建筑結構設計中BIM技術的應用

【摘要】隨著科學技術的不斷發展，BIM技術實現了設計行業由二維到三維的跨越，被許多業內人士認為是一場設計技術革命。BIM技術的優勢是其參數化，它突破了傳統設計方法難以修改和同步的缺陷，以可視化的多維模型大大方便了建筑從業人員，其技術本身涵蓋了專業內與建設活動參與方多環節的協同及共享，在建筑結構的設計之中，BIM技術能夠有效的提高設計的質量與速度。本文通過對BIM技術的特點及建筑結構中BIM技術的應用進行分析，從而為BIM技術在建筑結構設計中的拓展應用做出了鋪墊。

【關鍵詞】建筑結構設計；BIM技術；協同設計

1、引言

隨著我國社會經濟的不斷發展，社會各方面對建設項目的需求越來越大，在這種情況下確保建筑結構設計的合理性更為重要。為了使這項工作更高效，越來越多的新技術正在應用于建筑設計的過程之中，而BIM技術就是其中之一。建立BIM應用的設計系統，可以提高建筑結構的設計水平，縮短安裝結構所需的時間，并降低結構投資的成本。 將BIM技術應用于建筑項目的結構設計中可以改善建筑工人之間的協作，從而建設經濟合理，安全和高效的建筑。

2、BIM技術概念與特點

2.1 BIM技術的概念

BIM是由美國Autodesk公司提出并不斷完善與豐富的建筑三維設計概念，中文就是建筑信息模型的意思， BIM技術可以分解為兩個方面：一是作為模型結果，與傳統的3D建筑模型是截然不同的，有著根本的區別，BIM模型包含了物理特性與功能特性兩方面，物理特性可以理解為幾何特性，而功能特性，是指建筑信息模型包括了建筑設計工程所有的信息數據；二是作為其中的一個部分， BIM是一種項目設計、施工和運營管理的全新方法，BIM不是某一種軟件或者某一個物體，它是一個存儲信息的技術，不僅存儲了工程中所用到的信息資料，然后將這些信息數據運用在設計建筑中。

2.2 BIM技術的特點

2.2.1可視化

BIM建筑信息模型的可視化是一種可以清晰直觀的看到不同構建之間的關聯性及反饋性，所有的過程都可以清晰的看見，包括建設項目的圖紙和表格，從而大大的增加了項目的透明度，此外，施工方、業主及設計方之間的探討和決策都是可視化的環境。

2.2.2協調性

BIM建筑信息模型可以在建造初期階段協調每個專業之間的沖突并形成數據文件。 BIM的協調作用不僅在于解決各個專業之間的矛盾，而且還可以調整電梯布局等設計布局和清場要求，調整防火隔斷等設計布局，解決地下排水問題，與其他設計布局等協調。

2.2.3模擬性

在設計階段，BIM可以為建筑項目執行建筑物性能模擬，例如晴天模擬，緊急疏散模擬等，并且可以在投標和施工階段執行4D模擬，同時還可以進行5D模來實現成本的控制等。

2.2.4優化性

優化主要受三個因素的影響：信息，復雜性和時間。BIM模型分析包含建設項目中重要的信息，其中包含材料信息、分析信息、成本信息等，還包括實時建設項目的變更信息，更加地方便于各方對項目進行優化。

2.2.5可出圖性

一旦模型在設計過程中完成，可以直接生成平面圖和立面圖，而且BIM并不是只能出以往常見的設計交付圖紙。而是在可出交付性圖紙的前提下對建筑物進行可視化展示、模擬，圖紙的種類將更加豐富多樣。

3、建筑結構設計中BIM技術的應用

建筑信息模型可廣泛使用在建筑結構設計中最主要是因為以下幾點：從平面設計到立體設計；從單純的繪圖到設計內部構件的提升；從圖形到數據的變化；從各個部門閉門造車到相互合作，共同分享；從零散的設計到建筑設計包括水電工程的同步進行；從分期完成到一步到位的設計。建筑信息模型技術跟其他行業的設計在未來將想成互相提攜，共同促進的關系。互相合作是BIM的核心優勢，各專業可共享同一構件數據信息并在不同的專業角度操作該構件，可以說BIM 技術將為未來協同設計提供強大的平臺支撐，加快共同設計的步伐，建筑信息模型不僅僅是技術的革命，也是整個建筑行業新的合作模式的改變。

由上述可知，BIM技術由于自身顯著的特點可以充分支持建筑結構設計，解決設計過程中所遇到的一些技術障礙，從而使建筑師非常有效地發揮BIM設計的優勢，在建設結構設計上的應用具體表現在如下幾個方面：

3.1構建結構模型

BIM技術可以清晰有效的構建出建筑結構的模型，通過BIM技術將建筑結構采用三維立體的建筑構造展示出來，突破了傳統CAD二維制圖的模型限制，通過完善直觀的BIM模型，可以將各部分結構關系清晰地表現出來，空間的可視化便于建筑師對建筑功能關系的理解，并在設計調整前后對效果進行判斷和比較，同時有利于建筑師簡單直觀的對外展示和介紹設計方案。

3.2建筑場地分析

建筑結構設計的合理性直接關系到建筑的安全性和穩定性，所以做好建筑結構設計工作，提高建筑結構的質量，需要高度重視建筑周圍的場地情況及地理條件。

通過利用BIM建模軟件的地形工具，建立地形并調整，模擬出現場的真實情況，實現對建筑場地的全面分析，從而選擇出最符合建設的地點，方便建筑結構施工。

3.3建筑結構的性能分析

對于建筑結構的設計并不是簡單的排列，而是將這些結構有效的結合在一起，從而形成一個整體，這樣能夠有效的提高建筑的抗震能力和牢固性，從而提高建筑質量。利用BIM技術可以將相關的數據導入其中，通過對建筑的結構性能進行分析，提高建筑結構物的質量。

3.4專業協同設計

利用BIM的網絡協同功能，各專業工程師在同一中心文件工作，可分別擁有各自的副本文件，有利于各專業間在設計過程中的協同合作，極大提高了工作效率和設計質量。利用BIM的成熟技術，協同設計的內容也會發生變化，從傳統的技術討論發展到建筑建設的全部流程，前期的設計，中期的施工過程，到后期的試營業，后期維護等等，協同設計都將參與其中，這樣必將帶來設計綜合效率的顯著提高。

結語：

BIM技術在建筑結構設計中的應用，大大提升了建筑結構設計的工作質量與效率，為廣大的設計工作者提供了設計平臺，也滿足了當代設計的需求，BIM技術理念也被業界人士所認識和應用。就目前來說，大部分設計單位在建筑結構設計中引用了BIM技術，大幅度的提升了建筑結構設計水平并不斷地優化，降低了建設的成本，BIM技術將會在建筑行業中廣泛運用，具有廣闊的應用前景。

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作者簡介：

楊成博，吉林省林業勘察設計研究院，吉林長春。