BIM技術在建筑結構設計中的應用探析

劉志賀 姜鵬

摘 要：BIM技術對進一步提高建筑結構設計質量及效率有著重要意義，并可以幫助建筑企業在建筑產品生產過程中有效降低設計、生產等環節的成本投入，雖然BIM技術的各項功能基本可以滿足現代建筑結構設計工作的需求，但是BIM技術也對設計人員的整體素質提出了更高要求。本文主要對建筑結構設計中BIM技術的應用進行了分析研究。

關鍵詞：建筑工程；結構技術；BIM技術；具體應用

一、BIM技術的簡要概述

在建筑形式和數量不斷增多的形式下，工程項目中所涉及的信息量也越來越大，這些信息如果得到及時收集，并加以利用，那么對于其他建筑工程的建設將會具有極大的推動作用。不但能夠縮短工期，還能夠有效節約成本，提高施工質量，除此之外還能夠更好的避免很多施工事故的發生，因此，信息技術在我國建筑工程中的優勢非常顯著。但是現階段，還是應該采取一定的措施更好的發展和推廣這項技術，這樣才能夠將此技術的優勢充分發揮出來，有效的節約成本，提高施工效率以及保障施工安全。

二、BIM技術的特點分析

1、可視化。傳統的建筑設計只能通過紙張或者計算機2D/3D軟件完成，其主要作用是為后期施工提供相應的規格尺寸及效果展示，但還需要借助人們的空間想象才能將整個建筑在自己的腦海中呈現。BIM技術的出現為建筑模型的直觀展現提供了平臺，設計人員的設計理念能夠直接在建筑模型中展示出來，有助于建筑企業內部的人員交流，并對相關的設計進行討論，做出最佳決策。

2、協調性。協調性首先是設計部門內部各專業人員間的組織協調，在內部形成一個有效的標準性文件，便與推動建筑工程的進程。另外BIM技術還能夠在建筑內部相關布置以及空間設置上起到協調的效果，例如樓梯井的布置、防火區布置、水管布置、線路布置以及其他輔助布置等。

3、模擬性。BIM技術能夠利用建立模型來模仿現實中的建筑，并通過其表現形態得出一些具有重要參考意義的數據。例如在進行材料配比與承受應力之間的關系時，僅僅通過經驗與猜測難以找到最佳配比的真實比例，因此可以借助BIM技術將利用優化技術設計的方案數據輸入仿真系統中，模擬建筑的結構，在模擬環境中測試不同材料比例的受力情況，將得到的數據繪制成統計圖，明確找到最佳配比點。

三、建筑結構設計中BIM模型所包含的內容

1、構件方面。BIM技術在建筑結構構件設計中具有非常重要的作用，其中內容很豐富，包括構建材料、幾何尺寸以及荷載等信息，這些信息能夠非常直觀的顯示出來，相關的設計人員能夠隨時進行使用和分享。尤其是在結構節點設計方面，BIM技術的使用，能夠快速和直接進行構件作用的判斷，將梁、板以及墻、柱等部分的信息進行定義，同時能夠對連接構件做出更加合理的判定，這樣是為了更好的將其與節點的進行匹配，這樣就能夠將所建立模型的信息進行科學地參數計算。

2、整體層次關系。使用BIM技術，必須要建模，而模型的構件需要大量的信息數據，在虛擬的條件下，模型能夠非常正確完整將結構進行優化調整，為人們提供最合理、最具可行性的設計施工方案，同時，還可以緩解施工過程中所產生的突發問題，協調各部分施工之間的關系，BIM技術可以及時搜集并整理各種施工信息，并實現分享，施工人員以及技術人員在需要的時候可以隨時進行查閱和使用，為建筑結構整體分析計算提供更多依據。

四、BIM技術在建筑結構設計中的應用

1、建立完整的項目樣板。在建筑結構設計中，項目樣板是所有設計中的基礎，而項目樣板設計所包含內容很多，具體為標準化處理的線型、字體以及符號等方面。而BIM技術的應用，能夠快速有效的建立完整的樣板，并且能夠避免很多不必要的重復，減少無用功，提高工作效率，現階段，我國已經建立了一套符合我國實際情況的設計標準，這項標準能夠對我國結構設計中的各個環節進行監控并能夠更具不同用戶的需求，有針對性的進行指導。

2、設計符合要求的結構構件。在建筑結構中，梁、柱以及樓板等都是非常重要的基礎部件，因此這些構件對于建筑來說，有著非常重要的支撐作用，通常來說，它們一般為預制構件、現澆構件以及各鋼結構構構件等。設計的時候，要從建筑物的實際情況出發，根據不同需要進行設計。在這些形式中，比較常用的就是現澆構件。

3、鋼筋混凝土結構中的平法表示。在鋼筋混凝土施工圖繪制中，通常采用平面方法進行表示，在圖紙上采取特殊的符號進行標注，施工技術人員通過工藝轉換形成樣圖。BIM技術可以使平面表示法的內容多環節和多角度展示，BIM模型能夠更加輕松的提取出關鍵數據和核心信息，以滿足施工時間和放樣需求。

五、對結構設計中難點的處理

1、應用BIM技術的三維設計工具軟件（Revit等）用了較多的模塊參變量和系統參數，與二維創建視圖技術有很大的不同，軟件需要兼顧與二維設計習慣的一致性，所以模塊參變量和系統參數比常規工具軟件要復雜很多，這就使得應用中因為系統參數設置不當或參數與參數之間不匹配而導致很多意想不到的問題。

2、結構工程師在建立BIM模型時，注重的問題主要是結構模型能否自動生成平法施工圖文檔，以及能否正確轉化為可以被結構分析軟件認可的結構分析模型。在結構設計中，安全性分析計算是首要環節和重要問題。

六、建筑結構設計中BIM技術的未來發展

BIM技術相比于傳統建筑設計不僅實現了建筑的參數化設計，還有效的將計算機仿真技術應用起來。設計人員在將建筑物設計完成后可以通過計算機仿真技術對建筑物的各項標準進行檢驗，確保在受力以及各建筑部分協調上具有可行性，最低標準是在使用期內不能發生結構安全問題，同時在建筑施工過程中應該體現經濟性特點。在設計中除了要滿足正常使用需求還要考慮一些突發情況，例如受到地震等因素的影響，保證承受一定范圍外力的影響，保障居民的生命財產安全。在設計中應該考慮到相關因素可能造成的影響，利用BIM技術對設計方案進行演練，并結合仿真結果在設計之初利用有限元及力學原理，從不同角度進行受力分析，從而保障設計的合理性與安全性。

七、結束語

總之，在建筑結構設計中，應當科學的進行結構設計、確保建筑結構能夠承受各種環境下的外力作用，這樣才能夠確保人民的生命財產安全。BIM技術的合理應用，能夠有效提高設計的合理性，可行性同時兼具經濟性，最大限度提高建筑質量，為國家和人們的利益提供保障。

（作者身份證號碼：1.152326198912252018；

2.231182198909042510）