建筑結構設計中BIM技術的應用探究

萬雪飛

（江西 南昌 330000）

引言

信息化浪潮的逐步推進，讓傳統的建筑設計模式受到了巨大的技術沖擊，帶來了歷史性的改革局面。對于建筑行業來說，控制項目成本，提升工程質量成為了求中的關鍵內容。BIM的技術優勢下可以將設計過程變得透明化、可視化，讓設計理念更好地通過三維模型進行展示，這也是未來建筑行業的發展趨勢。

1 基于BIM的建筑結構設計建模

計算機的快速發展讓設計環節得到了技術改進，基于CAD等軟件的平面設計方案也開始投入使用。但是該方案下，只能基于平面的點、線、面展示設計信息，并沒有在設計方式上進行改進。BIM技術的發展之下，設計模式也逐漸地產生變革，以建筑信息模型為基礎的技術運用逐漸成為了主流趨勢，力圖與國際技術接軌。

1.1 模型分類

工程項目在實施的環節當中，建筑信息模型也會隨時發生轉變，信息內容也會變得更加豐富。一般情況下模型類型包括體量模型、設計模型、施工模型與運維模型。當項目從某個階段過渡到下一個階段時，模型的精度與技術要求也會隨之提升，在不同階段，BIM技術所發揮的作用與職責也有明確規定[1]。當更多的設計細節能夠在組件中得以戰士，模型所包含的信息量也會之間增加。

1.2 模型構建

一般情況下，利用Revit軟件平臺來建立BIM模型，結構工程師也可以直接根據結構模型來進行設計和分析。在當前的技術條件下，結構模型設計完畢之后并不能夠與其它模型進行良好溝通。在BIM技術條件之下，可以通過兩種模式來實現。一種是在BIM建模軟件之中建立綜合模型，包括建筑模塊、能耗模塊等；另一種則是分類建立專業模型，使用數據庫技術來將專業模型整合在數據庫當中，保障信息交流過程中的穩定性。

2 建筑結構設計中BIM技術的應用

通常情況下建筑設計階段分為方案設計、初步設計與施工圖設計幾個不同的階段，設計流程相對清晰，專業之間的合作效率也能有所保障，對于設計周期可以進行更好地把控。而結構設計與建筑設計之間的差異較大，建筑結構設計更加注重建筑本身的性能要求與材料利用，而不是單純地對外觀與空間進行安排。換言之，分析模型中的構件已經進行了簡化處理，BIM的應用也讓傳統的設計流程發生了轉變。

首先，技術應用帶來了數據傳輸模式的轉變，解決了設計過程中的專業設計沖突，使得專業之間更加協調，能夠帶給設計師更加直觀清晰的感受。而工作流程的改進與優化也是BIM技術帶來的結果，工作任務前置，可以進行相關性能的檢測和分析，才能在方案設計階段切實保障設計質量的提升[2]。從具體的建筑結構設計過程來看，可以圍繞不同階段的工作需求展開分析。

2.1 方案設計

在方案設計環節，BIM技術介入痕跡更加顯著，數據交換與工作流程都發生了顯著的改變。從模型的基礎性質來看，它是一個相對完整的工程數據庫，可以在方案設計階段就開始進行結構設計與分析，建立專業的信息模型，并且將信息提交至后續的審核過程中。數據交換還可以在設計過程中進行協調和反饋，從而讓數據交換更加頻繁有效。

2.2 初步設計

初步設計是在方案設計的基礎上對設計內容進行的優化和處理，按照結構設計模式與水電供暖方面的要求進行進一步整理和修改，讓設計方案更加科學。換言之，初步設計是對項目可行性與經濟性展開的研究牛，包括對設計準則與技術工藝問題探究等多個方面的內容，然后提前地協調好專業間的技術沖突問題，確定最終的技術經濟指標。在BIM技術初步設計環節，以Revit為例，可以分為不同的技術步驟。

首先是BIM建筑結構模型的載入，在模型基礎上形成結構模型，結合軟件的可視化特點，以導入、鏈接等方式將模型載入至結構項目當中，建立符合實際工作需求的項目樣板，也可以對圖元詳細程度進行規劃，滿足項目需求的前提。此外，雖然建筑物可以通過三維形體進行展示，在結構布置方案上仍然在平面視圖截面進行繪制。所以，后續的工作中應考慮到平面視圖與三維形體之間的數據差異，即某一視圖內部的參數發生改變，則其它參數也會同時出現改變。結構工程師們便可以按照設計的模型進行結構布置，包括梁板、基礎等，參考建筑模型進行設計也能大幅降低模型與結構構件可能產生的沖突。在BIM平臺設計前也能通過碰撞檢測工具檢查模型，然后根據結果判斷是否要修改沖突區域。從技術重點來看，無信息丟失的數據交換是BIM技術應用的重點，且BIM核心建模軟件中的模型修改工作也能避免重復建模工作的展開，進一步保障工作效率[3]。

2.3 施工圖設計

施工圖設計是結構設計中的關鍵階段，直接影響到施工的正常開展。一般情況下，施工圖設計過程中包括結構設計、工藝選擇、材料配備、設計總說明與圖紙使用等，為后續結構設計與配件裝備提供技術依據。在BIM正式投入應用之后，施工圖設計工作也進行了前置，也讓很多其它工作也進行了前置，相對來說減輕了施工圖繪制過程中的工作量。在BIM核心建模軟件的使用過程中，需要進行細節處理與深化設計，重點針對節點進行詳細圖紙規劃。

從工作流程的角度分析，BIM技術應用弱化了傳統流程中的設計準備環節，增加了二維視圖的生成環節，不同專業之間可以隨時地進行數據交換，為實際的工程施工提供參考。另外，工作效率的提升顯而易見，能夠為設計分析優化提供保障，重點針對某些錯誤之處進行改進，在設計效率上也符合結構設計的技術要求。例如在傳統結構設計環節，建筑專業交付給結構專業的材料只有通過CAD軟件繪制的平面圖紙，而目前的技術水平下，圖紙利用率得到了有效保障，且施工圖紙產生變動時也不需要重新繪制施工圖，因為圖紙通過三維模型自動生成，與平面之間保持相互聯系的關系[4]。

2.4 結構模型整體要求

在實際的設計環節當中，當結構專業完成結構模型設計之后，可以將結構模型轉交給其它專業，此時需要按照一定的技術要求。例如在方案設計的初步階段，就需要明確結構選型和結構布置的要求，在框架柱、框架梁與剪力墻的設計環節更好地進行相關布置。此外在初步設計階段，能夠對基礎結構類型、尺寸、伸縮縫、標準層的結構進行合理規劃，對于某些特殊結構部位的構造也應該符合技術要點。施工圖的設計階段，基礎部門、屋面支撐系統、樓梯結構、其它特種結構，如煙道、擋土墻等都應該進行技術要求。現階段BIM核心建模軟件中對于項目硬件要求較高，實際工程中可根據要求來決定是否要進行部分項目的建模工作，配合模型精度要求進行使用。

3 結語

本文主要針對建筑結構設計中BIM技術的應用展開了相應的分析，通過結構設計流程的規劃工作，可以避免企業在應用技術的過程中出現相關的問題，保障建筑結構設計工作的有效性與穩定性，也為工程應用提供實際的依據，說明BIM技術在國內結構設計工作中具有實際應用的前景。在未來的研究當中，還可以針對信息交流、軟件結構、軟件體系等方面展開技術規劃，確保BIM技術的全生命周期應用，探索新技術應用的道路。