BIM 技術在建筑結構設計中運用分析

陳淑瑜

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

信息技術的形成為現代社會的生產生活應用提供了更加良好的幫助，BIM 技術的形成，是當代建筑工程領域當中的重要技術內容，為建筑工程帶來了變革。BIM 技術的應用能夠實現數據共享，以可視化的建筑結構建模效果為建筑結構設計提供了方便。在不斷發展創新的背景下，我國的建筑工程行業中BIM 技術的應用逐漸成熟。

1 BIM 技術概述

BIM 技術的形成是現代信息技術飛速發展的先進成果，在應用中BIM 技術能夠將眾多參數形成綜合整合效果。并基于原始的設計內容，形成三維可視化的虛擬模型，應用到三維動態模擬軟件展示設計成果，形成仿真現實的設計方案，按照實際場景的同比例縮小，便于在各種模型中觀察整體設計合理性與科學性。并且，BIM 技術的應用從最初的設計以及施工到最后的質量檢驗，都能夠將其中涉及的數據保存在軟件中，并構建相應的數據庫，便于工程施工后期對比其中的數據[1]。BIM 技術具有廣泛的應用前景，并且具有明顯優勢作用，不僅能夠在建筑工程的結構設計中應用，在眾多的橋梁、交通工程中均能夠應用到這一技術，并為相關工程提供顯著的經濟效益。

2 建筑結構設計中的BIM 技術特征

2.1 可視性

以往建筑結構設計中形成的設計圖均是以CAD為基礎的2D 圖，這樣的傳統技術方式難以全面觀察到建筑結構的細節內容，無法為建筑工程的結構設計師提供局部構件的精準位置以及空間信息等眾多內容，從而導致后期在實際的施工建設中會出現數據不精準、與設計方案不相符的現象，嚴重影響到建筑工程的施工進度以及施工質量。而在BIM 技術的應用下，結合三維模型軟件的應用，能夠精準反映出建筑結構的相關信息，以良好的仿真模擬效果，能夠保障形成更加生動形象的立體空間結構，是保障建筑結構處于合理設計效果，并符合設計要求，為后續施工提供極大便利的基礎條件。在可視化的三維模型中能夠避免施工出現錯誤，從而全面提升建筑施工質量，提升建筑工程的經濟效益以及施工效益[2]。

2.2 協調性

在建筑工程結構設計環節中應用BIM 技術構建施工三維立體模型，是保障每一環節都能夠協調配合的基礎所在。基于實際而言，則主要是應用BIM 技術對建筑結構的不同施工環節順序進行分析，在三維模型中了解工程各個環節的相關參數，調節施工順序，促使每一施工環節之間能夠形成相互配合的設計效果，避免在施工中由于各環節的重要性以及先后性不清晰從而產生交叉施工的現象，容易影響到施工質量的同時，出現返工問題。從而在BIM 技術的作用下，每一施工管理人員都能夠明確分工建設，保障合理施工，降低返工概率，提升施工質量。

2.3 模擬性

綜合BIM 技術在建筑結構設計中的實際應用效果得知，其主要是將建筑工程中所有涉及的數據信息等，匯總集中，通過先進信息技術形成仿真模擬實物的效果，同時也能夠對抽象事物形成仿真模擬成果。在BIM技術的應用中，建筑工程設計檔案的隱蔽項目、細節項目以及重點項目等均可以展現在其中，甚至能夠模擬各個施工階段的具體情況。同時也能夠相應的模擬成本方案、緊急預案以及處理質量問題等方案，便于直觀感受到建筑工程結構設計的效果，推動后續施工環節的建設，并節約不必要的成本。

