建筑結構設計中BIM 技術的應用

李永增

（大同市二院建筑設計研究有限責任公司，山西大同 037000）

如今，我國經濟現狀的得到顯著的改善，建筑工程也呈現良好的發展態勢，BIM 技術應用于建筑工程，改善了傳統的運維方式，創新了工作模式。BIM 技術的應用可提高建筑結構設計水平，充分展現該項技術可視化、信息化和仿真化的特色管理。

1 BIM 技術概述

BIM 技術也稱為建筑信息模型技術，該技術在建筑工程建設和施工中以數字化技術為基礎，高效整合重要信息，也可創建符合實際的數據模型。不僅如此，BIM 技術可全面整合工程設計、施工、運維等多個流程的信息，如圖1 所示。BIM 技術獨特的優勢使其成為建筑工程設計中十分重要的技術，在建筑工程建設中扮演關鍵角色，推動現代化建設朝著更加先進的方向發展。

圖1 BIM 技術

2 BIM 技術特點分析

BIM 技術具有顯著的優勢特點，在建筑工程結構設計中得到廣泛應用。如可視化、互助協調性、數據模擬功能等，下面筆者就將具體分析BIM 技術的功能特點。

2.1 可視化

建筑結構設計中，可視化尤為關鍵，傳統建筑結構設計主要采取設計人員手動操作完成二維圖紙設計。但是這種設計方式的效率較低，容易因人為因素引起誤差。創建BIM 模型可將傳統的抽象線條設計轉化為三維立體圖形。利用專業軟件自動創建建筑結構設計模型，以生動可視的方式展示設計思路和理念，該處理模式可有效減少設計和施工中的誤差。我國多數建筑設計方案中均需制作效果圖，且均為CAD 制成的二維效果圖，無法自動生成結構設計效果。采用BIM 技術便可有效彌補上述不足，以生動的可視化形式生成效果圖，也可列出與工程相關的數據表格。建設單位、設計單位和施工單位交流溝通中可在BIM 模型可視化的基礎上進行工程設計演示。

2.2 互助協調性

工程項目管理需要不同部門間的協調與配合。如工程建設中受多種因素的影響出現問題，就必須認真分析問題的原因，明確解決問題的有效方式，采取切實可行的應對措施。BIM 技術是基于可視化對不同部門間可能出現的協調問題所產生的自動協調數據，以此有效處理工程建設中出現的部門交叉問題。工程設計中，建設單位、施工單位和設計單位可在BIM 可視化模型的基礎上提出切實可行的修改意見，引導各部門溝通交流，設計人員也可根據實際及各方的意見做出合理調整，以推動工程施工的有序開展，減少成本投入。

2.3 具有理想的數據模擬效果

BIM 模型一方面能夠模擬建筑結構，另一方面也可模擬現實生活中無法構建的環境。工程設計中，BIM 技術能夠模擬結構設計中的的場景，如節能模式和熱能傳導模式的模擬等。招投標和工程施工中，合理利用BIM 模型可在施工組織設計模擬的基礎上科學安排施工作業，采用最佳設計方案，增強工程施工的科學性與合理性。BIM 技術在建模和數據處理的基礎上，可模擬建筑結構設計數據指標，在調整參數的過程中，根據人們的個性化需求模擬不同的建筑形式，營造多種不同的建筑環境，也可模擬多種場景下建筑結構實況，提高勘測和設計的效率。

3 基于BIM 技術的設計流程

3.1 方案設計

建筑結構設計中，為更加生動地展現建筑設計效果，務必高度關注BIM 技術并做好建筑方案規劃工作。建筑方案規劃工作中，應由結構工程師和建筑設計師溝通交流，認真分析建筑結構力學、建筑功能及藝術形式，以三維模式在BIM 軟件上展現建筑結構設計方案，以此確定結構方案的內容。

3.2 初步設計

BIM 技術應用與發展的過程中，為彰顯建筑結構設計效果，首先，需加載BIM 建筑模型。建筑結構設計師要在建筑結構初步設計中充分考慮構件和設備等因素的影響，創建主體構件結構模型，之后在創建BIM 建筑模型中，合理利用Revit 軟件當中的可視化功能，將CAD 文件導入結構樣板中，隨后參考其他模型顯示的效果合理調整和優化建筑模型。

