建筑結構設計中BIM 技術的應用分析

◎張飛天

近年來，BIM 技術快速發展，技術功能日益完善，被廣泛應用于工程實踐，有著不俗的表現。很多地區積極鼓勵推廣應用BIM技術，輔助建筑設計、工程管理、工程監理等。未來，建筑領域中此技術將會深入融合，推動建筑領域更好地發展。

一、BIM 技術的優勢

人們看到造型獨特且結構復雜的建筑不禁感嘆，究竟是如何打造出來的？這其中少不了BIM 技術的奉獻。BIM 技術的應用，通過搭建建筑模型，分析自身的數據分析處理能力和虛擬建造功能以及智能優化功能等，來解決建筑的技術難題。技術應用優勢整理如表1 所示。

表1 BIM 技術的功能優勢

二、建筑結構設計中BIM 技術的應用實例分析

1.案例概述。以某體育場建筑為例，設計為特大型體育場館。從建筑結構設計方面，面臨著很多技術難題，整理如表2 所示。對于面臨的技術問題，通過信息集成，將構件數據存儲整理到數據庫內，形成基本數據與附屬數據。其中，基本數據具體為構造數據和物理數據，比如功能數據和材質以及傳熱系數等。使用的附屬數據，包括施工說明和技術標準等，利用復雜的數據，支持BIM 模型運行，實現對建筑的三維模擬，為結構設計提供支持和保障。根據參數關系，進行窗、門以及梁柱等構件之間的關系，確保構件修改實現關聯性修改。基于可視化功能，分析建筑結構相符度和尺寸，通過觀察和動態化演示，獲得最佳的設計方案。

表2 技術難題

2.結構與場地分析。開展建筑結構設計，要把握科學性與系統性，設計時要對建筑主體進行合理化建設，深度研究與分析現場地質水文條件。采用BIM 技術手段，輔助結構設計工作的開展，利用動態數字信息，以客觀環境為分析條件，進行建筑結構主體應力表現的分析。除此之外，結合運用GIS 技術手段，對作業現場條件進行模擬分析，能夠為結構選型和體系結構分析提供保障，保障場地選擇的合理性。建筑結構設計環節，除了進行局部的設置與排列，還涉及到結構抗震性分析和牢固性分析，分析結構方案能否達到質量要求。傳統的結構設計模式下，開展結構分析，要消耗很多的人力與時間，結構分析結果的精準度難以有效把握。采用BIM 技術，利用風荷載分析軟件和其他軟件，分析風力因素和地震情況下建筑結構的性能表現，可獲得相對準確的結果。將搭建的BIM 模型數據信息，相應的導入到分析軟件，開展結構分析，若發現設計方案有著缺陷，則可通過修改參數，自動完成整體優化，有效提高建筑結構設計的質量。

3.協同設計。建筑結構設計并非獨立運行，要和相關專業協同，提供高質量的技術方案。利用BIM 模型輔助設計，數據信息處于不斷更新和增加的狀態，若想把握結構設計的質量，通過數據的統計與共享能夠達到設計的需求。通過搭建數據庫，為各個專業的溝通提供平臺，實現水暖和土建等的專業協同，提高建筑結構設計的質量水平。結構設計人員、暖通設計人員等通過有效溝通，對設計方案進行優化，可避免傳統設計模式下的施工交叉問題和碰撞問題。當某個專業的設計參數發生改變，軟件能夠自動更新和調整，實現聯動調整，克服傳統二維圖紙“一個改動動全身的局面”。例如，在Revit Structure 內，能夠顯示Revit Architecture 結構信息，為結構分析模型處理任務提供便利。基于協同平臺，解決專業之間合作不暢問題。通過共享數據，高效完成設計工作。

三、建筑結構設計中BIM 技術的應用策略

1.構建BIM 模型。現代化建筑設計中，鋼結構被廣泛應用，成為新型結構形式。從鋼結構設計的角度分析，涉及到的連接形式很多，比如梁柱連接和梁梁鉸接等。開展結構設計，要結合梁的高度，做好連接件針對性設計，同時實現參數化，嚴格把控建筑結構設計的質量和性能。采用BIM 技術手段，輔助鋼結構設計，通過數據共享，克服很多設計困難，同時實現對螺栓數量和布置間距等的精準控制，為鋼結構構件制作和生產，提供品質較高的方案。設計時進行參數調整，便能夠完成新連接件的設計與制作。對于加強件與連接件開展設計時，畫出簡單大樣即可，可保障構件定位的準確性。隨著BIM 技術的引入和發展，給建筑結構設計工作的開展，帶來很大的便利，促進結構設計變革。利用技術的3D可視化功能與數據處理功能等，能夠優化結構布局設計和細節的把控。然而軟件使用全過程，也面臨著很多問題，比如數據格式等，影響著技術的應用，需要加以完善和優化，增強BIM 軟件的功能，結合建筑結構設計實際，進行功能的開發和優化，保證模型搭建的質量，嚴格把控技術應用的效果和質量。

2.應用BIM 技術輔助多方面設計。從設計的角度來說，利用BIM 模型，利用預制構件的數據信息，能夠自動生成建筑構件預制的訂單，實現對用料的精準統計，支持構件數字化加工以及精細化生產管理，把關建筑結構的性能和整體質量。施工作業期間，利用三維激光掃描儀，同時結合BIM 模型，能夠使得各個點位坐標清晰可見，使得施工結構誤差得到有效控制。利用軟件的可視化功能，實現對復雜節點的動態化模擬分析，使得工藝技術交底到位，保障工程施工的質量。通過在BIM 模型內，添加構件安裝時間節點，虛擬施工過程，通過虛擬進度以及實際進度的對比分析，掌握施工作業的進度，合理安排施工作業任務，保障工程有序開展，實現對質量的控制。

結束語：綜上所述，建筑結構設計實踐中，BIM 技術的應用，發揮著積極的作用，能夠起到提升設計質量和效果的作用。文中結合設計實踐，圍繞結構性能分析和布局等的設計，分析BIM 技術的具體應用。BIM 技術并非完美無缺，還需要加以優化，更好地適應建筑結構設計需求。