建筑結構設計中BIM技術的應用探析

譚文君

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州 730050）

建筑結構設計中BIM技術的應用探析

譚文君

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州 730050）

隨著科學技術的進步，各種新型的技術不斷涌現，并廣泛應用在社會的各個領域。BIM技術對提高建筑設計和質量有著重要作用，因此在建筑領域廣泛應用。文章主要概述了BIM技術的概念和特點，并分析了BIM技術在建筑結構中的具體應用。

BIM技術；建筑結構設計；應用

改革開放以后，中國經濟快速發展，建筑行業作為國民經濟的支柱行業也得到了快速發展。隨著人們生活水平的提高，人們對建筑的要求也越來越高。BIM技術應用在建筑工程中，能夠實現企業不同部門、不同專業的數據共享。在工程建設過程中，建筑工程師、建筑設計師、業主等不同的參與者通過共享數據信息，采用共同的可視化數字模型，對建筑結構進行分析和模擬，不斷優化建筑設計，便于工程最快完成，提高建筑工程結構設計的質量。

1　BIM技術

隨著現代建筑工程的發展，建筑的規模不斷擴大，建筑形式也越來越豐富，工程中涉及到的信息量也在不斷增加。在建筑施工中，如果能及時收集這些信息，并對這些信息有效地利用，不僅能節省項目工程的成本、縮短工程的工期，而且還能提高工程質量和安全性，避免發生安全事故。因此，將信息技術在建筑工程中應用效果十分顯著。在建筑工程中，如何科學有效地收集到各類信息，并利用這些信息合理控制工程成本和施工周期，減少建筑項目施工中的失誤，是當下的建筑工程的難點和重點。建筑設計是建筑施工的基礎和前提，也是BIM技術關注的重點。通過BIM技術，實現了建筑設計二維向三維的轉變。

2　BIM技術的特點分析

2.1可視化

傳統的建筑設計往往是通過紙張或者計算機軟件完成的，以便了建筑工程施工階段為施工方提供相應的建筑規格尺寸和建筑效果圖，但是這些設計圖基本上都是二維的，無法真正展現建筑設計的實際效果。而BIM技術能夠直觀的展現建筑師的設計理念和建筑模型，以便建筑企業內部的交流。

2.2協調性

為了便于建筑工程的施工，建筑工程在設計階段，需要設計部門不同專業人員之間進行協調，在內部形成一個標準性的文件，為工程施工進行有效指導。而BIM技術在建筑內部空間設置能起到協調的作用。比如建筑的消防系統的布置、建筑水管、電線布置以及樓梯井的布置等。

2.3模擬性

BIM技術能夠模擬現實中的建筑從而建立工程模型，建筑模型對建筑設計和施工具有參考的意義。比如在計算建筑材料的承受力度和材料配比的時候，通過經驗計算出來的配比數值，有時候并不是建筑工程的實際比例。而通過BIM技術技術，將數據方案輸入數字模擬系統，模擬建筑結構在不同材料之間的受力數值，最后系統會自動生成統計圖，從而有助于設計師找到最佳的配比點［1］。

3　BIM技術在建筑結構設計中的具體應用

3.1應用在建筑結構與建筑環境分析中

建筑結構設計不僅跟建筑工程本身有關，而且與建筑工程所再的環境密切相關。比如建筑工程地區的氣候環境、水文條件等都會給建筑結構的設計造成一定的影響。在設計的時候，設計師必須充分考慮到這些因素，才能保證建筑工程的質量。BIM技術與地理信息技術結合，能夠對建筑工程環境進行全面模擬，模擬建筑施工環境、建筑模型，針對模擬很快能得到建筑工程的施工條件和施工環境，選擇最佳的建筑施工方案，以達到建筑結構的最佳效果，從而提高建筑設計的質量。

