建筑結構中BIM技術的應用研究

潘曉明

摘 要：BIM技術作為一種新興的建筑開發工具被應用于建筑工程的各個環節，以優化建筑業的發展。本文主要闡述了BIM技術的基本涵義，并對BIM技術在建筑結構中的優勢及實施方案進行了客觀分析，希望為BIM技術在建筑結構設計中的應用提供借鑒。

關鍵詞：建筑結構 BIM 設計

前言

結構設計是建筑的基礎。隨著人們對生活、工作品質要求的提高，建筑結構也日趨復雜化，傳統的二維設計方式，已經難以滿足復雜的需求。BIM技術的出現成功地解決了這一難題，并極大的提升了建筑結構設計的效率和可靠性。

一、BIM技術概述

BIM （Building Information Model）即建筑信息模型，由國外的科研學者提出，后傳入我國，它引起了建筑業的極大變革和發展。 BIM可以看做是是一個建設項目物理和功能特性的數字表達，成為一個可共享的可拓展的信息共享源，為建設項目提供所需的必要決策依據，同時關聯的各方也可以從模型中進行檢查和反思，協同作業，它反映了不同職責的工作人員在工作中的表現。換言之，BIM是技術、方法、機制等的結合體，為建筑項目的順利進展提供了保障。它的提出，成功使建筑結構設計由傳統的二維平面設計走向三維立體化設計[1]。

二、BIM技術在在建筑結構設計方面的優勢

1、數據信息整合數字化

隨著建筑物功能需求的增加，建筑的結構也日趨復雜化。因而在進行結構設計時，需要考慮的相關信息點也更多、更復雜。傳統的設計手段的信息整合主要是基于人工的，所以信息整合的效率和準確性都不足。BIM技術是一種數字化的處理技術，可以自動獲取、捕捉多種信息，并進行整合。

2、設計可視化、圖紙調整更加便捷

過去，圖紙設計主要是基于CAD的二維平面化的設計方式，對于建筑的某些結構的呈現只能通過經驗和想象來判斷。而BIM技術以一種3D的立體形式，將已經設計的建筑結構展示在設計者的面前，使其可以直觀的對建筑物進行分析和策劃，使設計的契合度與完整度增加。另外，從圖紙到實際施工，往往需要經過多次的調整。圖紙的改動是牽一發而動全身的，而傳統的方式，只能通過人為手工的對所有的細節進行調整和修改。并且需要在圖紙上進行多次的手動修改，傳遞起來十分的困難，也難免存在疏忽而導致部分問題遺漏。而通過BIM技術，設計人員僅需要進行局部的修改，系統就可以自動的捕捉信息，進行自動的適應性調整。并且給出更加人性化的參考設計方案。使得建筑結構的設計和調整更加的便捷。

3、操作簡便、設計流程更順暢

BIM技術操作起來十分的簡便，一般的從業人員經過幾次培訓就可以快速的進行掌握。通過BIM技術，可以有效地簡化設計中的各項工作，并最大限度的將信息資源集合在了計算機平臺上，使設計人員可以更加方便的獲取到所需的信息，并提供相應的輔助操作工具，這就使得施工圖設計進入流線化、統一化且可循環利用的工作方式，在設計過程中，參與設計的人員可以利用交互技術，進行及時的交流，使整個流程得到優化，工作進度得以加速。

三、BIM在建筑結構設計中的應用

1、建筑結構設計的基本內容

BIM的設計是基于IFC標準建立的，以現有的標準模型的邏輯結構進行的模型渲染構建。以這種方式構建出的模型效率高、導出容易，也更容易適應于其他建筑軟件之中。BIM的模型構建需要完成四個部分：計算結果模型、結構構件模型、材料信息模型和屬性定義模型，從而實現建筑結構的完成創設。①結構構建模型。建筑的基本構成要素，這包含建筑中的墻體、立柱、房梁等，通過結構構建模型使各元素進行有機的關聯；②計算結果模型。對經過計算機計算出來的建筑內部力學性能分析結果和建筑結構設計分析結果進行關聯、藕合，實現對結構構建的最優化設計；③材料信息模型。對建筑使用的混凝土材料和鋼筋材料的相關信息構建模型；④屬性定義模型。這部分的模型建立建筑結構的動態屬性參數，并為模型的再擴展提供可擴展接口。它是整個建筑結構模型實現動態調整的關鍵[2]。

