建筑結構設計中BIM技術的應用實踐分析與研究

康曉鵬 文 軍

（北京城建設計發展集團股份有限公司鄭州分公司 450000）

0 前言

BIM技術即建筑信息化模型，英文全稱building information modeling，，簡稱BIM。在建筑結構的設計過程中，對于BIM技術的運用，能夠實現建筑結構設計與信息技術之間的完美結合，以解決建筑結構設計過程中存在的不足，為后期建筑工程的順利施工夯實基礎。

1 BIM技術

在建筑工程當中，通過應用BIM技術能對工程設計、建設以及管理得以實現。在開展建筑結構設計工作時候，BIM技術可以真實反映各工程分部之間的關系，從而確保建筑信息的真實性，也能進一步反映建筑構件的整體性，完全將不同工程設計建的關系呈現出，科學有效地避免不同崗位設計之間的重復率，使得其能夠有效滿足相關標準。BIM技術的應用流程如圖1所示

通常情況下BIM技術具備以下兩個方面的特征：（1）數據信息共享性，就是對所有數據信息實現共享。開展建筑工程結構設計工作時，經常使用的方法為構建模型，建模技術很好的推動著工程設計工作，其可以收集所有結構設計數據信息，整合與運用收集到的數據信息。實施建筑結構設計工作時，各個部門的設計人員能同時應用BIM技術，其能實現各個部門設計目標的一致性。（2）協調一致性。對BIM技術來說協調一致性是顯著的特征，可以實現各個部門設計平臺的一致性，將多個方面的限制性因素打破，促使各個部門設計人員信息共享得以實時實現，確保數據信息共享的及時性[1-2]。另一方面將BIM技術應用到建筑工程當中，使用不同專業原理能夠實現最終的測試，把有可能存在的問題作為重點，探索出具體的解決方法，這樣不僅可以加快結構方案的設計工作，提高設計效率，還能提高結構設計質量。

圖1 BIM技術的應用流程圖

2 建筑結構設計中BIM技術的應用實踐分析與研究

在對S工程進行設計時，其所設計的建筑面積為4 136 m2。對于建筑工程的防火等級，要求其達到二級以上的標準。S工程分為地上和地下兩個部分，其中地上部分有8層，還剩下的兩層為地下部分。該建筑工程的主體結構形式是鋼筋砼框架結構，其設計的年限是50年。對于抗震等級的設計，則需要確保其達到七級以上。

2.1 構建結構模型

對于S工程，結構形式以鋼筋混凝土為主，主要的設計要點在于結構的連接部位。對于連接部位的設計，運用BIM技術能夠推理出每個連接射線之間的合理性，并且在找到合理性連接后，能夠將這些參數進行認真地執行。除此以外，在設計的過程中運用BIM技術，還能夠進行相關結構模型的建立，在這一過程中，能夠對各個結構中的參數進行調整，并還能對相關的零件或其它的部件進行更新完善，從而使得工程結構的設計效率和設計質量得到提升。

在對本工程進行結構設計時，首先需要運用BIM技術進行結構幾何模型的建立，并且對Revit軟件進行充分地應用，進而構建結構分析模型，對建筑結構中的每一個節點進行分析研究，進而對具體的連接位置進行確定，在確保無誤的基礎上實現自動連接。在進行模型構建的時候，需要對基本的構建、結構板、梁等要素進行充分地分析。為了確保模型建立的質量，還需要做好以下幾個方面的工作：首先，對樣板文件進行合理地選擇，并且建筑BIM模型進行有效鏈接；其次，利用相應的軟件進行軸網的建立，進而對標高進行精確地定位，并且對樣本文件進行科學地制定；第三，對于建筑結構中的砼梁與砼柱，需要進行科學地設置，進而構建科學、合理的砼樓結構板；最后，對于整個模型需要進行全面、認真地檢查，一旦發現問題時，需要進行及時地改進和調整。通過這一系列的工作，能夠建立初步模板圖[3-4]。

對于建筑結構設計來說，之所以需要進行標高的科學設計，主要是為了便于后期施工的順利進行，并且有利于進一步提升建筑結構設計的質量。在利用BIM技術時，雖然相關軟件中有“族”功能，但是在實際的設計過程中，由于受到各種因素的影響，使得設計過程中的各個工作難以得到滿足。因此，在實際的設計過程中，在進行異性構件的構建時，應該獨立構建相關族文件，并以此為基礎進行工作的開展。在建筑結構設計的過程中，對于BIM技術的不斷應用，會使得族庫內的相關數據更加豐富。對于初始的模型來說，對我建筑結構的屬性并不能完全的覆蓋，這樣對于結構面板的功能難以充分發揮出來。因此，需要不斷添加相關的屬性，并且對于相應的參數需要進行不斷的完善，這樣有利于后期平面圖以及3D視圖的更好設計。

2.2 分析建筑結構

在對建筑物結構性能進行分析時，合理地應用BIM技術，能夠使得建筑物平面結構設計更加高效、穩定。除此以外，BIM技術的相關軟件，還具有一定的計算能力和分析功能。對于建筑結構設計，通過對相關性能的分析和研究，能夠確定所設計的相關數據是否滿足實際的需求，進而確保建筑結構的性能得到充分地保障[5]。

