建筑結構設計中BIM技術的應用探討

胡正啟

安徽實華工程技術股份有限公司 安徽 合肥 230000

引言

在當前建設項目的建設過程中，建筑單元的外觀和主體結構必須要新穎，要融入一定的創新理念。建筑設計的不規則以及追求外觀的獨特性會極大地提高建筑工程中結構設計的難度，部分項目的建筑設計以及按照建筑設計要求來進行的結構設計會缺乏方案的合理性，導致出現了各種建筑方面的問題。針對這一情況，我們發現，通過BIM技術對項目進行建模，然后構建出完整的3D模型對工程項目進行全方位描述，建筑項目的結構設計不合理的地方會直觀地呈現在甲方、設計方以及施工方的面前，讓各方都能夠在建設之前就清晰地看到設計方案的可行性程度，以便于進行更好的決策和實施。因此本文主要分析了BIM技術在結構設計方面的優勢及特征，并提出了BIM技術在結構設計領域不同方面的一些匹配參考[1]。

1 BIM技術的概念

通常我們說的建筑模型，就是利用BIM技術創建可視化的3D展示，模型有相關性數據并顯示參數材料（例如柱、板和梁）、設計指標和其他信息，并體現計算結果。建筑信息利用BIM這種先進技術可有助于集成化，從傳統平面到三維立體的施工圖的創新和實現建筑設計是BIM技術最重要的功能，信息傳輸的優勢是BIM技術本身就具有的，可使設計人員分析參數或者直觀地看到整個項目結構。建筑物生命周期的盡頭從建筑物運營、建造和設計中，相關數據及參數會匯集到設計管理和開發管理的團隊以及3D模型中。信息數據庫的所有者和運營商可以實現降低成本，提高工作效率，可持續發展并有效地節省資源。改善整個建筑的設計可以不斷通過提取到的項目可視信息，使相關者隨時可以掌握有效地建設項目進程，消除非理性因素，實時完成項目及時獲取信息，并結合科學化信息化規范化管理以優化全壽命周期的施工過程。

2 基于BIM技術的優勢分析

2.1 設計可視化操作

建模技術增強了結構設計在建筑工程中的應用，可視化所有任務并滿足大型和復雜空間分區以及工業建筑中多種功能的需求。尤其是，可視化抽象零件的功能通過允許模擬正在設計的構造過程中可能出現的問題，增強了BIM技術的預判性優勢。

2.2 協同效應的特征

在建筑結構設計中，可以使用BIM技術為設計師，建筑商和業主提供高質量的交流平臺。結果，不同的主體可以通過使用BIM技術構建的信息傳輸平臺表達自己的獨特需求，從而確保信息交互的效率和流暢性。在明確了業主的需求后，設計人員將定制的專用建筑模型交給業主，然后在業主確認后，將其交給建筑商，并以建筑物信息模型為基準完成施工。規劃指導項目建設，以滿足各學科的實際需要。基于BIM技術的強大功能，可以檢測建筑結構的各種基本要求，客觀地分析各種零件和附件的影響因素，并根據分析結果采取切實可行的調整措施，可以確認結構設計是安全及完善功能[2]。

2.3 統籌專業的特征

精確統籌是BIM技術的一大優勢，將其充分發揮在結構設計尤其是當前應用較多結構類型的設計當中，可以實現設計參數以及各專業設計的精確統一性，從而保證設計質量和設計的有序性，增強整體工程設計效果。BIM技術的應用能夠統籌管理相關專業，避免因此專業碰撞問題以及二維設計出現的錯漏碰缺，它可以將建筑模型實現三維表達，減少圖紙數量，對模型進行碰撞檢查，有效解決專業間、預制構件間可能出現的碰撞沖突問題。

2.4 完備信息的特征

BIM Technology English是建筑信息模型，該模型以字符方式表示建筑設施當中的相關特征。在加強了其結構設計的應用之后，相應的特征信息得到了進一步的改進，并且可以使用BIM模型來顯示這些信息。該信息可以與項目構建過程相互結合，實施后的任務模擬以及可能存在的問題相匹配，以使用完整的信息來綜合增強BIM技術在其中的強大優勢。

3 建筑結構設計中BIM技術的具體應用

3.1 應用于前期建筑場地分析

建筑物的結構設計工作非常復雜。首先要分析建筑物主體結構的可行性，又要對施工現場的地理環境和各種基礎條件進行詳細分析，以保證建筑物安全性。BIM技術在前期建筑場地的合理分析中發揮重要作用，比如在設計的早期可以通過其動態數字信息，該應用程序可以分析和確定項目相關的建筑環境中建筑結構的應力狀況。此外，BIM和GPS技術的集成可以在施工現場分析中發揮更大的作用，從而可以進一步確保現場分析工作的全面性和詳細性，從而確保建筑結構的選型確定。它提供了更加合理和準確的參考標準。它還為建筑施工現場選擇提供了更科學的參考，以確保建筑結構的設計可以與實際施工現場的地理，水文和氣候條件有機地結合在一起進行有機融合，確保的正式施工過程以及后續建筑物使用過程平穩、安全和穩定[3]。

