淺議BIM 在建筑結構設計中的應用

陳小橋 魯麗娜

（1.孝感市城鄉規劃建筑設計研究院，湖北 孝感 432000；2.湖北核工業勘察設計院，湖北 孝感 432000）

隨著建筑行業的轉型發展，新型建筑結構體系不斷發展，復雜的建筑結構形式逐步增多結構設計越來越復雜，信息化對建筑業帶來了革命性的影響。BIM 作為當前建筑行業最新興的技術之一，BIM 軟件充分迎合了一些復雜建筑的苛刻要求，提升了結構設計效率和設計質量。BIM 技術將整個設計理念更加完整地通過三維模型表現出來，推動了建筑行業從CAD 的二維向BIM 三維的技術演變，BIM 三維可視化設計和協調，使各專業工程師從三維的角度去溝通，提高了工作效率及設計準確度。

1 BIM 與傳統CAD 的比較分析

傳統的CAD 繪圖是以二維的方式呈現三維的建筑結構，其中表達的信息可能因人的理解差異造成信息的不一致，若是復雜的建筑結構，這樣信息的不對等會越加嚴重。同時，這樣的繪圖方式使工程各參與方的交流工作量大大增加。CAD 制圖二維的設計方式限制了設計師的思維模式，還存在著技術平臺較為單一的特點，缺乏整體協調性。而基于BIM 技術的建筑信息化模型修改一處，相關處都會得到改變，減少了圖紙的修改量。目前傳統建筑施工方式依賴于經驗主義進行，在實際施工過程中中工程各參與方信息交流不暢通、施工過程中協作性較差等問題。通過BIM 技術的廣泛應用，使復雜的建筑結構設計三維立體化，將建筑結構施工圖展示在大家面前的，幫助工程各參與方更好地進行溝通與交流，這種方式不僅可以將二維平面化的施工圖轉變為三維立體化的施工圖，在參數精確度的設計中相較于以往的技術也有很大的提高。同時，通過BIM 建筑模型可以將立體的虛擬施工環境展現出來，設計人員可以根據虛擬化的施工環境分析其中存在的缺陷與不足，并對其及時進行優化，以提高建筑施工的可行性。

2 BIM 技術的特點

2.1 建筑結構方案設計

在建筑結構設計中，可利用BIM 模型進行建筑預估投資和建造成本分析，以便在工程建設初期，決策人員對設計方案作出合理的決策，避免后期出現返工，減少不必要的投資浪費。在平、立面結構繪制完畢后，進行工程造價分析，造價超出預算，故對設計方案進行優化，局部調整采用輕鋼結構并縮減部分空間和面積，完善設計方案

2.2 建筑結構設計的可視化

三維可視化模型，每個構件信息不僅包含了幾何形狀信息，還包含了材料信息、邏輯信息等。鏈接后的Revit 三維模型，通過動態漫游演示可以檢查結構構件與設備構件是否發生碰撞，形成了問題報告，可以更加精確地找出問題點，達到深化設計的目的，從而優化空間設計，使布局更合理化。BIM 這項技術使建筑的不同構件可視化，使復雜的建筑結構設計三維立體化，更能使工程各參與方的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行，將整個建筑模型立體化方便工程各參與方更易對項目整體的信息與功能做直觀了解進行交流。

2.3 建筑結構性能分析

在建筑結構設計時，要合理布置結構格局，且要提升結構抗震性能。BIM 技術在結構設計分析中的應用，可實現建筑結構性能的數據進行自動分析，并能及時發現建筑結構設計中存在的缺陷，以便做出正確的調整，不斷優化建筑結構的設計方案。

2.4 建筑可持續設計

在實際的設計過程中，設計人員不可能全面考慮到方方面面的要求，需要進行后期的修改。傳統的CAD 制圖如果出現新的設計方案，會導致極大的修改量，它不能像建筑信息化模型修改一處相關處都會得到改變，每一處都需要設計師進行修改，增加了實際的工作量。

2.5 建筑結構的協同設計

能夠通過運用設計平臺，對項目關聯方進行集合，能對建筑工程項目的實施進行討論和交流，從而發現建筑工程項目中的不合理部分，并提出相應的改進措施，具有較強的協同性。為確保建筑結構數據的合理性，加強與各個專業之間的協調，且通過結構數據的處理，確保建筑結構設計的協調性。

3 BIM 技術在結構設計方面的應用

目前，傳統建筑結構設計主要是采用PKPM、YJK、MADAS、SAP2000 等有限元結構分析軟件進行建筑結構的設計和受力變形分析，然后再將計算結果導人到CAD 中進行結構施工圖的繪制。BIM 結構設計主要是采用Autodesk Revit Structure 軟件建立實體物理模型，然后將實體物理模型導人相應的結構分析軟件進行結構分析計算，再從分析軟件中導出分析設計信息，更新實體物理模型和施工圖設計，BIM 技術在結構設計方面的目的是為了將結構設計和施工圖的繪制二者相統一，實現無縫連接。BIM 中Revit 核心建模平臺建立的結構物理模型只是提供示意空間構件和協同其他專業的三維模型，結構分析計算需要依靠其他結構有限元計算軟件的配合來完成，第三方軟件必須要完全實現與Revit 模型的完美鏈接。

4 結語

現代建筑工程項目正越來越向著大規模、高層化以及超高層化方向發展，面對這樣的趨勢，應用BIM 技術使各方達到協同設計、施工一體化，能夠有效減少建筑設計周期、提高建筑設計效率與設計品質。相信在未來，BIM 技術一定會得到更加廣泛地使用。