基于BIM技術的建筑工程結構設計中的應用分析

李丹妮 楊依庭

摘要：BIM技術是近年來在建筑工程中廣泛應用的一種先進技術，主要通過建立三維可視化土建模型，實現大量建筑信息的整合，方便建筑工程整個壽命周期中涉及的各個主體對相關信息進行運用，以提高自身的工作效率。將其應用在建筑工程結構設計工作中，能大幅提高設計工作的效率和質量，本文以實際工程為例，對BIM技術在建筑工程結構設計中的具體應用展開分析，旨在為相關人員提供參考。

關鍵詞：BIM技術;建筑工程結構設計;應用分析

引言

建筑行業的發展與國計民生息息相關，在社會快速發展的過程中，人們對建筑工程建造質量的要求不斷提升。各類先進技術的應用有效促進了建筑行業的發展，如將BIM技術應用在建筑工程結構設計中，能有效提高結構設計的科學性和合理性，為提高建筑工程的建造質量奠定良好的基礎。

1 ?工程案例

某劇院項目總建筑面積為3.6萬㎡，該建筑工程設計靈感來源于蓮花，整個建筑從外觀上來看是由多組弧形曲面片組成。建筑工程整體結構較為復雜，在對其結構進行設計過程中應用了BIM技術，不僅實現了優化工程設計的目的，而且該劇院工程為綠色建筑，滿足我國建筑行業現代化、節能環保化的發展要求。下文結合工程結構的設計經驗，對BIM技術在建筑工程機構設計中的具體應用展開分析。

2 ?應用BIM技術建立建筑信息模型

環境為建筑工程提供生存的空間，在建筑工程設計初期，必須充分考慮建筑場地周邊環境因素，提高建筑工程與環境的融合度，促進人與自然的和諧共處。通過采集場地信息能幫助設計人員作出更加科學的設計決策，因此，設計人員需要在初期階段全面地采集并分析擬建造場地信息、周邊環境信息、建后交通流量及景觀規劃等信息，結合工程的設計目標，確定場地范圍內的最大開發范圍，并且盡量減少原有環境中的綠化植被、林木等的破壞。

BIM技術的應用從源頭上改變了傳統場地分析的方法，將其與GIS系統聯合應用，能快速地對擬建筑場地內的各項信息和建筑物數據進行處理。BIM技術的虛擬成型技術能對單體建筑、群體建筑甚至城市空間進行模擬，設計人員能依托相關軟件從不同角度對建筑場地進行觀察和分析，幫助其優化建筑工程結構設計方案。本文采用工程案例中，由于建筑工程結構設計復雜程度較高，實際設計過程中利用GIS系統將建筑劃分成3個不同專業，由各專業人員對其負責部分進行創建和設計，后將完成設計的3個部分通過銜接服務器進行組合，最終得到完整的建筑信息模型。

3 ?基于BIM技術的參數化輔助設計應用

BIM三維可視化土建模型的建立需要大量設計參數的支持，所以模型本身含有大量數據，不僅能在設計之初讓設計人員對場地信息進行更加全面的考慮，還能在設計工作推進的過程中，根據設計要求的變化對相關參數進行調整，讓設計人員直觀地觀察到單項參數變化的情況下，建筑結構的變化趨勢。BIM技術的這一優勢有效彌補了傳統建筑工程結構設計中應用二維設計圖紙的局限性，提高設計邏輯的科學性，設計人員可通過設置多組設計參數，通過對比每組參數下建筑工程形態上的變化，擇優選擇，大幅減少了傳統設計程序中數據處理和測繪難度，使設計人員能將更多精力用于優化設計方案。

4 ?分析并優化建筑結構

完成BIM三維模型的建設后，可將其導入可視化軟件中進行動畫演示，使設計人員通過可視化觀察，對建筑結構和性能進行分析，及時發現建筑整體結構、外觀呈現效果、室內空間布局等方面存在的問題，及時采取相應的措施對其進行處理，以最大化保障建筑結構的性能。建筑結構分析計算可采用人工計算和計算程序計算兩種形式，計算內容包括建筑結構的剛度比、剪重比、位移比、周期比等，通過計算對建筑結構設計的科學性進行驗證，確保整體結構受力均勻，各項指標滿足建筑工程整體建造要求。必須保障建筑的結構設計與整體設計的協調性，從實際情況出發，對結構設計的整體布局、平面布置和立面造型等進行全面考慮，不能單純為實現造型設計而忽略結構安全。另外，在對建筑結構進行分析和設計時，還應充分參考現場巖土勘察報告，確保建筑結構設計、施工方案的選擇等都能充分滿足現場條件的施工需求。

5 ?基于BIM技術的協同設計應用

協同設計是當前建筑工程結構設計的重要應用方向之一。在BIM技術還未廣泛應用前，建筑工程結構設計主要依托CAD完成，設計人員可將CAD文件中的外部形象實現與不同主體的數據共享，如利用網絡將設計方案傳輸給建設單位、施工單位和監理單位，使各方人員能對工程結構設計的科學性進行專業化驗證和評審，還可根據實際建設需求的變化對CAD設計方案進行變更。隨著BIM技術的成熟與發展，該技術在建筑工程全生命周期內都有不同程度的應用，并且帶來了良好的應用效果，對協同設計來說，應用BIM技術打破了傳統工程設計中空間和地區的限制，通過不同專業人才的科學分工完成工程結構的整體設計工作。

不論是局域網內部協同設計還是廣域網協同設計，其核心目的都是依托不同專業人員的專業知識，對工程結構設計質量進行優化，降低工程成本，通過直觀的設計效果加強各個專業之間的系統性，避免不同專業之間產生沖突和矛盾，是未來工程設計技術發展的重要方向。設計單位應結合自身實際條件，選擇實用性更強的協同設計工作模式，以三維信息模型為中心，對各個專業的信息數據進行儲存，支持不同專業人員在本地網絡中對模型進行個性化操作和處理，并將完成處理的信息發布在中心模型中，其他專業人員也可根據自身設計需要，對中心模型中不同專業的數據進行下載和調整。

本工程案例進行結構設計過程中，設計單位采用協同設計模式，應用鏈條文件對中心模型進行專業劃分為8個部分，由不同專業設計人員對本專業進行設計和建模，如建筑整體結構、水、電、暖專業等，然后將所有部分模型進行整合，最終得到完整的工程結構設計方案。

結語：

綜上所述，在建筑行業快速發展的過程中，BIM技術的成熟與發展為建筑行業帶來了新的發展機遇，該技術可為建筑工程全壽命周期內涉及的各個主體提供個性化服務，將其應用在建筑結構設計中，能有效提高工程結構設計水平，降低設計人員的工作強度，利用三維可視化土建模型，實現參數化輔助設計和協同設計，擴大BIM模型的應用渠道，對建筑行業的現代化發展具有重要的促進作用。

參考文獻：

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[4]李競飛. BIM技術在建筑結構設計中的應用分析[J]. 科學與財富，2019，000（022）：9.