BIM技術在建筑工程結構設計中的應用研究

摘??要：當前我國社會經濟處于迅速發展進步階段，現代科學技術水平的提高，推動了各行各業的發展。BIM技術在建筑行業的研發與應用，使建筑成本得到有效降低，同時還提升了建筑工程質量。本文對BIM技術在建筑工程結構設計中的應用開展了分析與探討，簡單介紹了BIM技術，分析了BIM技術的優勢，探究了BIM技術在建筑工程結構設計中的應用，同時對BIM技術的未來發展進行了展望，為BIM技術還有在建筑工程行業的應用提供了參考

關鍵詞：BIM技術;建筑工程;結構設計;應用

中圖分類號：TU318????文獻標識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）05-0000-00

建筑工程的規模和數量正隨著社會發展形勢及社會發展需求的不斷擴大而增加，同時對于建筑工程的要求也越來越高，在滿足施工周期短的基礎上還要確保建筑工程質量及建筑工程的安全性，此外還要滿足便于后期管理和運營，因此建筑工程的規劃設計應具有整體性。隨著現代科學技術的不斷發展，BIM技術得到了更多的研發與應用，在一定程度上推動了建筑工程行業實現可持續發展。

1 BIM技術介紹

BIM技術改變了傳統模式中通過圖紙形式呈現建筑模型的方式，BIM技術以三維數字技術作為核心搭建建筑信息模型，因此屬于工程數據模型，其包括了大量的建筑工程項目信息。無論是大型的建筑規模，還是建筑工程中的細節，均可通過BIM技術的使用搭建出虛擬模型將其建筑信息直觀的呈現出來。此外，BIM技術還可以有效保存建筑工程的前期設計階段、施工階段、拆除階段和及改造階段的數據信息，便于在以后的工作環節中查找和分析。現階段BIM技術的應用范圍在不斷擴大，不在局限于建筑工程中，在橋梁建筑工程、道路修筑工程中以及城市的排水系統中都得到有效應用。

2 BIM技術的特性優勢

2.1 減少設計與施工誤差

在建筑工程開始施工之前，通過利用BIM技術在電腦中搭建出與建筑工程設計相同的虛擬模型，使建筑工程中的墻體結構、鋼筋分布情況以及骨架等通過BIM技術直觀的呈現出來。利用建筑工程的相關數據信息開展動態數據測試，然后把得出的數據輸入到所搭建的建筑模型中，觀察數據變化對建筑模型造成的影響規律進行相應的調整與改進，通過此操作能有效減少建筑工程設計圖紙和建筑工程施工過程中所存在的誤差。

2.2 提升施工效率和質量

傳統模式下建筑工程施工單位對于工程的整體要求，是通過設計單位提供的CAD圖紙來獲得的。但是平面設計圖紙中的相關設計標準與建筑工程的實際施工情況存在差異，不利于確保建筑工程的施工質量，因此要針對設計圖紙還有方案等進行修改，這不僅增加了大量的人力和財力，還延長了施工周期，不能獲得較好的經濟效益。但是，通過BIM技術可以在搭建的建筑模型中將相關數據進行實時變更，并且及時整合相關數據信息，使數據信息具有統一性。BIM技術的應用在建筑工程的施工過程中，使建筑工程的施工質量和效率都得到提高和保障，有效減少施工過程中意外事故的發生概率，提高了建筑施工單位的經濟效益和社會效益。

2.3 實現工作的自動交接

在傳統的建筑工程施工過程中，任何環節數據及設計圖紙的改變，都會影響建筑工程的整體施工進度和周期，進而影響建筑工程施工單位的經濟效益。此外，要是建筑工程現場的實際施工情況和設計圖紙不一致，不僅會影響到建筑工程的質量，還存在一定安全隱患，情況嚴重時還會導致建筑工程的施工出現停工現象，從而使建筑工程施工單位的經濟效益受到影響。當在建筑工程中應用BIM技術時，就可以實現工作的自動交接，通過應用BIM技術搭建的建筑虛擬模型，在其中進行數據改動，進而整個建筑工程中的相關信息數據都會隨之改動，在確保所有信息數據均無差錯之后，便可以參照建筑模型打印出建筑工程的設計圖紙，最后根據設計圖紙來進行建筑工程的施工。因此在一定程度上可以確保建筑施工的準確性，提高建筑工程的質量，保證建筑工程施工單位的經濟收益。

