探析建筑結構設計中BIM 技術的應用

韋廣添

（廣東鴻宇建筑與工程設計顧問有限公司，廣東東莞 523000）

0 引言

隨著社會科學以及建筑信息技術的飛速進步，各種各樣的高新技術成為建筑行業重要的設計輔助技術，其中BIM 技術為建筑設計行業的發展提供了有力的支持，形成了一種形式的設計平臺。通過應用結構設計，該設計技術可以創建科學、智能的設計，減少設計過程中的數據錯誤，同時也方便在后續的施工過程中有效地執行修改設計缺陷的操作。在新時代的發展中，不斷出現新的建筑設計技術與設計方法，這就要求建筑設計人員要不斷地提升自己對于新事物的接受水平，將新技術融入自身的建筑設計工作中，使設計出的建筑更加符合新時代的發展以及新時期人們對于建筑的使用需求。接下來本文將詳細介紹BIM 技術在建筑設計中的運用。

1 建筑結構設計中的BIM 技術

1.1 BIM 技術的概念

BIM 是一種將信息技術投入建設過程的數字模型。將三維結構呈現給人們，使人們能更直觀、清晰地觀察建筑結構，從而得出正確的結論。設計適配、財務評估、施工方案為資源和設計培訓提供可靠的安全保障，確保結構的整體結構更科學。BIM 技術還可以與信息技術相結合，形成一個集成的信息數據庫。

1.2 BIM 技術的優點

1.2.1 可視化

BIM 的主要優勢是可視化技術。通過在BIM 系統中放置建設項目的各類信息并建立一些參數，利用3D 數字技術向人們展示3D 模型。在一些更復雜的結構中，BIM 技術還可以呈現更復雜的細節，對于用戶評估程序的軟件資源非常有用，能及時了解設計中存在的細節上的問題，施工人員也能夠更好地了解結構設計的意圖和施工相關重要技術的運用。因此，BIM 技術發展在建筑行業有著廣闊的發展前景。

1.2.2 協調性

BIM 技術的協同作用主要體現在它可以應用于建筑設計的各個環節，促進工程建筑設計部門和其他各部門之間的協調與協作。基于視覺運用特征，能幫助不同的設計部門之間就存在的配合問題形成協調一致的意見，可以更加高效地解決關于交叉專業的問題，保證工程施工的正常進行。

2 BIM 技術在建筑結構設計中所發揮的功能

2.1 設計圖紙可修改功能

在傳統的建筑設計方法中，一旦發現設計問題，就必須要重新調整整個項目的建筑設計圖。這意味著需要大量修改圖紙，浪費了設計時間[3]。BIM 技術的使用能夠顯著地改善這種情況。設計師只需要使用BIM 技術改變有問題的部分，系統會自動校正剩余的尺寸，這給了設計師更多的時間和精力來完善建筑物的其他細節。

2.2 設計數據信息化功能

在特定的應用過程中，基于信息技術開發的BIM 技術，可以利用其他先進技術，建立土木工程信息數據庫，獲取與土木工程相關的信息。設計師可以方便地進行分類，分析和保存。設計者或工程師可以提取信息，根據信息分析結構設計或施工問題，優化施工圖，為后續標準化和合理地施工工作創造條件。

2.3 工程設計一體化功能

BIM 技術的內置施工規劃功能是獲取工程信息，對施工結構進行評價。這代表著BIM 技術能夠非常高效地幫助建筑項目的結構設計，獲取相關信息并根據建設項目的實際情況構建建筑模型。在設計特定的建筑項目時，可以根據設計要求和相關標準，科學合理地設計建筑物的外部和光源等，使得設計方案具有更高的應用價值；還可以根據設計計劃優化建筑模型，確保在建筑項目中的有效應用，根據建筑物的舒適度、采光效果和建筑物的能源效率來評估建筑整體設計，保證其可行性[4]。

2.4 建筑工程模型三維化功能

傳統的建筑設計主要以CAD 圖紙為主。由于CAD 最終以平面形式表示建筑形象，因此設計人員很難發現將各種建筑環節組合在一起時會產生的隱患，這是傳統建筑設計面臨的主要問題。BIM 技術通過對CAD 圖像的三維表現，使設計人員可以清楚地觀察建筑物的結構組件之間的關系，從而可以及早發現建筑設計問題并做出調整，提高建筑設計的效率和質量。

