基于BIM的建筑結構設計方法研究

郭家瑞 馬航

摘要：在BIM技術實踐運用下，能夠為工程結構設計創造許多有利條件，不僅會促進工程結構設計水平的提升，也能夠為建筑領域的發展進步產生積極影響。當代人民物質生活水平逐漸提高，人們對于建筑的需求也發生了變化，這也對建筑企業提出了更高的要求，企業想要提升競爭力，就應當從結構設計方面入手，努力提升建筑結構設計水平。雖然BIM技術得到了推廣運用，但實際運用中還會面臨一些問題，這就需要業內人士不斷努力，使BIM技術的運用價值得到進一步發揮。

關鍵詞：BIM;建筑結構;設計方法;研究;分析

1 ?引言

作為新興的建筑施工技術，BIM技術已經在工程中獲得了廣泛的使用，提高了對建筑結構設計方法的要求。深入了解其原理和功能，能夠促進其在建筑結構中的推廣應用。

2 ?BIM技術的相關概念

所謂的BIM技術，其實就是通過提煉相關設計數據，結合建筑結構設計進行可視化模型構建，實現建筑物實時設計的一種現代技術。應用該項技術，能夠幫助項目部更好地進行工程施工建設和運營管理。并且在該項技術可視化特征的支持下，不僅能夠幫助建筑企業提升設計水平，還能推動其成本控制目標的實現，使其獲得更多的經濟效益，對于建筑行業的發展而言具有至關重要的作用。

3 ?BIM技術的優勢

3.1  設計的立體式呈現

BIM技術的應用，使工程建造設計由平面化轉為了立體化，工作人員在進行建造的過程中能夠更加直觀地觀察工程的設計效果、建造中的施工效果。在BIM技術使用之前，工程的設計都是平面式的展示，設計師修改、工人施工都是在平面圖的基礎上進行實景想象，在腦海中構建立體圖景，這樣給工人增加了難度，也使修改變得困難。運用BIM技術后，設計師直接可以進行立體式設計，整個設計完成之后呈現出一個建筑的立體效果。由于現代建筑內部構造逐漸復雜，而BIM可視化技術能夠將內部進行完整展現，這樣更易于優化設計和施工建設。

3.2 ?提高各部門之間的協調性

現代建筑工程是一項綜合性工程，里面包含多個部門的施工內容，為了能夠保證施工的順利進行，需要個部門之間密切配合。但是在實際工程建設過程中，因為各部門工作特點不同，并且與設計者之間溝通不暢，很容易出現部門之間的碰撞，導致工程施工受阻。BIM技術的應用，將工程立體的進行展現，并增加了時間維度，使得建筑工程進度隨著時間變化可以一一進行顯示。通過這種展示，工程內部的各部門可更明確自己的施工效果，以及在何時進入場地進行配合施工，對其中存在的問題可以及時提出，并進行討論解決，將問題消滅在理論階段。

3.3 ?信息化特征

BIM 技術是現代信息技術的代表，集成了現代信息技術的強大功能，可以對海量數據信息進行分類儲存和分析管理，建構科學的信息模型。建筑信息模型為后期項目建設奠定了基礎，設計人員需要對建筑模型進行優化，確保各項參數的準確性。BIM 技術構建了信息平臺，設計人員可以登錄信息平臺，對建筑結構進行不斷優化，實現建筑ZFs8PNj2mim7oMn9qfFNhQ==設計的一體化。信息建模型以數據庫作為基礎，記載了建筑結構信息、施工材料信息、建筑構件信息等。設計人員可以通過查詢功能快速檢索數據，加快建筑結構設計的速度。

4 ?BIM技術在建筑結構設計中的應用

4.1 ?應用在建筑空間的規劃當中

在進行建筑設計之前需要提前進行建筑的空間規劃，所以在建設地點選擇完畢之后，首先要對建筑的空間進行分析，分析建筑空間的地形以及對一些復雜的地形進行研究與計算，確定相應的方案，在地形的分析中應用BIM技術，能夠開闊設計的思路，在分析中能夠將坡高、斜率以及斜坡的斜率等參數進行分析。例如對具體的工程，斜坡走向的分析可以先采用GIS軟件進行建模，對采集到的參數進行匯總與歸類并模擬，這樣，設計人員可以從不同的設計角度對工程實際情況進行模擬，為后期的設計提供依據。在地形探索之后再開始對建筑物的設計規劃，對于建筑物的空間規劃，BIM技術有著良好的現實應用，因為BIM技術能夠完好地將建筑物的內外空間以3D模型完全展現出來，所以設計人員可以通過對設計效果的評價，對建筑物的室內與空間進行分割，詳細布置建筑物周邊的道路與外觀等參數，利用BIM技術的調試功能，嘗試不同的參數設置并選擇最優化設置，得到最佳的空間規劃模型。