2.4 可出圖性以及一體化

BIM 技術的應用具有明顯的出圖形特征，這是由于建筑工程中涉及的結構相對較為復雜，因此在構建BIM 模型時需要借助于大量的參考圖例，才能夠形成更加精準的模型。基于這樣的效果，BIM 技術充分發揮其出圖性特征之后，將會要求業主方提供相應的資料信息，例如建筑結構的施工方案、管線分布圖等眾多內容。促使相關技術人員能夠在利用BIM 技術完成建模后，對建筑結構設計方案進行相應的優化，并對照管線圖以及施工計劃中的預留孔位置，保障最終的建筑結構設計科學合理。并且BIM 技術具有明顯的一體化效果，自動化的軟件應用等能夠形成更加良好的設計作用，從而幫助建筑工程行業結構設計打造更加高效的設計途徑[3]。為廣大工程結構設計人員提供切實參考，提升建筑工程設計合理性，節約施工資源。

3 BIM 技術在建筑結構設計中的應用

3.1 可視化建筑結構設計

以往建筑結構設計中，繪制施工圖紙常見應用CAD 技術，但是這樣的簡單繪圖制作技術在現代化的復雜建筑工程類型設計中已經逐漸失去優勢。難以精準展示建筑工程結構中的眾多復雜構件信息，從而無法適應現代建筑工程的設計要求。而應用到BIM 技術，則可以以先進的三維可視化建模設計的效果，從全方位展示建筑結構中的各項構件信息，呈現出更加清晰直觀的設計效果。通過BIM 的三維可視化模型實景構件建筑結構，能夠從內、外、四周等各個角度觀察建筑結構的設計合理性，從而分析每一環節的建筑構件。并根據建筑工程的設計要求，形成更加完善的結構布局安排以及功能結構設計，便于推斷建筑工程的實際體量。設計建筑工程結構，利用BIM 技術，同時也能夠動態觀察建筑結構，在可視化技術的應用效果之下，對前期的建筑設計方案進行優化，尋找最佳設計方案，在模型中發現設計問題并及時加以處理，能夠保障建筑結構設計高效、高質。

一般情況下，在建筑結構中的模型創建多應用到Revit 軟件形成，建筑工程師可以根據建筑結構模型對實際的工程進行設計并分析。處于現代化的先進技術環境中，完成建筑結構設計之后，能夠保障各種模型之間形成相互溝通的效果。可以分為兩種方式實現，一種是基于BIM 軟件中的綜合模型創建，包括能耗模塊以及建筑模塊等，而另一種則是建立專業模型，在數據庫中整合專業模型的眾多數據，從而形成及時溝通交流模型數據的作用。

3.2 建筑結構參數建模

建筑工程在設計結構的過程中會生成大量的工程數據與信息，這樣的數據信息等均處于同一數據庫中，不僅僅是建筑工程設計的成果，同時也是建筑工程結構設計的重要參數內容。因此，應用BIM 技術構建建筑工程結構設計模型時，設計師可以充分應用到這樣的參數值，保障每一參數之間形成合理的關系狀態，從而根據信息模型構建建筑結構的整體形態。設計建筑工程結構時，關鍵的目的就是為了提升建筑物的安全可靠程度，以往需要消耗設計人員大量的時間進行計算，并分析每一受力構件的受力值，但最終也難以保障精準的計算結果。而BIM 技術的應用，自動分析構件性能，降低工作量，并提升計算精準度。并且為了保障能夠及時更新BIM 系統并對其進行維護，保障BIM 建筑結構模型的參數實時變化，則需要在一定程度上約束不同結構位置的設計參數。BIM 技術的應用，能夠為建筑結構設計提供更加直觀、安全、可靠、真實的設計信息，保障順利推進后續建筑結構設計的數字化進程[4]。

3.3 鋼結構建模工程應用

建筑工程是我國的基礎工程項目內容，各行各業都需要擁有這樣的基礎設施，因此在城市中不斷擴展建筑工程建設范圍，并不斷擴展建筑工程規模的過程中，建筑結構呈現出了差異性的設計效果。建筑工程類型衍生出了更加多樣的表現，在結構設計中應用到各種不同的材料結構，從而促使在實際的結構設計中可能會應用到眾多創新材料。為了促使這樣的施工材料應用發揮出更加良好的作用表現，則需要應用到BIM技術構建可視化的三維模型，結合新材料的參數以及特征等，搭建相適配的模型，觀察這樣的模型是否為最佳的建筑結構。