2、BIM技術的實施步驟

基于BIM的建筑結構設計流程充分的改善了只依靠CAD技術進行設計的弊端，實現了十分簡便的設計流程操作。首先是構建一個合理的建筑信息模型，它應包括上文提到的全部模型；其次，對已經初步構建好的模型進行IFC格式的導出，以便進一步耦合和關聯；第三，針對導出的文件利用建筑信息模型的信息集成、提取平臺將模型中的結構構建信息分離出來，從而建立基于建筑信息模型技術的建筑模型。另外，要通過對建筑信息模型的提取工作形成結構設計匯總的幾何模型，并且依據信息系統的可補充、定義的功能來定義相關的荷載和約束信息。在上述步驟已經完成后，通過計算機作為輔助，來對設計進行整合。此過程中，需要發揮設計師的主觀能動性，通過經驗及技能完成方案的進一步調整，以達到最終形成一個完善的設計模型。為了體現建筑結構設計中的協同作業對建筑優化的作用，本過程可以安排多名設計師對建筑模型進行同時作業，在完成自己設計的部分的同時實現設計工作的有效集成和統一，提升整體的工作效率和設計質量，尤其是現階段的建筑設計工作經常會遇到無法對建筑進行拆分設計的情況，這種工作方式非常的有效[3]。

3、建筑結構中BIM技術應用的效果分析

為了更好的進行離退休干部的服務工作，某地計劃建造一離退休干部活動中心。計劃占地面積1500㎡，屬于縱向型結構，縱向長度可達90m，橫向寬度根據建筑的功能區域劃分從10m-15m不等。為一般的鋼筋混凝土框架式結構。在本次設計中，采用BIM技術進行建筑模型的構建，并通過相關的力學分析及數據計算確定其中各構建的參數。形成BIM模型，并在進行標準的對照和參數對比后，就可以通過系統導出相應的IFC模型。在進行關聯和藕合后，對已經完善的圖紙針對場地的具體情況進行調整。在調整中發現，建筑的東北角受光照影響，存在明顯的采光不足，不利于老年人的活動，因而進行窗口位置的調整。本次設計歷時88天，包括前期的勘測和后期的調整，與傳統的建筑結構設計相比，進度大幅度提升，且圖紙的契合度與施工要求的契合度要更高。足見BIM技術在建筑結構設計中具有極大的實踐價值。

4、建筑結構中BIM技術應用存在的難點

BIM技術以有限元結構分析模型為基礎來進行相關設計的，那么實現BIM結構模型與有限元結構分析模型、BIM結構模型和結構施工圖文件的銜接是可行的。但是在實際操作中，卻發現此過程會受到一定的條件限制，只有常規構件才能夠實現雙向互聯，當構件結構越復雜，產生的數據丟失越多。這也是今后BIM技術在應用中所必須面對的問題。

結束語

BIM技術發展的短短數十年間，建筑領域已經發生了翻天覆地的變化。作為建筑領域的新型技術，它已經成功改善了我國建筑結構設計中效率低下、穩定性差的缺點，為實現信息化、智能化的建筑產業發展提供了技術上的支持，但是BIM技術仍然存在許多的缺點和不足，需要通過人為不斷的調整來優化，以促進其更好的發展。

參考文獻

[1]陳武.小議建筑結構設計中BIM技術的合理應用[J].城市建筑， 2016（9）：65-65.

[2]劉麗. 關于建筑結構設計中BIM技術的應用研究[J].工程技術：全文版， 2017（3）：00028-00028.

[3]王麟.建筑結構設計中BIM技術的應用及相關問題研究[J].工程技術：引文版， 2016（12）：00286-00286.