4.2 ?鋼結構設計建模應用

我國當前建筑工程的規模不斷擴張，新型的結構設計模型與新型材料的應用都實現了突破，尤其是鋼結構，跨度不斷加大，空間也不斷擴張，應用也越來越多，很多異型結構都采用鋼結構建模，在鋼結構的設計中，構件之間的連接與加強構件的設計都非常復雜，因此在設計中存在一定的困難。BIM技術的應用能夠有效解決這些問題，因為BIM技術能夠對鋼結構梁體的高度進行精確計算，還能夠對所有的連接件進行自動計算，自動選擇參數并分析不同參數的影響。并且通過數據共享的功能，BIM能夠對在鋼結構建筑物中使用的高強螺栓的數量、焊縫的數量以及間距等等進行計算，掌控設計的間距等。所以如果有新的構件需要增加到模型當中的時候，設計人員只需要對相應的數據進行調整，并且利用BIM繪制出大樣圖，方便施工人員在現場進行施工，設計人員利用大樣圖也能夠合理確定加強件的設置位置，避免鋼結構中出現薄弱點，影響結構安全。

4.3 ?利用BIM技術進行協同設計

在建筑結構設計中，利用基于BIM技術協同設計方法，可能導致三維設計和二維設計的轉化中出現協同設計工作失誤，進而影響到工作流程安排的合理性。因此，在結構設計中，需要優化協同設計模式，來保障設計流程的科學性。可以利用兩種協同模式，包括基于工作集的協同設計方法和基于鏈接的協同設計模式。分析兩種協同設計的特點得知，針對結構進行內部協同設計過程中，因為設計是在一個部門內開展的，協同設計的流程較為單一，所以容易創建相對統一的服務器。因此，在實際結構設計中，可以實施即時的、能夠同步更新的工作集方式，這樣能夠保障設計的效率。如果結構設計需要多個專業設計人員配合，因為各個專業使用的模版存在一定的差別，所以針對工作模式的更新采用單向更新的模式。多個專業數據匯集的模型比較大，可以采用鏈接模式的協同設計，這樣能夠保障設計效率。在建筑結構設計中，需要利用專業協同的方式來確定具體的操作流程。方案設計階段一般不需要出圖，需要進行輔助工作，比如確定柱網和剪力墻的確定。這個階段并不需要借助較為精準的BIM技術模型。如果需要設計有著大跨度的復雜結構，更需要優化具體的方案設計流程。針對初級設計階段，需要對比不同方案的結構構件設計，關注結構平面圖并且了解建筑截面。

4.4 ?利用BIM技術提升設計效率

在當前的結構工程設計中，因為BIM技術和傳統技術有著一定的差別，可能導致在設計轉型過程中碰到一定的問題。同時，一些BIM設計平臺缺乏深化設置，所以產生了一定的表達問題和線形問題，這樣可能會提升結構設計的工作位。設計人員如果缺乏BIM設計能力，難以有效利用其中的三維模型功能，可能提升設計工作的錯誤率，不利于縮短設計周期。在提升設計效率方面，應解決施工圖繪制問題、設計圖標注問題和線形效果問題。在施工圖繪制方面，需要做好前期準備工作，明確構建的注釋和具體參數信息。同時，對于線形，不能隨意進行修改和刪減，這樣可以避免產生問題。在圖紙標注注釋方面，可以提前構建族和統一格式，有利于傳輸構建設計信息。在線形效果方面，應用BIM技術時，不能隨意刪除梁中線，甚至不能進行隱藏。傳統的圖紙回執中，不需要繪制樓板輪廓，所以并沒有梁中線，但是在三維建模中這種線形效果比較重要。

4.5 ?應用BIM技術設計施工圖

施工圖紙是建筑工程的重要組成，能夠為工程的建設開展進行指導，此階段的最終目的是將BIM設計好的各專業模型轉化為平面圖紙并形成整套的圖紙。在施工圖紙的指導下，工程的各項工作可以有序開展。為了能夠使設計得到更進一步的優化，設計者在此之前要對結構、水電各方面進行綜合考慮，充分滿足各方需求。依據施工圖紙，能夠對工程進度進行有效的控制。

5 ?結語

科學技術的發展為建筑工程的進度管理提供了方便，保障了項目的質量。依托計算機網絡的BIM技術，可以通過立體化模型的建立實現工程施工的可視化模擬，實現了精準化的進度控制，有效提升了工程進度管理的效益。

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