BIM技術在建筑結構設計中的應用分析

朱江

摘要：我國的經濟社會不斷發展，科學技術水平不斷提升。現代技術與建筑工程領域的融合越來越緊密，BIM技術的應用范圍越來越廣泛。本文將具體探討BIM技術在建筑結構設計中的應用，希望能為相關人士提供一些參考。

Abstract： China's economy and society are constantly developing， and the level of science and technology is constantly improving. The integration of modern technology and construction engineering is getting closer and closer， and the application scope of BIM technology is more and more extensive. This article specifically explores the application of BIM technology in building structure design， hoping to provide some reference for relevant people.

關鍵詞：BIM技術;建筑結構設計;應用

Key words： BIM technology;building structure design;application

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）34-0207-02

0? 引言

進入新世紀以來，我國的社會主義市場經濟持續繁榮，建筑行業進入快速發展階段。在工程建設中，結構設計占據重要位置。只有提高結構設計水平，才能保證建筑項目的整體質量。BIM技術是現代技術的代表，將這一技術應用在建筑結構設計中，可以收獲事半功倍的效果。因此必須把握BIM技術的內涵，發揮BIM技術的應用價值。

1? BIM技術的主要應用特點

1.1 信息化特征

BIM技術是現代信息技術的代表，集成了現代信息技術的強大功能，可以對海量數據信息進行分類儲存和分析管理，建構科學的信息模型。建筑信息模型為后期項目建設奠定了基礎，設計人員需要對建筑模型進行優化，確保各項參數的準確性。BIM技術構建了信息平臺，設計人員可以登錄信息平臺，對建筑結構進行不斷優化，實現建筑設計的一體化。信息建模型以數據庫作為基礎，記載了建筑結構信息、施工材料信息、建筑構件信息等[1]。設計人員可以通過查詢功能快速檢索數據，加快建筑結構設計的速度。

1.2 協同性特征

BIM技術具有突出的實用價值，其為設計人員、業主和施工方提供了互動溝通的平臺，主體可以通過登錄平臺來傳達主體需求，實現單位之間的信息連接。設計人員在完成工作后，需要將模型信息發送給業主，在業主認可的前提下指導施工方工作。BIM技術可以對建筑結構要素、建筑構件要素等進行檢測，分析構件之間的影響要素，并提出削弱外部影響的策略。通過BIM技術，建筑設計質量將明顯提升，建筑工程項目可以滿足多方主體的需要。

1.3 高效性特征

建筑設計過程中互產生大量數據，如何對數據進行分類管理，成為設計者關注的重點問題，BIM技術解決了設計人員的困擾，可以將數據儲存到適當位置。當建筑結構設計中的數據發生變更時，BIM系統將根據變化數據調整建筑工程模型，對相關信息進行快速修改。BIM技術還可以實現模擬施工的目標，對建筑場景進行還原。在BIM技術的作用下，建筑結構設計將更加高效[2]。

2? BIM技術在建筑結構設計中的應用難點

2.1 易受外部影響

在應用BIM技術進行建筑結構設計時，需要建構基礎模型，并將建筑模型放到結構分析軟件中，對建筑結構進行分析和計算。建筑結構分析軟件可以提供反饋意見，設計師根據反饋意見，可以對建筑結構設計模型進行修正。反饋信息的過程就是設計方案更新的過程。因此從這個角度來看，以BIM技術為基礎的建筑結構設計，是動態與靜態的統一[3]。一方面，設計人員要關注建筑模型的真實性、科學性，確保建筑模型的實際應用價值。另一方面，設計人員要對建筑模型的外部環境變化進行分析，使建筑模型設計與施工實相符合。建筑結構設計容易受到建筑材料、建筑構件的影響。在荷載組合不當、力學特征分析不力的情況下，很容易出現設計失誤，阻礙后續工作的順利展開。

2.2 數據容易丟失

BIM技術在建構模型時需要形成完整的數據庫，對數據庫中的信息進行挖掘。BIM數據模型可以自動生成施工文檔，施工方根據施工文檔內容，可以開展具體的施工工作。值得注意的是，在文檔轉換過程中，需要對BIM數據模型進行分析，確保BIM數據模型的結構構件比較簡單。部分建筑結構構件比較復雜，很容易出現數據丟失的問題。如何使結構分析模型和建筑工程的實際物理模型相符，成為建筑結構設計的難點問題。