3 BIM技術的設計

3.1 前期模擬設計

建筑工程結構設計可以通過BIM技術搭建出建筑虛擬模型，因此在設計前期，建筑工程的施工過程、施工內容、施工方法、緊急情況的解決對策等問題均可通過使用BIM技術來進行模擬。在施工之前就可以發現建筑工程設計中存在的不足，然后進行及時的優化與調整，避免返工情況的出現，提升設計質量和效率。此外，BIM技術還可以模擬招標方案和投標方案、模式建筑工程施工現場、模擬分項工程等內容，找出其中存在的漏洞和問題，及時改進設計方案，合理規劃施工成本，確保可以在工期內完成建筑工程的施工工作。

3.2 設計階段

3.2.1 BIM建筑模式的加載

在初步設計建筑結構時，結構設計師要考慮構件等其他設備因素進行結構模型中主體結構的設計，同時要確保所建立的模型具有相應的功能性。最后，以搭建BIM建筑模型工作的開展為基礎，利用Revit軟件中的可視化功能，在結構樣板中導入CAD文件，參考所顯示的其他模型，逐步修改建筑模型。

3.2.2 受力構件的布置

當BIM建筑模型加載完成之后，要在BIM平臺上進行建筑結構中承重構件還有、水平構件及豎向抗側力構件等多個部分的檢查。其中，采用兩種碰撞檢查方法，第一種通過BIM平臺可以實現多個窗口同時進行工作的功能，將各個構件的布置結構顯示出來，并且與其他的三維模型進行鏈接，使沖突現象得到及時修改;第二種在進行受力構件碰撞檢查時，通過碰撞檢查相關軟件的檢查方式，定位出各個受力構件產生沖突的區域。

3.2.3 模型的檢查

受力構件布置完后，利用BIM技術所帶有的共享功能，應用有限元軟件來全方位的進行幾何尺寸、邊界約束條件及荷載工況等多種結構信息的分析，將建筑模式的分析結果進行整合，來調整和優化建筑結構模型中的具體設計，最后在BIM核心的建模軟件中導入調整完成的建筑結構模型，從而修改完成建筑結構設計模型。

4 BIM技術在建筑工程結構設計中的應用

4.1 建筑工程結構設計與周邊的自然環境相適應

建筑工程質量不受到施工材料的影響，還會受到施工技術的影響，因此選購符合建筑標準的施工材料，對施工技術、施工工藝也要進行提升和與增，才能以此滿足建筑工程的質量和安全性。此外，建筑工程的周邊情況也會影響建筑工程的施工質量，所以在設計BIM建筑結構時，工作人員要使用全球定位系統測量建筑工程的環境位置及周邊情況等信息，了解當地的氣候條件，還有建筑工程現場周邊的水文條件、水利條件、地質環境條件及四季變化的影響等多方面情況，將調查結果與建筑工程的實際需求相結合，分析制定出合理、科學的建筑工程結構設計，在一定程度上確保當建筑工程投入使用后，可以發揮出建筑工程的設計效果。

4.2 房屋建筑室內結構設計中所應用的BIM技術

我國社會經濟的不斷進步推動了城市化的發展速度，在城市中越來越多的高層建筑不斷涌現。因此人們在購買住房時會考慮多方面的因素，除了房屋周邊的環境及交通便捷性外，房屋的戶型結構也是重要的參考依據。戶型結構決定著人們的生活質量。因此，在房屋建設之前，相關設計團隊會應用BIM技術建造房屋的模型，通過直觀的觀察和分析，進行不斷的調整和改善，使房屋不僅要有足夠的采光，還要考慮到房屋在四季中的風向、房屋水電線路的分布、房屋面積等多方面因素滿足人們要求。通過BIM模型來進行調整優化，使設計質量提升從而增加相關開發商的經濟效益，實現可持續發展。