3.2應用在建筑結構性能分析上

建筑結構設計不是簡單地對建筑工程各個環節進行排列，而是將建筑工程的各個環節有效地組合起來，形成一個相互聯系、相互支撐的整體，從而滿足建筑結構的牢固性和抗震效果。想要實現這個目標，就必須對建筑結構的性能方面進行有效地分析，如果按照傳統的分析方式，可能需要建筑企業大量的人員通過收集相關的數據資料，然后對這些數據進行計算得出一個大概的結果。這樣的人工分析方法，不僅耗時耗力，而且得出來的數值與實際情況存在很大的差異，無法保證建筑結構的穩定性和安全性。通過BIM技術，將各類數據信息輸入建筑工程的性能分析軟件中，系統能夠快速、準確的完成建筑結構的性能分析，設計人員可以根據分析數據及時調整施工方案，提高建筑結構設計的質量［2］。

3.3應用在建筑結構協同中

運用BIM技術建立建筑模型，并且能夠對建筑工程的各項數據信息進行實時共享和交流。想要達到這這樣的目的，必須滿足兩個方面的條件：①通過中間數據文件完成異地不同設計軟件建立模型時，必須提供相關的數據信息；②通過中間數據庫，能夠實現不同專業不同部門之間的數據信息共享和傳輸的要求。同時還要把建筑工程中的土方建設、取暖系統、水電等不同專業進行有效地連接，并通過統一的數據信息處理平臺對這些內容進行規范，最終達到內部信息暢通的目的。建立數據信息處理平臺的時候，必須要充分滿足建筑各個方面的內容，避免出現某一個參數的遺漏造成結構的不完善問題［3］。

4　BIM技術應用在建筑結構設計中的難點

BIM技術在建筑設計中的主要作用是建立建筑數字結構模型，然后將結構模型的數據信息發送到分析軟件中，軟件對這些數據進行分析處理，建筑設計師根據這些數據信息不斷完善和更正設計方案和施工方案。BIM技術是基于建筑結構分析和施工圖紙統一的基礎上進行的。在構建BIM建筑模型時，模型空間數據物理模型和空間真實性決定了建筑結構的安全性，這是建筑設計的重要環節。建筑材料的性能、力學特征、負載等不同的物理特性會對建筑結構產生一定的影響。因此，建筑設計師在構建數字模型的時候，模塊中存在很多不可變量的參數和參量，這些增加了模型構建的困難。按照BIM技術理論，在構建數字化模型時，最終是要達到工程的物理模型、建筑結構數據分析和施工圖紙能夠達到無縫連接。然而，在實際的工作中，一旦某星構建的數據過于復雜或者不符合相關標準時，就無法實現、模型、數據分析和施工圖紙的無縫連接。只有構建的數字模型結構構建簡單才能實現這個功能。所以在構建數字模型過程中，在連接結構分析數據時，往往因為系統無法實現無縫連接，會丟失很多數據信息，無法達到建筑結構性能分析的目的。當前階段BIM技術應用在建筑結構設計中，結構分析模型和物理模型構建的無縫連接是技術上的一大難點。

5　建筑結構設計中BIM技術的未來發展

與傳統的建筑設計相比，BIM技術有效利用了計算機信息仿真技術。通過仿真技術，建筑設計師可以根據設計方案對建筑內的各項數據信息進行檢驗，以便修正和完善設計方案，確保建筑設計的方案符合施工標準，避免發生建筑安全事故。此外，在設計過程中，設計師除了考慮到建筑的正常功能以外，還要考慮到地震等自然災害的影響，我國是地質災害比較頻繁的國家，提高建筑的抗震效果，有利于保證人民生命財產安全。 隨著BIM技術的不斷進步和發展，未來BIM技術可能要更多與建筑文化進行融合，以促進建筑與文化的融合，避免過去建筑設計和開發過程中，對當地文化的破壞。

6　結束語

BIM技術應用在建筑結構設計中，不僅能提高建筑設計的質量，而且能降低建筑施工的成本。對建筑行業的發展有重要意義。

［1］榮華金.基于BIM的建筑結構設計方法研究［D］.安徽建筑大學，2015.

［2］梁波.基于BIM技術的建筑能耗分析在設計初期的應用研究［D］.重慶大學，2014.

［3］程斯茉.基于BIM技術的綠色建筑設計應用研究［D］.湖南大學，2013.

［4］姬麗苗.基于BIM技術的裝配式混凝土結構設計研究［D］.沈陽建筑大學，2014.

TU3

A

1671-3818（2016）09-0078-02