3? BIM技術在建筑結構設計中的應用路徑

3.1 可視化設計

在傳統建筑結構設計中，大多數設計人員會采用CAD技術，形成完整的建筑設計圖紙，如圖1所示，并將建筑設計圖紙發放給施工方，讓施工方按照設計圖紙內容進行施工。建筑結構設計并不是一項簡單的工作，設計人員需要對建筑結構構件進行分析，展示建筑結構構件的詳細信息。CAD技術無法對建筑結構構件進行細節展示，在一定程度上會影響建筑結構設計的實效性。為了避免出現上述問題，可以應用BIM技術，形成建筑結構的三維立體模型，如圖2所示。立體模型明確了各個建筑結構構件的位置，設計人員可以對建筑構件進行直觀分析，對不符合要求的建筑構件進行優化和改進[4]。在生成三維立體模型之后，設計人員可以對建筑結構進行布局調整和規劃安排，計算建筑物體量。BIM技術是可視化過程中的重要技術，而可視化技術可以對建筑結構進行動態考察，直至得到最佳設計方案。

3.2 參數設計

建筑結構參數設計的難度比較大，以鋼結構的構件參數設計為例，在開展設計工作時，設計人員不僅要考察構件的位置、構件之間的連接方式，還要找到構件的連接點，確保構件的穩定性。在對鋼結構構件進行連接時，必須要對連接梁的高度進行測算，查看構件的連接類型，并對每個構件的參數進行精準設計。BIM技術提供了三維立體模型，因此在開展鋼結構設計中，設計人員應該先對模型中的構件進行調整，并合理控制螺旋數量等。在模型調整過程中，需要保證數據信息的快速接收，根據數據信息來繪制加速構件。

3.3 設計實例

為了方便敘述，將以體育場結構設計為例。在對體育場進行結構設計時，應該認識到體育場結構的特殊性：首先，體育場頂部的鋼網架存在主要桿件和次要桿件。其次，體育場頂部的鋼網架承受外部壓力，為了起到扭矩作用應該附加彎矩。再次，體育場頂部鋼網架的單元數目比較多，需要對各個鑄鋼節點的位置進行確定。鑒于體育場結構特殊，可以采用BIM技術，對體育場鋼結構信息等進行獲取，依照信息形成完整的結構設計模型，并對其進行仿真施工，檢驗設計方案的可行性。在仿真施工時，設計人員要對各個施工工序進行統一安排，并在設計方案檢驗通過后傳遞給施工單位。在設計過程中，設計人員應該對體育場施工作業區域進行劃分，每個施工區域的施工工序不同，設計人員應該對這些施工工序進行有效控制，盡可能提升工程施工的效率和質量[5]。

4? 結論

綜上所述，我國的經濟社會不斷發展，建筑行業迎來了前所未有的發展機遇和挑戰。網絡信息技術突飛猛進，BIM技術應運而生，對建筑行業發展有著突出的裨益作用。建筑結構設計是開展工程建設的前提，建筑結構設計水平直接關系著工程建設的質量。BIM技術可以提高建筑結構設計效率，使業主、施工方共享數據信息。在建筑結構設計時，設計人員應該把握建筑結構的特殊性，發揮BIM技術的應用價值。

參考文獻：

[1]趙盈盈，涂中強.BIM技術在建筑類課程項目化教學中的應用——基于“建筑工程施工圖識讀”課程[J].科技創新與生產力，2016（08）：66-68.

[2]劉超，趙天怡，張吉禮，劉明生，陳婷婷，楊欣煒.基于建筑信息模型的建筑熱工系統與暖通空調系統設計應用分析[J].暖通空調，2016，46（03）：27-32.

[3]魏小朝，洪文霞，姜振堯.BIM技術在“Part Green”綠色建筑施工技術管理中的應用[J].企業改革與管理，2016（02）：212.

[4]張國華，郭敏，霍婕，馬秀琴，張順佳.BIM技術在綠色建筑全生命周期的應用——以北京市某醫院建筑為例[J].智能建筑與城市信息，2015（12）：82-84.

[5]紀博雅，戚振強，金占勇.BIM技術在建筑運營管理中的應用研究——以北京奧運會奧運村項目為例[J].北京建筑工程學院學報，2014，30（01）：68-72，82.