關于建筑結構設計中BIM 技術的有效應用

段素萍

（山西工程科技職業大學，山西 晉中 030619)

0 引言

現代化信息技術的發展，對各個領域、各個行業發展都起到了一定的促進作用。在建筑行業當中，BIM 技術的科學引入可以顯著提升建筑工程結構設計質量與設計水平，使其可以滿足現代人的各種需求，同時也使得建筑工程的各項功能可以得到有效發揮。在結構設計環節，相關人員應當對BIM 技術有清晰合理的認識，并且將其科學引入到建筑結構設計工作當中，促進建筑工程結構設計工作順利開展，在為施工單位贏得良好的經濟收益與社會收益同時，也為業主用戶帶來良好的居住體驗。

1 BIM 技術核心概念

BIM 技術在建筑設計環節有著極其廣泛的應用，其應用基礎是建立在三維數字技術之上，擁有三維數字技術的各項功能，可以通過匯集各類工程信息來建立數據模型，促進建筑工程設計工作信息化發展。與此同時，在建筑結構設計環節引入BIM 技術，可以實現多個部門的信息共建與資源共享，使設計單位、業主群體以及施工企業可以共享設計數據與設計資源。與此同時，BIM 技術還可以構建可視化模型，精準分析建筑結構設計的實用性與可行性，顯著提升結構設計工作效率與工作質量，加強各個部門之間的合作互動與交流，是一種高效的現代工程管理技術。單就建筑結構設計工作而言，BIM 技術主要應用于設計環節以及信息收集環節，將整體設計信息構建成數字模型，信息模型主要包括建筑結構空間、建筑結構尺寸、建筑材料以及連接方式等核心數據，工程設計人員可以在數據庫當中查找關鍵性建筑信息，突破常規設計工作的限制與制約，結合不同種類建筑工程的設計需求，BIM 技術可以自動檢測結構設計的科學性與可行性，提升整體交流效率、溝通效率。與此同時，BIM 技術擁有強大的信息傳輸功能，可以實現工程數據共享與工程數據共聯，在出現設計變更時，不需要對圖紙進行更換或者重新連接，通過BIM 技術就可以實現信息修改，并且將其反饋到數據庫當中，所有相關人員通過與數據庫連接，可以及時掌握信息變更情況。不僅如此，BIM 技術還可以實現模擬施工，提升設計效率、施工效率，節約設計時間與施工時間。

2 BIM 技術功能分析

2.1 信息集成功能

BIM 技術的信息集成功能主要體現在兩方面，首先是信息集成，其次是設計環節集成。建筑信息模型是整個建筑工程為數不多的信息模型，在模型當中可以完成各種數據信息的收集，因此BIM 技術信息集成功能表露無遺。正因如此，專業設計工作者才可以借助BIM 技術來開展建筑工程結構設計，從而促進結構設計工作集成化發展。數據庫是整個建筑信息模型的核心構成部分，數據庫主要應當包括以下信息：建筑空間信息以及建筑施工材料和建筑結構尺寸、建筑連接方式等，在數據庫當中可以快速地開展信息查找，突破傳統CAD 技術的限制與制約，為整個建筑結構設計工作提供極大的便利。

2.2 協調性功能

BIM 技術構建而成的工程設計平臺屬于獨立平臺，可以使業主群體、設計單位與施工單位在平臺當中展開有效溝通、有效交流，結合反饋信息來進行重要信息提取，應用BIM 技術可以將各個領域的設計原則作為設計依據，從而檢測到各類建筑構件之間的契合程度，可以顯著提升設計團隊與各個部門的溝通效率，提升建筑工程整體協調性，從而顯著減少設計所需時間。

2.3 信息共享功能

在結構設計工作完成后，BIM 模型可以做到直接讀取結構設計當中的各類信息，同時將此類信息進行整合，在進行三維模型結構設計環節，相關人員應當保證分析模型與當下狀態保持一致。數據是整個信息模型的建立基礎，在數據讀取、信息讀取環節，可以通過轉變數據文件方式，使其滿足自身結構需求，從而在設計環節實現信息共建、數據共享，顯著提升資源調配能力、資源應用能力，在信息集成環節BIM 技術使用信息化技術與數字化技術實現資源共享，相較于傳統施工圖紙與施工文件，BIM 技術的信息共享功能使整體的信息傳輸效率顯著提升，為結構設計工作順利開展提供助力。

2.4 協同合作功能

當建筑模型運用構件來進行參數控制時，參數與參數之間就會形成某種關聯，這就為協同合作功能發揮奠定了基礎。換言之，若是工程設計人員對某處構件展開修改，則建筑模型也會隨之發生變動，并且此處變動隨著構件更改程度而發生轉變，可以清晰、及時地反映實際情況，對幕墻分隔展開修改，只需要對分隔數據展開適當的修訂，門窗部分與柱墻部分均會發生不同程度的變化，這是由于構件之間的分割與參數存在的關聯性，可以實現設計同步，以此提升結構設計的精準性與穩定性，不必在平地剖面展開二次修改，使得整體工程設計精準性顯著提升，減少設計方案與實際施工情況的誤差。

3 在建筑工程結構設計環節引入BIM 技術的實踐策略

3.1 深度剖析建筑結構情況

在建筑結構設計環節引入BIM 技術，設計人員應當深入施工現場展開實地調研，全面掌握現場的各種信息，針對性地開展結構設計工作。結構設計是整個建筑工程質量的重要保障，設計人員需要對施工現場的環境展開科學分析、綜合判定，才可以針對性地開展工程設計，BIM 在結構分析與現場分析環節有著一定的優勢，可以建立地理信息系統與BIM 系統聯系，清晰還原現場的具體施工情況，使得建筑模型與施工現場情況高度吻合，擁有一定的科學性與有效性。在結構設計環節，設計人員應當科學利用BIM模型當中的各種數據，提升施工現場與工程模型的適配程度[1]。

