BIM建筑結構設計過程的研究與實現(xiàn)

宋宇宸

摘 要：BIM技術是當前建筑業(yè)新興的一種能夠保證多方信息交互、三維可視化以及構建化處理的技術。設計階段作為體現(xiàn)建造者意圖以及指導施工的進行的重要階段，尤其需要通過BIM技術提高建筑結構設計的安全性和經濟性。本文分析了BIM技術的基本特點以及BIM技術對建筑結構設計的影響，并在此基礎上提出了BIM建筑結構設計的基本過程。

關鍵詞：建筑信息模型;建筑結構;設計過程

隨著我國科學技術的不斷進步以及信息化技術的不斷發(fā)展，計算機以及信息化技術已經不斷進入到各行各業(yè)，對于建筑行業(yè)尤其如此。傳統(tǒng)的建筑行業(yè)一直以來是一個粗放化的行業(yè)，生產效率低下。這首先是因為建筑行業(yè)的進行過程中涉及到了眾多的參與人員，包括開發(fā)、設計、施工、監(jiān)理等各個單位。同時建造過程周期長且環(huán)境復雜，加大了建筑業(yè)的發(fā)展難度。BIM技術的出現(xiàn)，為建筑業(yè)的有序發(fā)展，尤其是結構設計而言有著重要的意義。

一、 BIM技術對于結構設計的影響

（一） BIM技術的基本特性

Building information model（BIM）是當前建筑領域新興的一種信息化、可視化、三維化以及集成化的技術，它是一種將建筑結構分解成不同的構件，并對它們賦予各類建筑信息的技術，同時能夠借助相關BIM軟件實現(xiàn)建筑的三維可視化預覽，在施工之前真正對建筑的設計全貌進行了解。最后BIM技術能夠支持多方參與人員之間的交互，從而能夠更好地促進項目建設過程中的信息傳遞交流和保存修改，保證項目的順利進行。

（二） BIM技術對建筑結構設計的改變

傳統(tǒng)的建設項目在進行設計時往往是由設計師根據(jù)建設單位的需求先進行設計，施工單位再在設計單位完成之后，按照設計圖紙進行項目現(xiàn)場的施工和材料的采購等工作。這樣一來，所有建設參與者之間的信息是割裂開來的，信息的傳遞以及人員的交互效率都十分低下，只有在每個階段的交界處，不同的參與者之間才會進行信息的交流和傳遞，然而這樣的做法對于建筑的整體效果而言是十分不利的。

將BIM技術引入建筑設計中，能夠通過交互式的系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)集成平臺，將不同參與方集成起來，同時將他們的信息統(tǒng)一通過信息平臺來進行存儲和管理。這樣一來，在進行建筑的設計時，設計時能夠同時參考到建造單位、施工單位以及供應商的所有信息和需求，能夠更好地保證設計單位理解建設單位的意圖，在設計過程中實時進行設計理念的反饋。同時能夠將施工單位和供應單位更早地納入建筑結構設計的考慮范圍，從施工的需求以及材料選擇、成本控制等各方面進行更好的設計。同時，由于BIM數(shù)據(jù)庫的支持，所有的信息都存儲在同一個平臺，統(tǒng)一修改和反饋，這樣能夠保證所有人員得到的信息都是一致的，大大提高了信息的傳遞效率，減少信息耗散。

此外由于BIM技術是一種三維化、可視化的技術，能夠更好地輔助建筑的結構設計，通過賦予構件三維信息，更好地對建筑的結構可靠性和美觀性進行分析。BIM技術擁有的參數(shù)化設計技術，能夠將傳統(tǒng)CAD中的點線面轉化為梁板柱等結構構件，這樣一來能夠大大提高建筑結構設計的效率。在設計完成后，通過三維可視化技術能夠更好地對設計進行復核，檢查設計中存在的碰撞，結構不可靠等問題，保證建筑結構設計的有效性。

二、基于BIM的建筑結構設計的流程

BIM對于建筑結構的設計流程，有了一定的改變。傳統(tǒng)的設計流程是利用 PKPM等有限元結構分析軟件進行結構建模、整體空間受力和變形分析及截面設計，然后利用二維CAD等繪圖軟件來繪制傳統(tǒng)的施工圖文檔。這樣的方式需要在CAD中通過點線面的形式，對整個建筑的結構進行設計，且表達方式為二維。這對于設計人員的空間復核，以及施工人員對于設計圖紙的理解都有一定的障礙。

基于BIM技術的建筑結構設計流程是建筑設計人員進行設計，結構設計人員進行計算，而軟件可以自動生成施工圖以及三維預覽。然而由于目前技術的限制以及人員轉換的困難，BIM技術在結構設計中的應用只能首先從現(xiàn)有的軟件出發(fā)并通過分階段步驟來進行。

當前基于BIM 的結構設計首先是結構設計人員對于建筑結構模型的設計到結構計算，從而確定建筑結構的方案。然后生成模板圖，修改后自動更新結構模型，再經過計算，自動生成施工圖。施工圖最后倒入到Revit軟件中，對其進行碰撞檢查。

到后期發(fā)展完善了以后，則能夠實現(xiàn)多個軟件之間的交互。這樣就能夠讓設計師直接在Revit軟件中進行建筑的設計，并通過三維模擬和碰撞檢查對其進行分析，并通過不斷的完善和修改對結構的布置進行初步的選擇。在初步的結構設計完成后，則可以將這一建筑模型導入到有限元軟件中，對結構構件的安全性和穩(wěn)定性等各方面進行測算和分析。在不斷的進行結構設計的調整后，確定出符合要求的結構設計模型。最后通過專業(yè)的BIM軟件對結構設計的結果進行輸出，自動生成施工圖用以指導建設項目的施工。

值得注意的是，在進行結構設計的過程中，并不是只有設計單位一方在進行，而是綜合了建設單位、施工單位以及供應商等多個單位的交互。在進行建筑結構設計過程中的所有設計信息的變化，都能夠傳遞到其他參與單位，并接受其他單位的反饋。這樣一來，設計單位能夠更好地明確建設單位的開發(fā)意圖，同時也能更好地兼顧到施工單位的現(xiàn)場施工需求。同時，能夠在設計階段就考慮到不同結構材料的配置以及成本問題，全方位的進行建筑結構設計。

三、結語

BIM技術的出現(xiàn)無疑將給建筑行業(yè)帶來一場大的革新，基于BIM的建筑結構設計能夠通過三維可視化以及構建集的方式，更好地提高設計的效率，同時也能更好地對建筑施工進行指導與反饋。然而其并不是一個簡單的一蹴而就的工作，各設計單位應該積極進行BIM技術的推廣與應用，在設計過程中通過不斷的創(chuàng)新與實踐，更好地將BIM技術運用到建筑結構設計工作中，提高建筑設計的效率。

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