BIM 技術在建筑結構設計中的合理應用

■吳 靖 ■中國建筑西南設計研究院有限公司，四川 成都 610000

隨著我國社會經濟的快速發展，社會各方面對建筑工程的需求不斷增加，建筑工程的規模和數量日益增長，建筑結構設計作為影響建筑工程安全的重要因素，得到人們的廣泛重視。同時，隨著科學技術的不斷發展，BIM 技術應運而生，在經過近些年的實踐和完善之后，BIM 技術對建筑結構設計的重要性日益凸顯，深入分析BIM 技術在建筑結構設計中的應用方式，有著重要的現實意義。

1 BIM 技術應用在建筑結構設計中的主要功能

1.1 設計圖紙可修改功能

使用BIM 技術設計的建筑圖紙當中，所有的設計信息是基于整個建筑模型的，在發現問題時，設計人員只需要通過對某一點進行修改，系統就可以完成其他相應參數的自動修正，極大地減輕了設計人員的工作負擔。此種設計圖紙自動修改功能，減少了設計人員在畫圖或改圖方面工作的精力和時間，使其能夠更專心地進行建筑結構設計，通過對各個參數修改后圖紙的對比，得出最優的設計方案，保證建筑結構設計的效果［1］。

1.2 設計數據信息化功能

BIM 技術是在現代信息技術基礎上發展而來，其核心就是信息，與傳統的設計軟件模型相比，BIM 技術的最大優勢體現在能夠攜帶信息。從這個角度而言，可以BIM 技術模型當作建筑工程的信息數據庫，建筑工程所有的設計數據都可以從此數據庫中找到，且數據之間有著各種各樣的聯系方式，在設計人員需要某一方面數據時，只需要點擊特定的點，即可以在最短時間內得到最全面、可靠的報表清單，避免了設計人員在數據查找等方面耗費的時間，解決了人工記錄和輸入數據可能出現誤差的問題，提高了建筑結構設計的效率和可靠性。

1.3 工程設計一體化功能

BIM 技術所設計的建筑模型，并不單單是建筑工程的外觀，還包括建筑工程的光源、建筑的熱能傳導和材質屬性等，BIM 模型是將建筑工程各方面內容納入一體的一種設計，除了可以從安全性角度評價建筑結構之外，還可以從舒適性、光源、節能等多個角度對建筑結構進行評價，有效提高了建筑結構設計的效果。同時，BIM 技術不僅可以提供類似CAD 設計的平面圖紙，也可以直接完成整個建筑模型的渲染，還能夠利用BIM 軟件分析、處理模型，實現了設計出圖、計算、渲染等設計環節的一體化。

1.4 工程模型三維化功能

BIM 技術是一種三維技術，以BIM 技術設計的建筑模型可以通過三維立體方式展現出來，設計人員可以對建筑結構各部分情況進行直觀觀察，及早發現暖通管道、墻體梁板等建筑結構組成部分之間存在沖突的問題，并進行解決，避免給后期施工造成不良影響，可以對設計方案進行更加深入的理解和分析，將存在施工困難等問題的設計方案排除，有效提高了整體的設計質量。

2 BIM 技術在建筑結構設計中的具體應用方式

2.1 應用于建筑結構與場地分析

建筑結構設計的合理與否并不僅僅體現于建筑工程本身，還與建筑工程所處的場地有著密切聯系，場地的地質環境、水文狀況等都會給建筑結構的設計產生諸多方面的影響。而通過BIM 技術與地理信息系統的結合，可以對建筑工程的場地進行全面模擬，并在模擬的環境中擬建建筑工程的模型，這樣就可以對建筑場地的特點、條件等作出全方位的分析，選擇最佳的建筑物建設地點，使建筑結構與其所處的場地適應性達到最佳，從而保證建筑結構設計的合理性［2］。

2.2 應用于建筑結構性能分析

建筑結構設計并不是對建筑各個部分簡單的排列，還需要使各個部分有機組合起來，形成一個彼此支撐的整體，確保整個建筑結構的抗震性、牢固性等達到相應標準，這就需要對建筑結構的性能進行分析。在傳統的建筑結構性能分析中，需要花費大量的人力、時間，利用各種計算公式來完成這個分析過程，且分析的結果比較容易存在誤差，給建筑結構性能的可靠造成影響。而在BIM 技術中，可以設計相應的性能分析軟件，將BIM 模型的相關數據導入軟件之中，就可以快速、準確地完成整個分析過程，并根據分析的結果來發現和改正設計中存在的不足，提高建筑結構設計質量。

2.3 應用于建筑結構的協同

在BIM 模型中，建筑工程的數據是不斷進行交流和共享的，這主要包括兩個方面，一是通過借助中間數據文件，完成異地不同設計軟件進行模型設計時需要的相應數據和信息;二是通過設置中性數據庫，實現不同專業之間的數據傳遞和共享，將與建筑工程相關的水暖、土建、裝飾等各種專業的內容有機地結合起來，利用統一的處理平臺來對信息進行規范處理，實現系統內部信息流的暢通。在這種數據交流和共享的基礎上，保證了建筑結構設計充分顧及了與建筑有關的各方面內容，避免了某一點、某一參數疏漏導致的結構不完善問題，對于建筑結構設計的質量有著重要作用［3］。

2.4 應用于鋼結構的建模

在現階段，隨著建筑工程的不斷發展，大跨度、大空間成為建筑工程發展的重要趨勢，鋼結構的應用也越來越加廣泛，在鋼結構建筑物中，由于鋼結構是通過梁柱連接來實現的，在連接方式上，有梁梁剛接、梁梁鉸接等多種，結構的鏈接和加強件布置十分繁多，給建筑鋼結構的設計帶來了難度。利用BIM 技術，可以通過對鋼結構梁高度的計算，對所有連接件進行專門的設計，并連接件進行參數化處理，應用BIM技術的參數共享功能，即可以完成對鋼結構中螺栓等連接件數量和間距的控制，在需要構建新連接件時，設計人員只需要調整相應的參數即可完成;對于加強件，設計人員可以通過BIM 技術繪制出相應的大樣圖，在鋼結構施工中，技術人員只需要參考相應的設計位置，就可以確定加強件的部位，避免了鋼結構中薄弱環節的存在。因此，在建筑鋼結構設計中應用BIM 技術，可以確保連接件和加強件位置的準確，保證鋼結構連接的牢固、可靠，確保鋼結構設計的質量和水平。

3 結語

綜上所述，BIM 技術是一種面向建筑設計的技術，被廣泛應用在建筑數字描述當中。BIM 技術通過構建建筑工程的三維模型，可以使設計人員從多個層次、多個角度對建筑結構設計的效果進行全方位了解，及時發現設計中存在的潛在不足并進行改正，充分保證了設計的可行性、合理性，對建筑結構設計水平的提高有著重要意義。

［1］肖良麗，方婉蓉，等.淺析BIM 技術在建筑工程設計中的應用優勢［J］.工程建設與設計，2013(01):74-77.

［2］李軾，王科亮，劉媛.探析建筑結構設計中BIM 技術的應用［J］.江西建材，2015(03):34.

［3］彭寶瑩，楊志杰，李娜.淺析BIM 技術在建筑結構設計中的應用［J］.四川水泥，2015(05):197.