其中以鋼結構為代表，作為當前最常見的建筑工程材料，在實際應用中，鋼結構逐漸呈現在加大跨度的設計應用，擴張空間的背景下，鋼結構的實際應用量逐漸提升。眾多建筑結構當中更是應用到異型鋼結構，為滿足各個鋼結構的構件之間呈現出復雜的設計效果，保障合理的建筑結構設計，需要對這樣的鋼結構形成合理的設計應用。具體而言，需要應用到BIM 技術搭建鋼結構模型，從而解決復雜鋼結構設計的困境。BIM 技術的應用，能夠精準計算鋼結構中的梁體高度以及應用數量，保障達成更加合理的精準對接設計。同時能夠自動計算鋼結構的連接件，并分析各項鋼結構的參數標準，結合自動參數選擇，每一鋼結構在這樣的建模設計中都能夠對應安裝在其所需的位置上。

BIM 技術建模完成后的獨有數據共享作用，能夠計算在建筑結構鋼結構設計環節中需要焊接的接縫數量、螺栓強度以及眾多構件的間距參數等，形成科學設計成果。因此，如若在鋼結構的模型中添加新的構件，則僅僅需要設計人員在鋼結構的BIM 模型中添加相應數據并做出調整，根據BIM 技術軟件生成設計圖，便可對照施工現場的各項環節形成合理的施工效果。同時設計人員根據這樣的施工模型圖也能夠明確在施工中需要強化質量檢驗的位置，保障鋼結構具有良好的質量表現，提升建筑結構整體的設計質量[5]。

3.4 BIM 技術的建筑結構設計與應用實例

計算機信息技術的快速發展為我國的建筑工程設計提供了創新動力，先進的BIM 技術促使建筑結構設計形成了創新變革。在建筑結構設計中構建BIM 模型的實際分類則表示為設計模型、施工模型、體量模型以及運維模型等。在每一建筑工程的階段向下一階段過渡時，模型則需要隨之提升設計精度與應用技術，在組件中展示更加詳細的設計細節，能夠在模型中也會相應的展示出這樣的信息量。

以白云美灣大廈的建筑結構設計為例，在設計建筑結構過程中，應當利用BIM 技術保證建筑結構的完整性，比如，設計鋼網架結構時，因受到主次杠桿結構的影響，可以利用BIM 技術構建施工模型，模擬吊裝鋼網架的過程，并調整彎矩，能夠避免彎扭作用給實際施工環節帶來影響，圖1 為白云美灣大廈的屋面層建筑。

同時在這一建筑結構的設計中，觀察眾多詳細數據，更是為其中較為復雜的建筑結構和立面造型燈形成了詳細的設計效果，例如二層的建筑面積約為2836.83m2，其中存在較多弧形分隔墻，異形洞口及樓梯。具體的BIM 結構模型如圖2 所示。

基于BIM 技術的應用，能夠將這一建筑結構中復雜的設計形成更加簡化的效果，精準解決在建筑結構設計中存在的問題。基于實際而言，BIM 技術不僅僅能夠形成簡單的可視化三維結構模型，更是能夠具有信息查詢、技術交底、模型漫游、仿真施工的作用，在BIM技術的應用下，白云美灣大廈的建筑結構設計行可進行模擬施工測試，對實際中的工程施工環節形成科學合理的安排，并控制各個環節的施工工序，保障建筑工程的施工效率有所提升。

4 結語

在建筑工程結構設計中，應用到BIM 技術，則能夠形成更加良好的三維模型設計，相較于以往的2D 設計圖，則能夠形成更加良好的設計效果。在結構設計中對整體結構進行設計、創建鋼結構模型、分析結構參數以及功能等，保障施工進度有所提升，優化建筑工程質量效果，提升建筑工程經濟效益。