4.3?建筑結構的性能和應用

對于建筑結構的設計要從多個角度進行考慮，才能確保建筑結構的性能在滿足住戶要求的情況下同時具有保障建筑結構安全性的要求。因此需要考察建筑結構的結構強度及穩定性等多方面要求，相關人員可以參照普通情況下出現自然災害的信息數量，依次為基礎將其輸入到BIM建筑模型中，然后觀察當外界環境有強烈變化時建筑模型結構的性能是否與建筑設計中的要求相適應。另外，要進行實驗研究，根據實驗結果來調整和修改建筑模型結構，使建筑結構的穩定性及其他的結構性能得到提高，從而提升建筑工程的整體質量，確保建筑施工單位的經濟效益，在一定程度上還能推動建筑施工單位實現可持續發展。

4.4 BIM技術在鋼結構中的應用

在大型建筑工程中，為提高建筑結構的穩定性通常采用鋼結構作為其連接構件。目前大型建筑工程鋼結構施工是分布進行的，正常的施工順序是首先完成其輔助結構與鋼結構的連接之后，再進行鋼結構的吊裝安裝，在安裝過程中會設有相應的設計標注，然后最后再焊接用于連接和固定的鋼管。由于外界環境隨時發生改變，當鋼結構原設計方案出現漏洞時，需開展對應的加固工作，在一定程度上增加了施工難度。因此，在鋼結構安裝之前，需通過BIM技術在電腦上搭建出鋼結構的模型，輸入不同變量信息，提前了解設計方案能否確保建筑結構達到穩定性及建筑結構能不能適應外界因素的變化，最后在根據建筑模式添加加固鋼管。這樣在安裝鋼結構時，可以有效提高鋼結構的穩定性，增強建筑結構的安全性，確保建筑工程施工單位的經濟效益。

5 BIM技術的未來發展

社會經濟的發展帶動了現代科學技術水平的提高，，從而增加了BIM技術的應用發展空間。此外，城市化的發展規模逐漸擴大，BIM技術在越來越多的工程中得到應用，例如大型體育館、交通樞紐站及國際航空站等。政府的相關非盈利項目中也會使用到BIM技術，因此需要以BIM模型為基礎，建立研討機制。

由于使用BIM技術建立的相關模型只能在電腦上建立，雖然精準度高，但在實際的建筑工程施工中還是會出現一些施工方面的問題，進而影響建筑工程的施工質量。為了提升BIM技術的準確性，首先可以根據相關模型建造出樣板模型，再由建筑工程設計師、監理單位及施工單位等多方展開分析和探討，以改善BIM模型中所出現的問題，在一定程度上提升BIM技術的應用質量，通過此方法不僅使建筑工程的質量和效率有所提高，同時也提升了BIM技術自身的質量水平。另外，多推廣和宣傳BIM技術，讓更多的行業了解并使用BIM技術，以推動相關企業的發展進步，為社會經濟發展做出更多貢獻。

6 結語

通過對BIM技術在建筑工程結構設計中的應用分析，研究了BIM技術的優勢及設計過程，在實際建筑工程中，有效的應用BIM技術，可以使建筑工程的設計更加精確，而且通過BIM技術搭建的虛擬建筑模型能更直觀的呈現在人們眼前，因此可以知道所設計的工程是否達到設計要求。對于虛擬的建筑模型，設計人員能及時的修改和調整，以便在實際的建筑工程施工作業中得到有效應用，因此在很大程度上提高了建筑工程的施工質量及施工效率，使得建筑工程施工單位的經濟效益得到確保，此外還能推動建筑工程施工單位的可持續發展，使社會經濟得到進一步提升。

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收稿日期：2019-05-15

作者簡介：林宏彬（1980—），男，吉林白城人，本科，中級經濟師，研究方向：電力工程建設。

Application Research of BIM Technology in Structural Design of Building Engineering

LIN?Hong-bin

（China Energy Construction Group Heilongjiang Energy Construction Co.， Ltd.，Haerbin ?Heilongjiang ?150010）

Abstract： At present， China's social economy is in a stage of rapid development and progress， and the improvement of modern science and technology has promoted the development of all walks of life. The R&D and application of BIM technology in the construction industry has effectively reduced construction costs and improved the quality of construction projects. This paper analyzes and discusses the application of BIM technology in structural design of building engineering， briefly introduces BIM technology， analyzes the advantages of BIM technology， explores the application of BIM technology in structural design of building engineering， and the future of BIM technology. Development has been prospected， providing a reference for BIM technology and application in the construction industry.Key words：?BIM technology; architectural engineering; structural design; application