3.2 應用于建筑結構分析

建設項目的結構設計BIM分析的第一個方面，是需要對整個建筑框架進行詳細的分析和優化，而不是簡單地計算載荷以獲得內力并執行加固計算，也不是隨機選擇和組合。對結構的整體性能進行評估，以確保當建筑物的結構承受各種載荷時可以證明其工程上的優勢，保證項目的安全性和穩定性。BIM技術在建筑結構中的綜合應用可以對建筑結構設計規劃和特定的結構布局進行全面的分析和仿真，可以進行各種比較和選擇，并提供技術和經濟評估，并可以建立數字集成模型。然后，使用Revit API輔助平臺對其結構性能進行全面分析，并使用大數據捕獲建筑物結構與特定環境之間的相互作用。在實踐應用期間，將對其進行修改和優化，以確保整個建筑結構的設計結果的水平和整體質量。

建設項目的結構設計BIM分析的第二個方面，主要是結構材料的分析。因為僅確定建筑物的框架是不夠的。還應注意分析建筑結構的其他特性，例如建筑結構的抗斷裂性和保溫同壽命問題等。因此，BIM技術在建筑結構設計中的應用除了以上所述內容以外，還需要對建筑結構的性能進行全面、綜合的分析，并根據實際應用確定建筑材料，例如高強度鋼筋和外墻一體化材料等。關于結構材料的選擇，還必須弄清楚載荷系數，以確保材料選擇的價值。此外，應使用BIM技術分析與建筑結構設計計劃相關的各種性能，找出不足和欠缺之處，并對其進行補充以確保建筑結構設計計劃的可靠性。

建設項目的結構設計BIM分析的第三個方面，就是要分析各種結構之間的相關性，這一點也非常重要。為了確保結構相關分析的準確性，需要使用BIM技術來模擬建筑物的結構并使之成為現實。具體來說，它反映了結構之間的關系。例如，在分析建筑物的洞口和墻體之間的相關性時，需要將洞口附接到墻體上，并且有墻體的存在才能有洞口的存在，這兩者之間的關系非常緊密[4]。

建設項目的結構設計BIM分析的第四個方面是不限于特定的專業。要完成建筑物的結構設計，需要幾位不同專業的合作。因此，加強設計過程中各學科之間數據和信息交換，集成匯總和協調處理各專業各環節各部位的設計元素。在實際的建筑結構設計中，BIM技術在信息交換和共享中的應用主要體現在兩個方面。一方面，我們使用中間數據的問題來完成不同數據和參數信息的共享，這些數據和參數信息是在不同地方和不同設計軟件中構建模型所需的。同時，利用該數據庫完成各專業之間各種信息和資源的共享和傳輸、整合、集成和分析建筑各相關的專業的信息，并使用此集成的數據處理模型來處理這些專業信息，以確保信息集成的標準化和統一性，確保不同專業協同共享和利用效果最大化。

3.3 BIM技術在鋼結構建模中的應用

當前，我國的大型建筑物一般都是用鋼結構建造的，但是鋼結構建模過程要確保結構合理性、構件連接和構件布局，因此可以應用BIM技術來幫助科學地完成。設計過程涵蓋了重要的連接類型，例如梁柱關聯和梁連接。這些連接很難在平面圖上詳述，通常以大的接頭表示。當前，施工人員的技術素質參差不齊，專業施工人員難以理解復雜而又龐大的節點，這需要與設計人員進行多次討論，這既費時又費力。建筑信息模型的視覺特征可以改變這種現狀，根據項目的形式，設計人員考慮結構的使用性能，全面設計組件，準確設置組件的位置和連接形式，并使用三維設計意圖，從而更加清晰地展示出來。以更好地保證施工人員的質量施工項目的工作質量和設計縮短了施工周期并管理了項目成本[5]。

3.4 建筑質量管理的應用

較高的安全性、較強的適用性、良好的協調性、較高的耐久性和較高的可靠性是項目設計本身的優點。整體工程質量控制改善了優化的管理系數，減少了相關的缺點并增強了過程質量。施工計劃、組織結構、項目優化、過程、完整的4D模型定制、效率的改進和設計質量等內容是施工項目的方法，BIM模型將這些內容和進度管理相結合，可以提高決策者和接受者的BIM技術整體水平。項目的質量控制和技術環境是影響項目質量的因素，避免在項目完成后和避免此類決策出現項目設計問題，在BIM技術的幫助下對工作環境和技術進行建模，提供了科學依據，以確保建筑環境處于低碳節能狀態。整個BIM信息系統包括場地規劃、模型可視、全過程設計等[6]。

4 結束語

綜上可知，快速的經濟發展改善了人民的生活水平，同時讓人們對生活及辦公場所有了更高質量的建筑要求。這就要求建筑業創建低成本的設計模型，保留建筑結構傳統設計精髓的時候也要推廣和應用BIM技術，從而提高工作效率減少施工過程的錯誤率，同時，節省建筑成本以提高設計圖的質量也很重要。因此，要積極推廣BIM技術，需要設計人員充分了解其特征和技術，開展BIM建筑模型信息轉換為結構信息模型的深入持續研究，這樣才能使BIM技術不斷發展，使其具有更創新型的結構分析能力和圖紙可視化清晰模擬能力，為我國的建筑業高質量發展注入全新的活力。