其次，合理布置受力構件。BIM 建筑模型加載后，結構師要基于BIM 平臺按照要求做好承重構件、水平構件和豎向抗側力構件的碰撞檢查工作。在碰撞檢查中應用的方法主要有兩種，一種是在BIM 平臺上做到多窗口同步工作，顯示構件布置的結構，并與其他模型建立聯系，進而及時調整和完善設計中的不足。另外一種是在受力構件碰撞檢查過程中，可借助碰撞檢查軟件檢查確定受力構件存在缺陷的具體位置。且基于受力構件檢查，結合主流軟件的特點和優勢做好建筑、結構和設備的碰撞檢查。在工作的過程中必須嚴格遵守規范流程，保證建筑結構設計的效果。

最后，認真檢查模型。完成受力構件布置后，應充分發揮BIM的作用，利用有限元分析軟件，認真分析BIM 建筑模型的幾何尺寸、邊界約束條件和荷載概況等，且全方位結合模型分析的結果，合理調整并完善結構模型設計方案，完成調整優化后方可將模型導入BIM 核心建模軟件當中，以增強建筑結構設計模型的科學性與合理性。

3.3 施工圖設計

工程施工圖紙設計中，為有效改進建筑結構設計的整體效果，應全方位展現BIM 技術的作用和優勢。建筑結構施工圖具有指導建材采購、結構設計、非標準設備制作等環節。基于BIM 技術開展施工圖設計的過程中，工作人員要全方位展現專業設計軟件的優勢，實現結構平面圖向施工圖的轉化。再者，允許操作人員合理應用Revit 平臺瀏覽施工圖信息。在瀏覽施工圖的過程中，如發現建筑設計存在明顯的不足和缺陷，則需要及時分析和處理問題，利用視圖之間的關聯功能，更新其他圖紙，以提高施工圖紙設計的效率。與傳統建筑結構設計相比，BIM 技術具有十分理想的協同設計功能，故而在建筑結構施工圖設計中，務必參照工程設計的要求，注重設計的科學性與合理性。

3.4 結構抗震的分析

Revit 軟件的建模功能比較完善，故而在建筑結構抗震分析中，工作人員需要充分利用Revit 軟件，自動生成工程設計中需要的建筑結構設計圖紙，加強工程量計算的科學性與合理性，如圖2 所示。不僅如此，也可在軟件工況設置、邊界約束條件設置及荷載模型設置的基礎上，全面增強建筑結構抗震分析效果，推動后續工作的順利開展。

圖2 Revit 軟件

在建筑結構抗震分析中，工作人員可充分利用系統族文件設置梁、板、柱等重要結構，或者也可開設符號表示法，設置荷載工況、荷載組合、分析模型設置和邊界條件設置等多個窗口，在窗口中設置多個參數。待完成所有窗口的參數設計后，工作人員需要充分結合IFC 標準進入結構抗震分析當中，進而詳細顯示幾何屬性、材料屬性、配筋信息、荷載和支座約束等多個分析結果，合理判斷建筑結構設計可否滿足抗震設計的規定與要求。該建筑結構抗震分析方式更科學，能夠得到更為準確的分析結果。除此之外，還可以更好地展現幾何屬性、荷載、制作約束等多個抗震性能參數。為達到上述目標，相關人員務必在建筑結構設計的過程中合理應用BIM 技術。

4 結束語

綜上所述，BIM 技術在建筑結構設計中的應用極大地轉變了傳統的建筑結構設計模式，能夠更加生動地展現建筑結構設計的效果，設計人員也從繁重的勞動中得以解脫，全面提高了建筑結構設計的整體效率。日后的建筑工程結構設計階段，還需繼續推廣和應用BIM 技術，以增強建筑結構設計工作的準確性，保障整體結構的穩定性和安全性，最終促進建筑行業的穩定、可持續發展。