3.2 發揮BIM 技術可視化功能

BIM 技術是建筑領域廣泛應用的新興技術，以三維模型為基礎演變而成。此項技術可以清晰地展示建筑構件，相較于傳統建筑結構設計環節所采用的CAD 軟件，BIM 技術可以更加清晰、更加明了地向相關人員展示建筑工程信息。不僅如此，BIM 技術還可以構建三維實體模型，從而使全體用戶以更加直觀的方式掌握功能布局與構件信息，在大型工程結構設計環節，可以合理引入BIM 技術來進行動態展示，展示建筑工程的各項功能與結構功能，可以使建筑工程業主用戶明晰各種數據參數，同時也為設計工作帶來一定的助力，由業主用戶來進行可行性意見發表，確保設計方案可以滿足大多數業主用戶的需求。除此之外，在建筑工程結構設計環節，難免會存在部分設計問題與設計缺陷，而BIM 技術的可視化功能就可以及時發現建筑工程的設計缺陷與設計問題，這對于提升整體建筑工程質量有著得天獨厚的作用與優勢[2]。

3.3 在結構性能當中應用BIM 技術

在建筑工程結構設計環節，結構性同樣是需要重點關注的核心構成部分，在結構設計環節，工程設計人員需要將各個模塊匯集到一起，建立虛擬建筑物，保持建筑格局與建筑整體處于相互支撐的狀態。而BIM 技術可以從結構性能展開科學分析、詳細分析，通過對結構穩定性、結構牢固性、結構抗震性等指標的科學判定與分析，就可以得出結構設計板塊與相關參數是否符合預期標準，將BIM 技術引入到結構性能設計環節，設計人員可以將整體數據導入到特定的軟件當中，軟件當中的模塊可以直接對數據信息展開科學處理、全面分析。這樣就可以實現設計標準與結構性能的統一管理，解決結構設計環節存在的問題。例如：在建筑工程結構設計環節，設計人員就可以結合實際情況來展開科學分析，將revit 軟件作為輔助設計軟件，將各個專業模型協同起來，構建成完整的建筑模型，從模型當中導出NWC 文件，反復進行碰撞測試，在完成建模的同時，也對各種細節問題展開精準分析、科學處理，對設計細節問題展開科學優化與調整，確保整體結構設計效率與結構設計質量，發揮BIM 技術在建筑工程結構設計環節的作用與優勢[3]。

3.4 發揮BIM 技術參數設計功能

建筑模型會存在一個獨立的數據庫，數據庫當中包含各種設計信息，在建筑工程結構設計環節，所有參數與信息處于相互連接狀態，設計人員可以結合各種數據信息來完成建筑模型構建，并且在設計環節對各種參數展開約束，從而確保整體建筑工程設計精準無誤。BIM 數據庫也可以做到及時更新，BIM 技術的應用價值在于可以顯著提升信息輸出的穩定性、安全性與實效性，這對于提升結構設計效率有著重要的作用與意義[4]。

3.5 借助技術提升協同作業效率

建筑工程結構設計工作專業性較高、精準性較高，擁有一定的設計難度，并且設計任務相對繁重。為實現良好的結構設計效果，工程設計師應當在結構設計工作開展期間提升與各個部門的協同性作業效率，由于建筑工程涉及范圍較廣，涉及到不同領域的結構板塊，在BIM 技術引入后，數據集成特征與信息集成特征更為顯著、更為突出，同時也使得各個部門、各個崗位人員可以在數據共享的助力下，對設計工作展開調整，提升整體設計質量與設計效率。在BIM 技術的助力下，施工信息與設計數據可以實現實時共享，在信息集成與數據共享的基礎上，使得各個數據之間形成緊密關聯，結構數據優化與結構數據調整更為清晰、更為便捷。與此同時，需要注意的是，由于結構設計工作量較大、設計難度較大，需要借助各類輔助工具方可滿足設計任務需求。為保證設計的精準性，對工具結構展開優化與調整尤為關鍵，而BIM 技術與設計工具優化工作也有一定的契合程度，在BIM 技術的助力下，各個部門之間的協同性作業效率有所提升，結構設計效率與結構設計質量也可以得到相應保障。例如：revit 就是BIM 技術當中的軟件之一，可以顯著提升機電板塊與結構設計之間的聯系，設計師可以結合相應的設計要求與設計標準來開展精確化設計、規范化設計，從而提升建筑工程結構設計水平[5]。

3.6 BIM 技術引入鋼結構設計環節

目前的建筑工程當中會擁有很多大跨度建筑結構，結構形式主要的應用材料為鋼結構，但在鋼結構設計環節會面臨諸多難點問題。在具體的設計環節，鋼結構設計形式種類繁多，因此在鋼結構設計環節，需要引入BIM 技術來對參數展開科學分析，從而判定間距與螺栓數量，設計師只需要調節參數就可以完成構件連接，而在施工環節，設計人員則需要參考相應的鋼結構設計，精準判定連接件安裝位置，這在鋼結構設計環節有著重要的應用意義。

4 結束語

總而言之，建筑工程結構設計工作與BIM 技術高度契合，二者之間具有諸多互通之處。設計人員可以通過深度剖析建筑結構情況、發揮BIM 技術可視化功能、在結構性能當中應用BIM 技術、發揮BIM 技術參數設計功能、借助技術提升協同作業效率等方式來開展建筑工程結構設計工作，為建筑工程順利開展奠定堅實而穩固的基礎。在為施工單位帶來良好經濟收益與社會收益、提升業主用戶滿意度與體驗感的同時，也為社會經濟發展提供助力。