BIM建筑結構設計過程的研究與實現

羅勉

摘 要：BIM技術的使用能夠有效提高建筑結構設計的質量和效率，是當前建筑結構設計過程中較為常見的技術。BIM技術有著非常明顯的優勢，能夠快速并全面提升建筑設計的質量和效果。因此，本文基于BIM技術的優勢，簡單分析BIM技術在建筑工程結構設計過程中的應用，希望能夠對提高建筑結構設計的效率和質量有更多的參考價值。

關鍵詞：BIM技術;建筑結構設計;技術優勢;應用

科技的發展為建筑行業提供了更加堅實的技術支持，建筑結構設計作為建筑行業的基礎環節和重要環節，其質量直接對整個建筑質量產生影響。因此，在結構設計的過程中，保證高質量和高效率的設計成果，才能夠為后續的施工提供可靠的技術保障。而BIM技術作為先進的技術之一，以其自身的優勢為建筑結構設計提供了高效化的支持，促使建筑結構設計工作更加全面化、便捷化、智能化，為項目參與各方提供了協同工作的平臺及整個建筑行業的發展帶來了福音。

一、BIM技術及其優勢

BIM技術是建筑行業發展的產物，該技術能夠結合建筑工程項目的實際情況進行模型的搭建，并在此基礎上進行建筑結構的合理設計，以數字的形勢將建筑結構施工中的信息進行模擬展現，實現資源的共享。

BIM技術具有非常明顯的優勢，其主要體現在：第一，集成的信息量較大。BIM技術能夠將建筑過程中所使用的建筑材料、建筑空間結構關系、建筑物的使用性質等信息綜合處理和展現，以數字化的模式進行模擬展現，這樣就能夠節省大量人工設計的時間、縮短工期。第二，BIM技術能夠將傳統設計圖紙轉變成為可視化三維建筑設計模型，將其更加形象化、立體化地展現出來，提升了可視化的效果。第三，建筑設計圖紙的后期修改是較為常見的，傳統的方式修改起來較為困難，而使用BIM技術能夠通過圖例來進行修改，并進行利弊分析，不僅方便設計人員觀察和修改，同時也可以提高設計的質量和效率，讓相關數據更加精準，避免人為錯誤影響了設計的精準度。

二、基于BIM的建筑結構設計建模方法與協同設計流程

（一）基于BIM的建模

在建筑的全過程周期的不同階段中，建筑結構模型是不斷變化的，通常可以分為概念階段模型、設計階段模型、施工階段模型、運營與維護階段模型等。在實際情況中，相關人員可以利用Revit軟件來進行建模，并對建筑結構進行設計和分析。通常情況下，基于BIM的系統實現方法有兩種，一種是分類建立各專業模型，另一種是在BIM核心建模軟件里建立一個復雜的綜合模型。

現階段，BIM在裝配式建筑中的應用逐漸在建筑行業中普及，顛覆了傳統建筑行業的設計和施工模式。通過BIM技術可以實現裝配式建筑的設計、生產、裝配、運營維護以及拆除等一體化，實現信息化協同設計、可視化裝配、節點連接模擬等，特別是在降低裝配式建筑的誤差設計方面，有著非常明顯的優勢，如：通過BIM三維視圖對相關預制構件的尺寸、直徑、間距等進行精準設計，并對結構進行精細化設計，降低裝配中可能會出現的偏差。此外，通過BIM也能夠對施工進行精細化設計和不同施工組織方案仿真模擬，排除裝配現場的安全隱患，并通過BIM的可視化特征，追溯已產生的問題的責任歸屬。

（二）基于BIM的建筑結構設計流程

BIM建筑結構設計的基本流程如圖所示：

第一，方案設計階段。在施工方案設計階段，由于BIM模型是一個較為完整的數據庫，因此，相關結構設計工程師可以在方案設計階段就使用BIM展開建筑結構的合理設計和分析，并在這之后進行信息模型的建立，從建筑的藝術形式、功能設置、結構力學等多個角度進行整體布局，通過BIM方案設計軟件展示出建筑設計的三維效果，并與相關工程師初步協調建筑設計方案與結構方案。

第二，初步設計階段。在初步設計階段，可以利用BIM建模軟件來進行初步設計，其主要包括三個步驟：首先，加載BIM建筑模型。以不影響到建筑的藝術效果及其使用功能為基本原則，通過BIM核心建模軟件的可視化特點，將模型及設計方案CAD文件導入到新建的結構樣板中。其次，布置受力構件。BIM核心建模軟件平面試圖與三維模型是相互關聯的，當在平面圖中繪制構件的時候，三維圖中也會在相同的位置出現該構件，這樣不僅方便修改，同時也能夠減少甚至是避免建筑構件與結構構件之間的碰撞沖突，方便豎向承重的構件、豎向抗側力的構件以及水平構件等不同構件的設計和布置。最后，檢查模型并導入有限元分析軟件。當BIM核心建模軟件將結構模型模擬設計完成后，需要結合結構有限元計算軟件進行試算，通過結構有限元分析能夠將計算分析調整后的模型反饋到BIM核心建模軟件中，方便對原本的模型進行適當修改和調整。

第三，施工圖設計階段。在施工圖設計階段的主要工作任務是將初步設計中所涉及到的各個專業的模型反應到二維的圖紙上去，方便后續的使用。由于在整理施工圖之前要綜合考慮到建筑、結構、水暖和電等各個專業的設計需求，因此，需要使用到BIM核心建模軟件來進行參數化設計。當建筑及結構模型設計完成后，可以將平面視圖轉化為施工圖，且當后期需要修改和變更時，無論是修改施工圖還是在三維模型中變更修改，其他的視圖也會在相應的位置自動修改，不同的視圖之間關聯性較強。由此可見，基于BIM的建筑結構設計過程不僅可視化程度較高，而且協同設計效率較高，設計師可以將更多的精力放在本專業模型細節之處以及整體的優化設計上，而不是浪費大量的時間在施工圖修改上。

三、結語：

綜上所述，在建筑行業發展的過程中，BIM技術將會在建筑設計方面起到更加高效化的作用，推動建筑結構設計向著全面三維、智能化的方向發展。因此，建筑結構設計師應當要明確BIM的優勢，并在此基礎上將BIM技術積極應用到建筑結構設計的各個專業領域、流程中去，為建筑結構設計的質量和效率提升奠定良好基礎。

參考文獻：

[1]李泳波. 關于BIM建筑結構設計過程的研究與實現[J]. 智能建筑與智慧城市，2018（02）：53-54.

[2]郭旭. BIM建筑結構設計過程的研究與實現[J]. 住宅與房地產，2018（31）：67.

[3]吳文勇，焦柯，童慧波，吳禮財. BIM建筑結構設計過程的研究與實現[J]. 建筑結構，2013，43（S1）：825-828.

[4]王智鵬. BIM建筑結構設計過程的研究與實現[J]. 智能城市，2017，3（03）：185+255.