BIM背景下的建筑結構設計流程管理探討

陳

廣東省建筑設計研究院有限公司（510010）

1 BIM的基本概念

Building Information Model簡稱為BIM。BIM平臺將建筑物的壽命周期及施工、使用和維護流程（主要包括施工階段、設計階段、運行及維護等階段）的信息結合到建筑模型中。BIM旨在讓項目參加者能夠及時接收信息，自由添加信息，建立一個促進雙方合作的信息共享平臺，提高了項目的效率和品質。簡而言之，在項目實施前先用計算機建模，專業工程師在BIM平臺上對項目計劃進行調整和優化。這樣一來，施工中可能發生的問題都可以事先預測出來，從而控制了實際項目的實施及質量管理的進行情況[1]。

2 BIM技術對建筑行業的重要意義

建筑設計及管理的新技術——BIM，優化了建筑產業的開發環境，在一定程度上改善了對建筑設備的整合。BIM技術的使用也會帶來巨大的社會和經濟效益，有效地減少各個建設步驟的成本和風險，為整個建設產業的快速發展做出了巨大貢獻。BIM的主要作用是減少和消除設計、建造、運行中的不確定性和不可測性。這從根本上消除了項目設計、開發、施工、運營和維護等幾個階段之間的通信障礙和信息差距，充分實現了整個施工過程中的生命全周期管理。BIM可以用于完成建筑項目的設計和轉換，甚至可以控制建設現場的運營。在此過程中，還需要制作數字模型，并廣泛使用這種數字模型。BIM可持續強化建筑產業的繼承性，同時提高了公司的經濟效益。總而言之，BIM的使用對工程設計、建設和公司的企業管理都有著積極影響[2]。

3 BIM在建筑結構中應用的功能描述和具體流程

1）BIM可以有效地對設計方案進行修改和調整，可以隨時改變建筑圖紙，提高數據和圖形的正確率，有效地減少了工作時間。

2）相關職員可以第一時間獲取被修改后的圖紙，保證了信息傳遞的實時性。

3）BIM可將建筑組件編制信息轉換為數據，所以，建筑物的設計方案可以隨時存放在電腦上。BIM還可以提高信息的安全性。設計者可以使用安全代碼提取設計圖，并對設計圖進行整合設計和修改。

4）與現有的建設設計流程相比，BIM最重要的優勢就是具有優化設計流程的能力，可以確保建筑模型的一體化。優化BIM的過程主要反映在以下方面:①在BIM數據庫中導出建筑物樣式的相關信息；②設計技術人員通過使用已導出的信息來完善建筑設計計劃；③優化設計計劃、建筑結構及建筑空間布局；④設置原始設計模式；⑤使用設計軟件對原模型進行分析，同時完成建筑結構截面的設計方案；⑥對土建、安裝、供水及排水領域的專家建立的模型進行評價和分析，確認屬實后，輸入BIM數據并繪制施工圖紙。設計如圖1所示。

圖1 現有BIM模型流程圖

4 BIM流程管理在建筑結構設計中的應用

4.1 建筑結構設計的可視化

隨著生活水平的不斷提高，人們對建筑功能的要求越來越高，設計師在設計建筑時也需要考慮越來越多的客觀因素。BIM模型的可視化是BIM技術最重要的一個功能。由于現有的二維設計技術具有某些方面的限制，當面對一些大型建筑或異質建筑的復雜結構時，不能準確地表現出建筑物結構各個要素的位置和特定形狀。但是BIM的3D建模功能能夠完整、準確地體現建筑物結構各個要素的空間位置和特定形狀，還可以從各個方面和角度觀察建筑物的構件，優化設計方案。

BIM主要是根據3D模型技術進化而來，使用3D模型技術，可以向用戶展現建筑物的各種構成要素，這也是現代領域的一門新技術。現有的建筑結構設計一般使用CAD軟件來完成圖紙的繪制，但傳統方法很難完整地為用戶顯示施工結構的基本結構。因此，在建筑設計的預備階段，BIM的出現讓非專業用戶能夠直觀地理解建筑物的構成要素和實際布局[3]。

