BIM技術在建筑結構設計中的應用探究

王冠亞

【摘要】本文探索BIM技術在建筑結構設計領域中的具體應用，總結和分析其在應用過程中所遇到的問題，并提出相對應的對策，以提高BIM技術在建筑結構設計中的質量。

【關鍵詞】建筑結構;設計方案;施工效率;BIM技術

BIM技術全稱是建筑信息模型構建，其作用是將實際施工過程以及可能在施工過程中出現的問題進行數字化模型的構建，以完整、清晰的方式將工程建筑的各個階段以數字的形式模擬出來，方便工程人員核驗設施方案，以及檢驗在工程建筑各個階段可能出現的問題，并針對展示出的問題提出相對應的解決方案，以保證工程施工的整體質量，是近年來在建筑結構設計中最常用的技術之一。

1.BIM技術的特點及優勢

1.1BIM技術的三個特點

（1）BIM技術完整地記錄了結構模型的所有信息。BIM技術貫穿建筑結構施工的所有過程，從最初的建筑用材選擇到施工地點確認，以及建筑結構的設計，再到使用的器材、設備，工程的性能、風險評估、結構力學性能、工程的質量要求等BIM都會參與，并將模型信息的所有內容完整備份下來，有利于整體建筑工程結構的設計[1]。

（2）BIM技術將整體的建筑結構設計工程的各個環節有機地聯合在一起。BIM技術涉及建筑CAD技術、CAM技術，全程參與建筑結構施工的各個過程，BIM在建筑結構設計中的各個環節的信息是相互關聯的，并且通過BIM技術內部的計算，結合計算機網絡科技，可以將所有的信息融合匯總，得到最佳的建筑結構設計方案。

（3）BIM技術所有的模型信息具備高度的一致性。運用BIM技術的建筑結構設計，其所有的數據信息均記錄在電腦系統，所有的信息在精準核對后只記錄一次，同樣的信息不會出現數據重復的現象，降低了建筑結構設計人員對于數據的整理難度，并且BIM系統還會根據當前的數據信息對模型進行改良和修繕，以達到最佳的設計效果[2]。

1.2BIM技術的優勢

（1）BIM技術具備極強的可視性。運用BIM技術的建筑結構設計，打破了傳統的建筑結構設計的二維圖紙形式，將所有的結構信息通過計算機匯總以三維立體的形式展現在人們的面前，通過3D的形式將建筑結構設計方案體現在設計者的眼前，極大地提高了建筑結構的設計質量，同時也完整清晰地模擬了工程建筑的全過程，有利于工程設計人員對相關設計方案進行針對性的修改，保障了建筑結構的整體安全。

（2）BIM技術具備極強的協調性。BIM技術將會全程參與到建筑結構的設計的各個環節中，并將相關數據進行整理匯總并最終形成信息模型，在此過程中，BIM技術會將各個部門聯系起來，使其成為一個高效運轉的整體，打破了傳統建筑結構設計中部門各自為戰的情況。BIM技術具備極強的協調性，能大大提高建筑結構設計人員的工作效率。

2.BIM技術在建筑結構設計中的具體應用

2.1BIM技術

在數字信息化、工程設計、施工及管理領域的具體作用：

（1）BIM技術突破了建筑結構設計領域數字信息化的歷史難題。在傳統的建筑結構設計中，在數據采集上、圖紙設計以及后期的數據收集整理上均大量依靠人工手段，效率低下且精準度有所欠缺，無法準確預知在具體施工過程中可能出現的問題，并且對于整體工程的成本控制以及相關資源的消耗無法進行準確預測，常常導致建筑工程存在結構缺陷、建筑用材過度浪費的現象產生，而BIM技術的應用徹底打破了建筑結構設計的歷史格局，在網絡信息技術時代，充分使用建筑CAD技術、CAM等先進的3D建模技術，將設計工程的圖紙從二維逐漸轉化為三維圖形，將數字信息可視化，大大降低工程施工人員的設計難度，同時也將結構設計過程更加清晰化、完整化，再通過單一的工程數據源系統，將建筑結構設計工程所有的方面結合在一起，將建筑結構設計的前期成本控制、工程質量、性能、結構安全性、以及工程整體的完成程度等進行集中的數據采集與整理，將建筑結構設計工程的結合成一個有機的整體，大大提高了建筑結構設計的質量，提高了結構設計的效率，有效降低了因為人為失誤而造成的資源浪費[3]。

（2）BIM提高了建筑工程結構設計的質量。在傳統的建筑結構方案設置中，所有的設計都是依據圖紙數據來進行相應的設計，對于工程內部可能存在的缺陷，以及在建筑施工的各個過程中的能耗分析并不到位，同時也無法精準計算建筑結構的碰撞承載力極限值，也無法對整個工程的建筑成本做出精準測量，而在使用BIM技術后，能實現所有的專業設計之間數據共享，讓不同領域的科學融入一個整體的設計思路之中，有效地規避了因為信息數據不統一而造成的管道線路雜亂或者是空間布局不合理的現象出現，同時通過計算機模擬技術，可以對在建筑結構設計中出現的缺陷進行相應的改良和修復，以保障工程的整體進度[4]。

