建筑結構設計中BIM技術的應用

武松潔

（北京中聯環建文建筑設計有限公司 北京 100101）

摘要：城市建設發展中的亮點便是建筑工程的建設，在一個城市的建筑群體中，有富含現代元素、國際元素的新型建筑，有傳承古老元素、追尋古代特色的仿古建筑，有高聳如云的高層建筑，有節約空間的地下建筑，這些人們所看到的一個個宏偉的建筑，都離不開最初的結構設計這項重要工作，在現今的結構設計中，設計人員通用的一款軟件便是BIM軟件，這款軟件是對所建造物進行三維模擬的關鍵軟件，也就是基于數據化的BIM技術，這項技術涵蓋了可模擬、可出圖等八大方面的優點，在下文中就對這項技術在建筑結構設計中的具體應用展開分析，以供參考。

關鍵詞：建筑；結構設計；BIM技術；應用

引言

BIM技術在建筑行業中具有相當廣泛的用途，比如說，施工人員常用的施工圖紙只是采用線條的形式對每一個建造構建的平面表達，像現今社會這種形形色色、復雜各異的造型如果但是靠平面表達來進行人工想象的形式肯定是不夠用的，所以在這種情況下就可以采用BIM技術將各項數據擬建成一副三維的效果圖，既方便了設計人員的設計工作，也對施工單位的施工開展構成了很大的幫助。下文首先介紹了BIM技術的基本特點，然后對具體應用做出分析。

1 BIM技術基本概述

1.1基本特點分析

BIM技術是將與建筑設計相關的各方面的參考數據進行數字信息化的模擬，是對計算機及數字信息化技術的融合應用?，F今一個建筑工程項目的各個環節中都需要用到BIM技術，首先是借助BIM技術幫助設計師完成建筑的設計工作，其次是借助BIM技術幫助建造師完成數據信息的造價工作，然后是借助BIM技術幫助設計單位、施工單位與客戶之間實現有效的溝通，避免在后期的施工環節出現設計變更、施工變更的事件，進而避免了錯誤的發生率、避免重復勞力事件，節約施工成本和縮短施工時間?，F今的BIM技術已經完全實現了3D、4D乃至是5D的數據建模，未來還有可能實現數據的多維建模，在數據建模過程中，可以集合有關工程的產品信息和專業信息，其中還包括非構件對象，如環境和運維要求等狀態信息，使用這些高度細化的信息都有利于完善建筑結構設計工作。

1.2技術難點分析

當然，BIM技術的發展和使用也并非是十分順利和一勞永逸的，在現實的應用中也會出現大大小小的問題，這就對后期的成果作品產生了一些影響，關于技術實施的難點主要體現在以下幾個方面：首先是BIM技術至今仍有不成熟、還在不斷摸索的東西，比方說BIM技術的應用尚沒有完善的體系標準作為依據，在應用規范上也是沒有完善且具有權威性的，所以因為這些不完善、不統一的問題使得BIM技術在信息交換時出現了很多兼容性的問題；其次是雖然BIM技術的應用對于建筑結構的設計人員來說有很大的幫助，但是從時間方面考慮的話，這種設計方式所花費的時間比傳統施工圖紙的設計時間要多很多；然后是因為采用BIM技術時，不同的設計環節采用的設計標準也是不同的，這就使得建筑結構的在設計交付時會出現很多問題；最后是目前我國在BIM技術的應用中沒有一個統一的準則，所以很多時候沒有強制性的標準要求，在一些建筑的設計中國沒有強制進行BIM的技術管理，許多的設計院也都是先經過二維的圖紙設計，然后再利用BIM軟件進行翻版，所以若是討論BIM技術對工程最終帶來的收益的話，目前是無法確定的。

2 BIM技術在建筑結構設計中的具體應用分析

2.1 BIM技術在建筑結構和場地分析工作中的使用

建筑所在地的地質情況、水文情況等環境情況都會對建筑結構設計合理性產生影響，設計人員在實際工作當中將地理信息系統和BIM技術結合使用，能夠在計算機虛擬環境當中制作虛擬工程模型，從而能夠全方位、多層次地分析建筑工程所在地的環境特征以及其他條件，保證建筑建設地點的合理性，從而為建筑結構和建筑所在地的有效適應性打下基礎，為整個建筑結構設計工作合理性提供保證。

