探析建筑結構設計中BIM技術的應用

謝　鑫（長沙市建筑設計院有限責任公司，湖南　長沙　410000）

?

探析建筑結構設計中BIM技術的應用

謝鑫（長沙市建筑設計院有限責任公司，湖南長沙410000）

社會生產以及人們的日常生活中廣泛的運用到了現代信息技術，而建筑工程的建設工期較長，在施工過程中會受到多種因素的影響，因而為了確保建筑結構設計足夠的合理，使得建筑工程的施工質量有所保障，務必要做好建筑結構的設計工作。而在實際設計過程中利用BIM技術能夠確保建筑物的安全穩定的施工，因而加強對BIM技術的研究具有十分重要的意義。本文就對在建筑結構設計中BIM技術的主要功能、以及具體應用進行了簡要的分析，以期為相關人員提供參考。

建筑結構；設計；BIM技術；應用

1　引言

建筑工程項目建設中最為重要的一個環節就是建筑結構設計，整個建筑工程的安全與否很大程度上取決于結構設計的合理程度，所以務必要確保建筑結構設計的質量。BIM技術是一項比較先進、具有良好的設計效果的技術，所以在建筑結構設計中運用BIM技術能夠使得建筑結構設計的效果以及設計水平有所提高。因而在建筑結構設計中積極運用BIM技術功能，能更好的推動建筑結構設計的發展。

2　BIM技術應用在建筑結構設計中的主要功能

2.1設計圖紙可修改功能

在利用BIM技術來設計建筑工程的圖紙時，都是利用建筑模型來得出相關的工程設計信息。利用此方法，一旦在實際施工中出現問題，工程的設計人員只要稍微對某一點進行設計，BIM技術的系統則會自行的修正好其他相應的參數，利用此方式能夠極大的將工程的設計人員在畫圖或者修改圖紙上面所耗費的時間以及精力減少，以便其能夠投入更多的精力去進行建筑結構的設計，并對各個參數進行對比，得出最優的設計方案，從而保證建筑結構設計能夠獲得最優的設計效果。

2.2設計數據信息化功能

在現代信息技術的基礎上發展而來的BIM技術，其主要的核心就是信息，與此同時，跟傳統的設計軟件模型相比，BIM技術還能夠自動攜帶相關的信息，通過這一點，不難發現，建筑工程的信息數據庫則可以利用BIM技術來實現，而后在此數據庫中能夠找到跟建筑工程相關的所有設計數據，并且各項數據之間都存在著各種各樣的聯系方式。因此，一旦設計人員要想在短時間內獲得最為全面可靠的報表清單，只需要點擊一下其中特定的一點就可以了，利用此技術能夠有效減少工程設計人員查找數據時耗費的時間，并且能夠有效的將利用人工進行記錄數據以及輸入數據出現的誤差降到最低，從而有效提高建筑結構設計的工作效率以及準確性。

2.3工程設計一體化功能

通過采用由BIM技術設計的建筑模型，不但要能夠有效的體現出建筑工程的外觀，還能夠充分表現出工程中最為重要的幾點信息：①建筑工程的外觀；②工程的光源；③施工材質屬性。而通過由BIM技術設計的建筑模型，能夠將建筑工程中所有的內容都融入到設計中，其不但能夠從安全性的角度對建筑結構進行評價，還能夠從以下幾個角度對建筑結構進行評價：①建筑的舒適性；②建筑的光源；③建筑的節能，以便建筑結構設計的效果能夠有個顯著的提高，此外，BIM技術不但能夠為建筑結構設計平面圖紙，還能夠為建筑模型進行渲染，并且利用BIM軟件對建筑模型進行簡要的分析以及處理，實現建筑設計出圖、設計計算以及設計渲染等設計環節為一體的設計目標，現階段我國常用的設計施工一體化的相關組織框架圖見圖1。

圖1　設計施工一體化組織架構圖

2.4工程模型三維化功能

在BIM技術中，最為重要的一項技術就是三維技術，此外，在設計建筑模型時使用BIM技術時不但能夠利用三維立體的方式進行展示，還能夠有助于工程的設計人員直觀的對建筑的結構中各部分的情況進行觀察，以便能夠及早的將建筑工程中各組成部分，例如暖通管道、墻體梁板的實際情況進行有效的分析，及時的發現各部分存在的問題，并且能夠及時的采取有效的措施解決問題，防止影響后續的施工。與此同時，還能夠對建筑工程的設計方案進行更深入的理解和分析，將施工中存在的困難及時的排除，以便更好的提高建筑工程整體的設計質量。

3　BIM技術在建筑結構設計中的具體應用

3.1對建筑結構和場地進行分析

建筑結構自身的穩固性和安全性很大程度上取決于建筑結構設計的合理性，但建筑結構的可靠度并不能夠只憑建筑自身的結構設計而體現，更與建筑工程施工場地所在區域內的環境以及場地的地質條件有著密切的聯系。將BIM系統跟地理信息系統進行有效的連接，模擬建筑工程的場地，并建立相應的建筑工程的模型，具體見圖2。全面的分析建筑場地的特點以及地質條件，選出最優的建設地點，以便建筑結構能夠更好的與施工場地相適應。