（3）BIM技術實現了高效科學的施工管理流程。建筑結構設計在加入BIM技術后，實現了施工進度與計算機模擬建模分析同步進行，可以即時掌握建筑結構在施工工程的各個階段中，每一個階段其工程的最大承載力，以及可能出現的問題，并根據計算機模擬技術進行預演、計算最終使建筑結構設計方案得到完美的改進，同時BIM實現了計算機模擬技術、工程施工管理、三維立體模型分析與場地布置共同管理，將人力、物力等資源實現最優的分配，節約了大量的建設成本，同時也提高了工程施工的管理質量，建立了數據共享、統一標準的管理機制，有利于工程后期的施工進展，極大地簡化了建筑結構設計人員的設計壓力，有效地提高了工程技術人員的工作效率。

2.2BIM技術在建筑結構設計圖紙設計的具體應用

（1）BIM技術提高了建筑結構設計圖紙的質量。通過使用BIM技術，結合計算機網絡科技，可以將過往的二維圖紙設計實現可視化，以三維圖形的形式呈現在建筑結構設計者的眼前，讓建筑機構設計的各個階段清晰、完整地以數字信息的形式展現出來，為建筑結構設計人員提供大量的有效數據，可以將建筑施工的各個施工點的承載力科學地分析出來，以便于建筑結構設計人員進行實時修改，同時將二維圖紙改良成三維建模的形式，可以讓建筑結構設計方案更加直觀，提高了建筑結構設計人員設計的精準性，同時也為工程結構的整體質量保駕護航[5]。

（2）BIM技術實現了設計方案的虛擬施工。在傳統的建筑結構設計方案中，工程施工可能出現的問題只能在實際施工過程中才可以發現，一旦出現重大的結構問題，將會影響整體的施工進度以及施工質量，造成資源的大量浪費，而使用BIM技術的建筑結構施工實際，可以實現虛擬施工，顧名思義，就是在實際施工前，通過計算機建模技術，將設計方案在計算機中進行百分百同步虛擬建設，在建設的過程中完全參照設計方案的數據，將會第一時間發現施工過程中出現的結構問題，并及時進行方案的調整與改進，極大地降低了工程施工的建設風險，同時也保障了建筑結構施工的整體質量，有利于我國建筑行業的長遠發展。

3.BIM技術在建筑結構設計中遇到的問題以及改良方案

3.1BIM技術在建筑結構設計中遇到的問題

缺乏專業的施工技術人員。BIM技術是一項應用領域相當廣泛的一門技術，涉及建筑CAD、計算機三維建模技術、大數據技術等多門學科，需要一套完整的人才體系才可以將BIM技術的作用發揮到極致，但部分地區缺乏對BIM技術的重視，相關領域專業技術人員匱乏，部分地區企業在使用BIM技術進行建筑結構設計時，沒有做好前期的勘探工作，沒有充分考慮在施工過程的各個階段所應面對的問題，草草地將BIM技術使用在建筑結構設計中，導致計算機模擬技術失準，會造成建筑施工存在安全隱患，嚴重威脅建筑結構施工人員的生命健康安全，同時也破壞了建筑建構施工整體的穩定性[6]。

3.2提高BIM技術在建筑結構設計質量的改良方案

當前，應加大人才培養力度，促進高校成果轉化，大力培養BIM技術的相關領域人才，提高BIM技術人員的專業性，建立健全BIM技術人員的培養體系，重視BIM技術在建筑結構設計中的地位，讓BIM技術的優勢發揮到最大限度。從多面出發設計完整的BIM建筑結構設計方案。在建筑設計中使用BIM技術的時候，應從多角度出發，充分了解相關建筑結構工程的所有設計流程，設計出完整的、符合實際的設計方案，重視前期的數據采集和實地勘探分析，讓BIM技術與建筑施工的各個階段完美銜接，以提高BIM技術在建筑結構設計中的質量。

4.結語

BIM技術在建筑結構設計中有得天獨厚的設計優勢，將建筑工程的各個階段有機地融合在一起，結合最新的計算機網絡技術，將建筑結構設計方案立體化、直觀化，因此大力發展BIM技術，將會直接改善我國建筑結構工程的設計質量，對我國的經濟發展產生深遠的影響。

參考文獻

[1]李廣龍.建筑結構設計中BIM技術的應用實踐分析[J].工程建設與設計，2020（15）：139-141.

[2]程亦飛.建筑結構設計中BIM技術的應用實踐分析與研究[J].城市建設理論研究（電子版），2020（15）：45.

[3]胡瑛，施繼余. BIM技術在建筑結構設計中的應用[J].工程技術研究，2020，5（05）：213-214.

[4]常春霞.BIM技術在建筑結構設計中的應用[J].工程技術研究，2020，5（03）：215-216.

[5]高涵，關群.BIM技術在建筑結構設計中的應用[J].工程技術研究，2020，5（02）：195-196.

[6]張暉.BIM技術在建筑結構設計中的應用與研究[J].門窗，2019（16）：123+126.

（作者單位：江西省建筑設計研究總院）

【中圖分類號】TU201.4

【文獻標識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）10-0064-02