2.2 BIM技術在建筑結構性能分析當中的使用情祝

建筑結構設計工作并不是單純地將建筑的各個部分排列到一起，而是需要采取專業措施將建筑的各個部分進行有機組合，保證整個建筑的整體性，為整個建筑結構的抗震性、穩定性以及安全性提供保證，使建筑的各項性能都能滿足國家的標準。通過分析，傳統的建筑結構性能分析需要耗費企業大量的人力、物力、財力，并且使用傳統方法獲得的分析結果的誤差較大，從而對建筑結構性能的可靠性產生負面影響。設計人員應該合理使用BIM技術進行建筑性能分析，通過計算機建立相應的虛擬模型，然后將建立的模型的相關數據導入到相應的軟件當中，就能夠高質量的完成分析工作，工作人員可以根據分析結果來對建筑結構設計方案進行更正，為建筑結構設計質量提供保證。BIM技術對建造前期各專業的模擬，可以快速直觀的發現各專業的沖突問題。如下圖的建筑與結構沖突案例：西立面三層部分外窗，與三層結構圖梁出現交錯情況，無法開啟和使用，與設計協調后，取消此處外窗。

2.3 BIM技術在建筑結構協同當中的使用情祝

設計人員通過使用BIM技術能夠實現建筑工程數據的交流共享，這包含以下兩個主要方面：其一，使用建筑工程中間數據文件，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；其二，為了保證BIM技術應用的有效性，設計人員可以建立中性數據庫，實現不同專業間的數據傳遞和共享，將建筑工程項目當中的各個專業有效地結合到一起，設計人員能夠同時使用同一的處理平臺進行規范的數據處理，保證信息系統內部的暢通性。BIM技術能夠實現數據的交流和共享，在此基礎上上能夠為建筑結構設計工作提供保證。

2.4 BIM技術在鋼結構建模當中的使用情況

根據調查，我國目前的建筑工程中會有較大數量的大跨度建筑物，大跨度建筑物的結構形式主要是鋼結構，在進行鋼結構建模時工作人員應該著重處理好結構連接、加強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、梁梁連接等多種連接形式，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將其參數化。在實際建筑工程當中使用BIM技術能夠利用參數共享，有效控制螺栓的數量和間距，設計人員只需要對BIM系統中的參數進行調節就能夠形成新的連接部件，設計人員只需要繪制出加強件、連接件的大樣圖便能加強這兩個部分的設計質量，鋼結構施工人員只需要對相應位置設計進行參考，就能夠準確地確定加強件、連接件的位置，為鋼結構的設計質量提供保證。

2.5 BIM技術在建筑結構可視化工作當中的使用情況

在傳統的結構設計工作中，設計人員主要使用CAD進行設計繪圖，這種方式不能給用戶提供詳細的建筑結構信息。在建筑結構設計初始階段使用BIM技術就能夠建立出實體的建筑結構模型，為用戶準確認識和理解建筑結構提供保證。如圖1所示為可視化劃分示例，大多數建筑工程項目的結構設計工作都可以使用BIM技術來完成，BIM技術的使用能夠進行建筑結構的動態演示，能夠使用戶更加直觀地觀測整個建筑結構的各種參數，為設計單位建筑結構設計方案的最優化選擇提供方法。并且設計單位還能夠及時發現建筑結構設計方案中存在的問題，并且積極采取措施進行解決。

3 BIM技術的未來

BIM的未來需要時間的磨合。聯合國的預測數據顯示，預計在2030年中國城市總人口會超過10億。為了實現中國人的城市夢，國家將必須建造大規模的城市空間、運輸系統、道路網和解決隨之帶來的能源危機。先進的BIM理念和解決方案是中國建筑行業的高效手段，BIM將面臨新的挑戰，BIM將同國內的建筑市場特色相結合，滿足國內建筑市場的需求。

結束語

目前，BIM技術在我國建筑行業中的發展還是相當迅速的，此項技術目前正在逐漸成熟、逐步完善，慢慢地推動著我國建筑行業在現代化方面的進程發展，在此項技術現實的使用階段中，還會存在一些使用上的問題，這就要求使用人員也要不斷提升自身的知識水平，勇于解決其中的難題，在推廣BIM技術的同時，也要提升BIM技術的應用質量，進而逐步提升建筑結構設計的工作質量。

參考文獻：

[1]玉軍. 簡述建筑結構設計中的BIM技術應用[J]. 華東科技：學術版， 2015（8）：86-86.

[2]胡建祥， 蔣安. 淺析BIM技術在建筑結構設計中的應用[J]. 城市建設理論研究：電子版， 2015（19）.