圖2　BIM技術構建建筑工程模型示意圖

3.2分析建筑結構性能

建筑結構的設計不單單只是簡單的設置或者排列建筑結構的局部，而是要確保整個建筑結構具有足夠的抗震性能以及足夠的牢靠，跟建筑的質量要求相符。在對傳統的建筑結構進行分析后，不難得出，分析建筑結構的功能時會耗費掉大量的人力、物力以及財力，并且人為的分析多少會存有人的主觀意識在里面，造成結果有偏差。而利用BIM技術中包含的性能分析軟件，在軟件中導入BIM模型中的數據，就能夠對數據進行自動的分析。一旦在建筑設計過程中發現不足，則可以自行對其改正，以便建筑結構設計的質量有所保障。

3.3應用于建筑結構的協同

建筑工程的數據信息在BIM模型中會實時的得到更新和增加，為了有效確保建筑設計的質量，務必要實時的統計并共享相關的數據，在統計共享時需要注意以下兩方面的問題：①對于不同地域內不同的設計軟件的模型設計需求需要借助中間的數據文件來滿足，以便為其提供更加重要的數據信息。②合理的設置好中性數據庫，確保專業不同的工程設計人員在交流數據時不會存在障礙，基于此就能夠有效的將水暖、土木建筑、建筑裝飾等不同專業之間的設計內容形成一個整體，并通過一個統一的平臺處理并分析這些數據，確保了建筑結構設計足夠的協調。

3.4應用于鋼結構的建模

如今各種大跨度建筑物中最為重要的一種結構形式就是建筑鋼結構，然而建筑鋼結構在實際建模過程中常常會在結構連接方面以及布置加強件上出現問題，在設計鋼結構時還會出現以下幾種不同的連接形式：①連接梁柱；②梁梁剛接；③梁梁鉸接等。所以，在實際設計過程中，對各連接件進行設計時要按照梁的實際高度，有針對的進行設計，并使其更具參數化。在鋼結構的建模過程中應用BIM系統主要具有以下幾個優點：①能夠有效的共享參數；②有效的控制好螺栓的數量以及間距，工程設計人員為了有效的設計并制作新的連接件，只需要及時的對參數進行調整即可，而在設計加強件以及連接件時，設計人員只要對建筑結構的基本大樣進行繪制，在實際進行鋼結構施工時，完成對加強件以及連接件的準確定位只要設計對應的部位即可。

4　BIM在結構設計應用中存在的問題

在建筑結構中應用BIM技術在也常會遇到這樣那樣的問題，著對BIM技術的廣泛應用產生了一定的阻礙，常見的問題如下所述：

4.1標準體系的缺乏

在建筑結構設計中運用BIM技術尚且處于探索階段，國家以及地區還缺乏相應的標準體系，以及設計規范，或者還處于調研以及制定的環節。而BIM技術能夠傳遞信息，因而急需跟設計軟件相協調的相關規范標準體系。

4.2法律責任存在問題

BIM技術在法律責任方面存在問題主要體現在以下幾點：①在使用BIM技術時合法性以及有效性存在問題；②傳遞參數過程中所涉及到的產權以及責任問題；③所建立的建筑模型跟傳統的技術內容相似，具有一定的一致性；④BIM在修改權限方面受到限制。

4.3應用和交付存在問題

建筑結構的不同設計階段，BIM技術設計所涉及到的深度以及設計的標準都大不相同，跟傳統的技術相比，分工以及設計內容也有所不同。

4.4BIM技術具有一定的缺點

現階段BIM技術還處于推廣的前期，主要還會存在以下幾點問題：①在BIM技術中所包含的設計軟件大多是來源于國外，本土的產品較少；②應用軟件的設計人員的專業素養以及硬件設備自身的要求不過關；③未能夠完善的連接好各個模塊，實現數據之間的共享以及傳遞數據的能力較弱，因而需要不斷完善和加強。

4.5BIM成本高

利用BIM技術進行建筑工程的設計需要投入大量的資金，且由于此技術對人員的專業素養以及設備自身的需求較高，因而還需要投入一定的資金對人員進行培訓，購買配置較高的設備，并不斷對軟件進行更新。此外，還需要進一步提高硬件設備的配置，以便更好的對設計數據進行存檔，因此還需要投入較多的成本來解決BIM技術的存檔問題。

5　結語

總而言之，現如今的建筑工程中包含的專業知識較多，以及建筑的生命周期較長，建設的工期較短，利用傳統的CAD技術難以跟現階段所需要的環保要求相符，而利用BIM技術能夠有效跟低消耗、低污染的相適應，能夠有效的解決這些問題，然而由于BIM技術功能盡管十分的強大，但上手較慢，所以，相關的設計人員要不斷提高自己的綜合設計能力，對BIM技術有個全面的掌握，從而能夠高效高質的完成建筑工程設計工作，最終能夠有效確保建筑工程的施工質量。

［1］楊涵辛.BIM技術在建筑結構設計中的應用探析［J］.建筑工程技術與設計，2015（21）：45.

［2］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.

［3］呂先文.探析建筑結構施工中BIM技術的應用［J］.建筑工程技術與設計，2015（13）：45～47.

謝 鑫（1979-），男，工程師，本科，主要從事結構設計工作。

TU318

A

2095-2066（2016）13-0179-02

2016-2-25