小議BIM技術在建筑結構設計中應用分析

陳勇

【摘 要】當前采用BIM 技術進行建筑結構設計，能有效的提高建筑結構設計的可靠性，更加經濟、快速的完成建筑工程項目，因此，有必要對BIM 技術的應用做簡要的分析。

【關鍵詞】建筑工程；結構設計；BIM技術；應用

1、BIM 技術概述

近年來，BIM技術的發展得到了我國政府部門的高度關注和大力支持，相關部門進行了大量政策和對策方面的研究。住建部頒發的2011年到2015年建筑業信息化發展綱要中，把加快BIM等新技術在工程中的應用列入了“十二五”建筑業信息化發展的總體目標，并作為重要的任務之一。充分認識了BIM技術在工程建設領域應用的重要意義，明確了指導思想和基本原則，以及發展目標和工作重點。

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?；诖艘颍珺IM 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。

2、BIM技術的特點

2.1可視化

傳統的建筑設計只能通過紙張或者計算機2D/3D軟件完成，其主要作用是為后期施工提供相應的規格尺寸及效果展示，但還需要借助人們的空間想象才能將整個建筑在自己的腦海中呈現。BIM技術的出現為建筑模型的直觀展現提供了平臺，設計人員的設計理念能夠直接在建筑模型中展示出來，有助于建筑企業內部的人員交流，并對相關的設計進行討論，做出最佳決策。

2.2協調性

協調性首先是建筑企業內部各專業人員間的組織協調，在內部形成一個有效的標準性文件，便與推動建筑工程的進程。另外BIM技術還能夠在建筑內部相關布置以及空間設置上起到協調的效果，例如樓梯井的布置、防火區布置、水管布置、線路布置以及其他輔助布置等。

2.3模擬性

傳統建筑設計在施工前只存在一個理論上的工程項目，具體效果只有等到施工后才能體現，很多難以預料的問題會在施工中一一呈現出來，但難以進行更正，最有效的方法是在設計中消除問題，進行設計優化。BIM技術能夠利用建立模型來模仿現實中的建筑，并通過其表現形態得出一些具有重要參考意義的數據。只要不存在突然變數，計BIM技術得到的結果一般比較準確。由此可見，設計人員在建筑設計之初時可以結合BIM技術，對設計的可行性通過模型進行仿真，讓設計可能存在的問題及早呈現并將其消除，減少施工中不確定性，便于設計工作的進行，減少設計偏差。另外通過BIM技術還能夠實現自動出圖功能，提高了建筑設計效率。

3、BIM技術在建筑結構設計中的應用

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設計理念

4.1參數化設計

參數化設計從實質上講是一個構件組合設計，建筑信息模型是由無數個虛擬構件拼裝而成，其構件設計并不需采用過多的傳統建模語言，如拉伸、旋轉等，而是對已經建好的構件（稱為族）設置相應的參數，并使參數可以調節，進而驅動構件形體發生改變，滿足設計要求。參數化設計更為重要的是將建筑構件的各種真實屬性通過參數的形式進行模擬，并進行相關數據統計和計算。在建筑信息模型中，建筑構件并不只是一個虛擬的視覺構件，而是可以模擬除幾何形狀以外的一些非幾何屬性。對參數定義屬性的意義在于可進行各種統計和分析，如材料表統計，在建筑信息模型中是完全自動化的，而參數化更為強大的功能是可進行結構、經濟、節能、疏散等方面的計算和統計，甚至可以進行建造過程的模擬，最終實現虛擬建造。

4.2構件關聯性設計

構件關聯性設計是參數化設計的衍生。當建筑模型中所有構件都是由參數加以控制時，若將這些參數相互關聯起來，就實現了關聯性設計。換言之，當工程師修改某個構件，建筑模型將進行自動更新，而且這種更新是相互關聯的。如遇到修改幕墻分格，在建筑信息模型中，只要修改分格的數值，所有的墻、柱、窗、門都會自動發生改變，因為這些構件的參數都與分格相關聯，而且這種改變是三維的，并且是準確和同步的，無須再去分別修改平立剖。關聯性設計不僅提高了工程師的工作效率，而且解決了長期以來圖紙之間的錯、漏、缺問題。

5、結束語

綜上所述，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。

參考文獻：

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