探析建筑結構設計中BIM技術的應用

1 前言

現階段BIM軟件產品受到BIM技術與思想發展的推動而不斷趨于完善，BIM技術在國內開始被廣泛運用到建筑工程設計、施工以及運營等多個領域，BIM技術在運用中可以實現不同專業、不同部門之間的數據共享，所以在建筑結構設計中可以讓工程師、建筑師、設計人員以及業主等，多個層次用戶來共享及使用同一個數字設計信息。基于BIM技術而成的可視化數字模型可以幫助用戶進行建筑結構的模擬與分析，以便于施工單位可以加深對設計人員設計理念及建設目標的理解，對提高建筑產品結構設計的整體質量及生產效率有著重要意義。

2 BIM技術概述

現代建筑工程項目正在不斷向著大規模、高層化以及超高層化方向發展，用戶對建筑產品的需求不僅限于其整體功能性，建筑結構的高度復雜化使其體型不斷區域多樣化，因此，建筑結構設計中往往需要通過多種渠道來獲取規模較大的信息。該類數據信息作為建筑企業在建筑結構設計中最為關鍵的資源，如果在建筑產品生產中對其加以利用，不僅可以幫助企業通過縮短工期來降低整體成本投入，還能進一步提高建筑企業在生產過程中的質量管理工作與安全管理工作整體水平。所以現代信息技術開始被廣泛運用到建筑工程領域，建筑行業在信息技術支撐下開始尋求一條迅速處理各類相關信息，進一步控制成本投入與合理化工期安排的道路。基于此因，BIM技術的出現及應用對推動建筑行業健康發展有著重要意義，該技術實現了建筑結構設計由二維向三維的轉變，而BIM技術的廣泛應用正在不斷推動建筑行業新一輪的信息革命，其通過創建并利用數字模型來對建筑工程結構進行設計、建造以及運營管理，幫助企業在設計階段、生產階段以及經營管理階段有效降低整體經營成本，對推動我國建筑工程領域實現可持續發展戰略目標有著重要意義。

3 BIM技術在建筑結構設計中的具體應用

3.1 實現建筑結構設計的可視化

BIM技術是基于三維模型技術而成的應用于現代建筑工程領域的新興技術，其可以利用三維模型技術來將真實的建筑構件展現給用戶，由于傳統建筑結構設計中都是以CAD軟件進行繪圖，該種方法很難將建筑結構的詳細信息展示給不同用戶，而BIM技術在建筑結構設計初期階段便通過建立建筑結構的三位實體模型，來幫助各層次用戶通過直觀的角度對建筑構件信息、功能布局有一個準確的認識與了解。很多大型建筑工程結構設計中可以利用BIM技術來對其整體結構進行動態演示，幫助用戶利用直觀的角度對建筑結構的各項參數進行觀測，從而幫助設計單位選取最佳的設計方案，并且可以及時發現建筑結構設計中的質量缺陷與設計缺陷，對進一步提高建筑結構設計的整體質量有著重要意義。

3.2 BIM技術在建筑結構參數設計中的具體應用

建筑結構信息模型中會有一個包含所有設計信息的數據庫，所有建筑結構設計參數都是相關聯的，設計人員可以利用該數據庫中的數據信息來對建筑結構形體進行構建，而且在設計過程中會對不同的參數予以一些約束，從而確保BIM系統在建筑結構設計中可以及時更新數據庫。BIM技術在建筑結構設計應用中最大的特點，是可以實現高質量、高安全性、高可靠性的設計信息輸出，對提高建筑結構設計的數字化發展有著重要意義。

3.3 BIM技術在鋼結構建模中的具體應用

現階段鋼結構已成為一個大跨度建筑物的主要結構形式，其在建模中往往需要面臨結構鏈接和加強件布置等多個方面的難點，鋼結構在設計中需要涉及到梁柱連接、梁梁鉸接以及梁梁剛接等多種連接形式，所以在設計中往往需要根據梁的高度，來將各個連接件進行專項設計并要將其參數化。BIM系統在應用中可以利用參數共享，來對螺栓的數量與間距來進行控制，設計人員只需要對參數進行調節便可以形成新的連接件，而在加強件、連接件設計中設計人員只需要畫出大樣，而在鋼結構施工中技術人員只需要對相應位置設計進行參考，便可以來確定加強件、連接件的準確位置，這對進一步提高鋼結構設計質量及施工效率有著重要作用。

4 BIM技術在建筑機構設計中的難點

建筑結構設計工作在運用BIM系統中需要將模型發送到分析軟件，結構分析軟件利用算法來將建筑結構的設計信息反饋出來，并根據用戶指令來形成動態的施工圖與結構模型，所以設計人員在使用BIM技術中要考慮模型空間的整體真實性，并要對BIM系統的物理模型能否自動生成施工圖紙等方面進行充分考慮。建筑結構的安全性是設計工作中設計人員要充分考慮的因素，但是由于建筑施工材料自身力學特征、荷載組合、荷載以及單元截面特性等多種因素會對結構性能產生影響，所以設計人員在使用BIM模型進行分析過程中往往需要面對各項復雜參數。再者，BIM模型在本質上是物理模型、建筑結構分析模型以及施工圖文檔的完全數據模型，所以在建筑結構設計中只有采用完全符合標準或比較簡單的結構構件，才能實現上述多種數據模型之間的雙向無縫連接，如果建筑結構構件的整體設計沒有達到相關規范要求，或建筑結構構件的高度復雜化會導致其在運行中丟失大量數據。因此，現代建筑結構設計中設計人員要高度關注這一問題，力求可以有效實現物理模型與結構分析模型之間的雙向無縫連接。

5 結語

綜上所述，BIM技術對進一步提高建筑結構設計質量及效率有著重要意義，并可以幫助建筑企業在建筑產品生產過程中有效降低設計、生產等環節的成本投入，雖然BIM技術的各項功能基本可以滿足現代建筑結構設計工作的需求，但是BIM技術也對設計人員的整體素質提出了更高要求。

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