿足異地不同設計軟件的模型設計需求，為其提供必要的數據信息；②對中型數據庫進行合理設置，保證不同專業之間的數據交流沒有任何障礙，這樣也可以將不同專業如水暖、土建、裝飾等之間的設計內容融為一體，借助統一的平臺對其進行處理分析，保證了建筑結構設計的協調性。

3.4 應用于鋼結構的建模

當前鋼結構成為了大跨度建筑物中的重要結構形式，但是在建模過程中通常會遇到結構鏈接以及加強件布置等多個問題，在鋼結構設計中還會涉及梁柱連接、梁梁鉸接、梁梁剛接等不同的連接形式。因此，在設計過程中，需要依據梁的具體高度，將各個連接件進行具有針對性的設計，并使其參數化。將BIM系統應用于鋼結構的建模，優點體現在以下幾個方面：可以實現參數共享，并且可以對螺栓的數量以及間距等進行控制，作為設計人員，只需要調整參數即可實現新的連接件的設計制作，在加強件、連接件設計中，設計人員只需要劃出基本的大樣，并在鋼結構施工中，工作人員只需要根據對應部位的設計就可以完成對加強件、連接件的準確定位。

4 BIM在結構設計應用中的難點

在應用BIM技術時，也會存在一些問題，這些問題或多或少都會隨BIM技術的應用效果造成一定的影響，詳細如下：①沒有標準體系作為參考，因為BIM技術的應用還處于探索階段，還沒有針對其應用出臺應用規范等，由于BIM技術的應用中最為重要的是信息的交換，因此BIM規范標準和軟件之間的協調性是非常重要的；②法律責任問題，具體體現在BIM技術在使用過程中的合法性和有效性，參數的傳遞也會涉及到產權以及責任問題，建立模型和傳統技術的內容具有相似性；③應用和交付問題，在設計過程中的不同階段，BIM技術設計的深度和涉及的內容也會有所不同，設計標準也有所差異；④BIM的技術缺陷，因為當前BIM技術還處于推廣階段，推廣中存在的問題有采用國外的軟件，本土化水平不高，對于工作人員的工作能力要求也更為嚴格，軟件中的各個模塊連接也不完善，數據共享、數據傳遞程度比較低；⑤使用成本比較高，需要對技術人員以及設備等投入大量的資金，保證設備以及軟件的先進性；⑥BIM技術的存檔，存檔對于硬件的配置要求比較高，需要提高其配置水平，這樣就會增加成本，因此，BIM技術文檔存儲問題的解決勢在必行。

5 BIM在結構設計中的處理辦法

5.1 建立完整的項目樣板

項目樣板是設計工作的基礎所在，項目樣板的主要內容有有限的標準化處理的各種族、線型、字體、符號和表達方式。在BIM技術中需要形成一個質量較優的樣板，這樣就能夠減少工作量，避免工作內容的重復，提高設計效率。

5.2 設計符合要求的結構構件

結構設計中涉及的構件類型有基礎、柱、墻、梁、樓板和樓梯等，這些構件就施工類型來說可以將其分為三類，即預制構件、現澆構件以及鋼結構工件。這時可以以建筑的主要設計形式為參考標準對這些結構構件進行設計。當前，現澆構件是在建筑工程中比較常見的結構類型，且選擇其設計方案時，設計師一般會依據建筑工程的設計要求以及建設目標進行選擇，從而避免結構構件中多個因素之間的相互矛盾。

5.3 鋼筋混凝土結構中的平法表示

在鋼筋混凝土施工圖的繪制過程中一般采用的是平面方法表示其內容，且會在圖紙上采用比較顯著的標志進行標識，施工人員就可以通過這些標志比較直觀地辨別和了解施工圖紙的相關內容，也可以將其轉化為樣圖。BIM技術的應用，可以使平面表示法的內容更加多元化，且展示的途徑更多，BIM模型的建立也能夠使得關鍵數據以及核心信息的獲取更為簡便，可以很好地滿足施工時間以及放樣的要求。

5.4 BIM模型分析

BIM中應用范圍比較廣泛的軟件有Revit和PKPM，Revit著重于BIM模型的建立，但是PKPM的使用保證了結構受力的平衡，且能夠和相關規范標準緊密關聯。但是這兩種軟件在進行數據交換過程中還是存在一定的問題，如數據交換需要借助第三方軟件完成，只有這樣才能夠使得數據轉為通用格式。

6 結束語

綜上所述，BIM技術發展比較迅速，技術日益成熟，這對結構設計有著重大的影響。當前在應用BIM技術進行結構設計的過程中，會遇到一些問題，如人為因素導致設計不合理，因此，需要加強提高工作人員的專業素質，提高其綜合能力，熟練掌握BIM技術的操作原理和應用，在保證建筑結構設計質量的技術上高效完成建筑工程的設計工作，從而保證建筑結構的科學性、安全性和穩定性。

[1]張利偉.基于BIM技術的建筑工程結構設計中的應用分析[J].山東工業技術，2015（16）：82.

[2]黃吉鋒，張漢義，聶祺.BIM技術在結構設計軟件中的應用[J].土木建筑工程信息技術，2011（04）：58～62.

[3]李華峰，崔建華，甘明，等.BIM技術在紹興體育場開合結構設計中的應用[J].建筑結構，2013（17）：89.

[4]白際盟.基于BIM的可視化技術在超高層建筑結構設計中的應用[J].建筑技術開發，2015，42（6）：10～12.

TU318

A

1673-0038（2015）52-0097-02

收稿日期：2015-12-11

易靖（1985-），男，工程師，本科，主要從事建筑結構設計工作。