4.2 建筑結構設計的協調性

對建筑設計和施工環節起著關鍵作用的是整體建筑的協調性。想要避免在筑設計中因為通信不便帶來的一些不必要問題，就必須保證建筑施工各環節協調一致。BIM可以有效地選擇出那些未經調整的數據，縮短手動搜索時間，提高了工作效率。

4.3 建筑結構設計的模擬性

BIM可以對建筑物的實際個體和抽象個體客體進行建模。在建筑設計中BIM技術可以有效地顯示外殼的各個細節，完成整個流程的建模。設計者還可以預測施工中能夠遇到的所有問題，提前完成應對緊急事件的計劃，確保能夠完美解決在施工中發生的緊急情況。

4.4 建筑結構設計的優化性

BIM有助于設計者更好地對規劃方案進行優化。BIM模型涉及到了幾何學模型、材料資源及規格等信息。如果該數據超過了人們能夠理解的范圍，就需要更多的高科技產品幫助人們對這些數據進行優化，其中就包括BIM技術。

4.5 在建筑結構性能分析中的應用

在分析建筑物的結構設計時，使用現有的設計方法可能會出現勞動力和材料資源消費增加等問題。在整個分析過程需要多種復雜的計算公式，分析過程的時間成本會增加。更嚴重的是這種分析技術的使用往往會影響建筑物結構的可靠性，會對建筑物的質量造成影響。BIM的應用不僅使分析過程的效率大幅提高，還保證了分析結果的準確性和可靠性。BIM性能分析軟件能夠及時感知在結果中存在的問題及弱點，并基于這些問題提供適當的解決方案，使整個分析過程能夠正常運行。

在建筑物設計模型中，由于包含了所有設計數據的信息數據庫，所以各個結構設計參數之間都具有很大的關聯性。設計者可以使用該數據庫中的數據來限制每個結構項目的具體參數，可以決定建筑物形體設計的形狀，允許BIM系統在施工設計中實時更新數據庫中的數據。在建筑設計中，BIM的最大特點就是可以改善建筑結構的數字設計流程，創造出建筑結構設計的高品質和高性能。

4.6 在鋼結構建模中的應用

目前，建筑結構的開發正在持續加速，工程范圍不斷擴大，鋼結構的使用所涉及到的領域也越來越多，成為了大型擴張結構的主要結構形態。在構建鋼結構模型時，無論是對鋼結構進行強化還是對鋼結構進行連接，其布局工程多多少少都會存在一定的困難。在設計鋼結構時，需要嚴格使用梁梁連接、梁柱連接等多種連接方法。因此，在實際操作過程中需要根據梁柱的實際高度，有針對性地設計各個連接部件的連接方案，并將數據記錄下來。在實際應用程序中，BIM可以通過共享每個變量來控制螺栓的距離和數量，只要設計師調整好參數，就可以形成一些新的連接器。通過事先對其進行全面檢查，決定加強件和連接器的位置，進而提高建筑設計的效率和質量。另外，要對不同施工結構的設計因素考慮全面，這樣可以防止由于一些細節問題，從而影響對設計流程的詳細化處理。

5 結語

合理應用BIM不僅可以改善結構設計的科學性和合理性，還可以有效地體現建筑物設計的可視化，進而提高建筑物的整體設計質量。綜上所述，使用BIM可以維持與環境的親和性，將建筑設計轉化為更實用、更高效的技術，減少能源消耗及其他天然資源的消耗，盡可能減少廢棄物和污染物數量。相關工作人員需要及時學習有關BIM的知識，掌握其核心技術，提高個人綜合素質。只有這樣才能使與建筑工程相關的生產活動平穩、順利地進行。