另外，對于建筑結構的設計，還需要對相關的安全性能進行高度重視，目前對于建筑結構性能進行分析時，除了可以運Revit2016這一軟件外，還能對ETABS2013等軟件進行充分地應用，進而確保建筑結構的設計分析能夠做得更好。通過對這兩個軟件的應用，能夠使得相關的數據進行對比分析，進而對于相應的數據能夠進行雙向鏈接，進而使得不同軟件之間的數據能夠實現相互之間的傳送。然后通過對這些數據的科學計算，進而對建筑結構的安全性進行判斷。對于Revit2016這一軟件的應用，對于結構模型分析可以進行數據的自動生成。并且各個模型之中，能夠根據相應的需求進行轉換，如果存在一些結構構建不能進行轉換的，需要對其進行簡單地處理。對于一些特殊的結構，在進行計算時，對于不能轉換的構件，不需要進行計算。對于這些構件，需要將荷載信息與分析模型進行融合即可。

2.3 施工圖設計

對于BIM技術的應用，在施工圖紙設計中的應用更加廣泛，效果也更加顯著。這是因為在施工圖設計中應用BIM技術，能夠實現三維模型的效果，能夠使得給人的直觀視覺效果更加明顯，這樣便于設計人員對于所進行的設計進行科學地評估。并且即使是設計方案存在問題，在進行更改的時候也更加的方便，這樣能夠極大的節省相應的人力、物力和財力。此外，通過對BIM技術的運用，能夠得到有效的數據信息，進而對于建筑結構設計的目的、相關的設計要點以及關鍵性的設計指標，有非常清晰地了解。這樣不僅能夠使得施工的難度得到降低，同時還能減少施工過程中安全事故的發生，使得建筑工程的施工質量得到顯著的提升。對于建筑施工圖紙的設計，比較重要的一項工作就是對配筋參數的確定。通過對結構軟件的應用，能夠對建筑結構進行全面、系統地分析，通過分析得出的結果能夠對砼構件配筋和相關闡述進行科學設計，同時借助于其它工具，能夠使得建筑結構的鋼筋設計得到科學地設計[6]。對于鋼筋符號的輸入和輸出，具體情況如表1所示。

表1 鋼筋符號輸入以及輸出

在S工程中，在對砼進行選擇時，所選擇的型號是C30的型號，對于徐變系數的設置，其數值為2，對于容重的設置，其值為26 kN/m2，至于建筑結構的強度特征值，設置為20.10。在對建筑的柱和梁進行設計時，所選擇的是HRB335帶肋鋼筋，對于箍筋材料，所選擇的是HPB光面鋼筋。在實際的應用過程中，如果需要對配筋進行調整，則會將實際使用的配筋數量與理論的配筋數量進行比對，以確保使用的萬無一失。最后，在進行圖紙的繪制時，需要進行共享參數的創設，這樣方便相關的用戶能夠實現數據信息的共享。

2.4 成本預算和施工材料采購

成本預算和施工材料采購是工程建設質量管控的重要內容，運用BIM技術可以精準計算工程建設材料需求、機械設備的使用量、施工人員數量，精準掌握工程建設預算，從而合理的制定采購計劃。同時BIM技術可根據工程建設的需要，具體將采購內容細分至每個工程項目中，依照不同階段的施工進度進行采購，便于相關工作人員根據市場行情及時調整采購方案，同時依據物料使用情況進行采購計劃的補充跟進，從而減少了物料設備的庫存，提升機械設備的使用效率，確保工程項目的成本管控更加精準。

2.5 綠色建筑設計

在建筑結構設計工作中，綠色設計是建筑結構設計工作當中比較倡導的一種設計理念，同時也充分符合現階段人們對于低碳消費的一種追求，而綠色設計難度相對較大，在具體的設計工作中所存在的影響因素也相對比較復雜。在建筑結構設計過程中，相關設計工作人員可以通過BIM技術的有效應用對建筑的節能性問題進行更深層次的研究和分析，尤其是針對建筑采光、建筑通風以及建筑日照等方面內容，必須要通過更加深入的設計和分析之后，從中找到最適合人類居住的相關設計數據，并且需要以人為本全面提高建筑結構的整體設計質量和效果，如圖1所示。比如，在建筑屋頂結構設計工作中，可以有效運用保溫和蓄熱系數更大的隔熱材料來進行使用，可以在冬季條件下保證室內的熱量不會大量流失，同時下集條件可以更好地隔絕外部的環境溫度以此來實現，冬暖夏涼的效果，充分彰顯出建筑綠色設計理念[7-8]。

圖2 綠色建筑設計

3 結束語

綜上所述，在進行建筑結構設計時，應用BIM技術有著非常重要的作用。現如今，在我國建筑結構的設計過程中，對于BIM技術的應用已經非常廣泛，但仍然有很大的提升和創新空間。作為相關的設計人員，需要在借鑒傳統優秀技術和經驗的基礎上，充分應用和融合BIM技術，將BIM技術的優勢充分發揮出來，最終促進我國建筑設計水平的進一步發展。