2.5 各項信息數據的共享

盡管設備分類中使用了不同的信息，但傳統編程缺乏信息共享和交換，BIM 技術能夠非常高效地完善這個情況，不同專業的設計人員可以通過BIM 技術在項目設計的數據平臺中注明所有相關結構的重要數據信息，其他人在需要查詢項目結構中的信息和數據時可以訪問數據庫[3]。在實際的結構設計中，設計師會參考其他設計師的數據庫和其他設計輸出，幫助他們的設計工作，改進設計計劃并科學全面地執行。大數據和云計算的出現為技術信息管理中的BIM 功能提供了更便攜的存儲方式。在數據交換功能中實施BIM 技術是提高結構設計效率和水平的關鍵。

3 BIM 技術在結構設計中的應用

3.1 在建筑結構設計場地分析中的應用

建筑設計的內容非常復雜，不僅要分析主體建筑結構的科學合理性，還要分析施工現場的環境和水力條件，以及保證施工安全。BIM 技術不僅在分析基礎結構的合理性方面發揮著重要作用，而且對施工現場的地質、水文環境也有重要影響。該技術可以使用數字動態信息分析和確定結構對土壤結構和水文條件的影響。此外，它將確保工程的完成和詳細的技術分析，并確定結構和系統選擇，可以為施工現場提供更加準確的參考標準，使結構設計在機械上與施工現場的地理、水文和氣候條件相適應。一體化可保證正式施工過程及后續施工的順利運行。

3.2 在中期設計階段中的應用

中間階段的主要任務是完成建筑物的各個結構，如結構模擬、結構結構分析、相關結構分析等。

3.2.1 BIM 技術在結構仿真中的應用

鋼結構是建筑結構的重要部分。在結構工程的建設中，鋼結構也是所有建筑工作中最困難的。在實際的鋼結構項目中，BIM技術的應用用于定義梁和柱之間的連接、梁和梁的鉸鏈、梁和梁的固定連接以及其他連接方法。驗證參數以確保連接方法的有效性和科學性，并在此數據庫的基礎上模擬鋼結構的連接，保證鋼結構設計的準確性和有效性。

3.2.2 BIM 技術在結構性能分析中的應用

在設計建筑物的結構時，不僅要確定結構，還要注意分析結構的其他建筑特征，如斷裂力和建筑物外觀[4]。因此，為了分析建筑結構，有必要應用BIM 技術。根據外墻、鋼材等材料的應用，確定建筑物的材料。對于所選材料，必須將載荷元素定義為材料讀數值。BIM 技術還可以應用于與結構設計相關的各種分析屬性，尋找性能差距，確保結構穩定性和結構設計的補充充分性。

3.2.3 BIM 技術在關聯結構分析中的應用

在建筑物的結構設計中，各種結構之間的相關性至關重要。為了確保結構相關分析的準確性，須使用BIM 技術來模擬和實現真實的建筑結構，具體反映建筑結構之間的關系。例如，要分析建筑物中洞口與墻體的關系，洞口的存在必須依附于墻體，并且墻壁的存在可以具有洞口。兩者之間的關系非常緊密。

3.3 在建筑設計各專業協同中的應用

BIM 技術在結構工程中的應用研究不僅由設計師進行，建筑結構設計的許多不同學科中也在進行[5]。因此，在設計過程中加強不同學科之間的信息交流以及信息的聚合和協調，是提高建筑設計效率和完整性的重要途徑。在如今的建筑設計中，利用BIM 技術進行信息交流主要體現在兩個方面：一方面，中間信息可以用在不同位置并且通過使用不同的軟件設計來構建模型的不同數據和信息度量；另一方面，土木工程、套件、建筑等專業相關的計算機使用集成模型可以完成跨數據跨專業的信息和能力的共享、傳輸和集成。

4 結語

在社會經濟快速發展時期，城市化的趨勢日益明顯，建筑業也在穩步發展。各種建筑設計的新技術新方法也隨著時代的需求不斷涌現，建筑結構的設計是反映現代建筑技術并有效促進城市規劃和文明發展的重要途徑，設計的重要性不容忽視。將各種新技術合理地運用于現代建筑設計中就是如今相關工作者的重要任務，BIM 技術的使用可以為建筑設計師提供直觀易懂的建筑模型。使我國建筑設計的更加快速地發展，同時我國建筑設計的質量也能得到有力的保障。