建筑結構設計中BIM技術的應用

唐萬帥

摘 要：隨著經濟的快速發展和科技的不斷進步，現代信息技術已經廣泛應用在社會生產和人們的生活中，建筑工程具有施工工期長、施工影響因素多的特點，在建筑工程施工過程中，建筑結構的設計十分重要，只有保證建筑結構設計的合理性，才能保證建筑工程的施工質量，才能保證建筑物安全、穩定的使用。采用 BIM技術進行建筑結構設計，能有效的提高建筑結構設計的可靠性，更加經濟、快速的完成建筑施工項目，BIM技術對建筑結構設計有十分重要的作用。

關鍵詞：建筑結構;設計;BIM技術

一、BIM技術概述

BIM的理論基礎主要源于制造行業集CAD、CAM于一體的計算機集成制造系統CIMS理念和基于產品數據管理PDM與STEP標準的產品信息模型。BIM是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，BIM是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。一個完善的信息模型，能夠連接建筑項目生命期不同階段的數據、過程和資源，是對工程對象的完整描述，可被建設項目各參與方普遍使用。BIM具有單一工程數據源，可解決分布式、異構工程數據之間的一致性和全局共享問題，支持建設項目生命期中動態的工程信息創建、管理和共享。

建筑工程在現代不斷的發展，其規模不斷的擴大，人們對于建筑物的要求不僅僅在于功能方面，建筑物結構越來越復雜，體型也越來越多樣化，因而工程項目中涉及的信息量也越來越大。這些信息作為建筑企業重要的資源，如果能夠加以利用，不但能夠縮短工期，節省開支，還能夠保證施工質量、避免安全事故的發生。所以，信息技術開始在建筑工程中展現巨大的優勢，得到了建筑行業的一致肯定。如何才能夠科學迅速的處理建筑工程中的各類信息，控制成本并安排工期，同時在設計過程中及時的發現失誤以及不當，避免對整個工程的影響就顯得尤為重要。基于此，針對整個建設施工過程的全面信息管理便成為了當代建筑企業不可或缺的內容。作為整個工程信息源頭，建筑設計具有核心地位，也是BIM技術關注的重點內容。作為建筑設計行業的革命性技術，BIM技術使得設計從二維向三位方向轉變，同時作為整個建筑行業的信息革命，BIM正展現出無與倫比的生機活力。

二、BIM技術的特點

（一）可視化。傳統的建筑設計只能通過紙張或者計算機2D/3D軟件完成，其主要作用是為后期施工提供相應的規格尺寸及效果展示，但還需要借助人們的空間想象才能將整個建筑在自己的腦海中呈現。BIM技術的出現為建筑模型的直觀展現提供了平臺，設計人員的設計理念能夠直接在建筑模型中展示出來，有助于建筑企業內部的人員交流，并對相關的設計進行討論，做出最佳決策。

（二）協調性。協調性首先是設計部門內部各專業人員間的組織協調，在內部形成一個有效的標準性文件，便與推動建筑工程的進程。另外BIM技術還能夠在建筑內部相關布置以及空間設置上起到協調的效果，例如樓梯井的布置、防火區布置、水管布置、線路布置以及其他輔助布置等。

（三）模擬性。BIM技術能夠利用建立模型來模仿現實中的建筑，并通過其表現形態得出一些具有重要參考意義的數據。例如在進行材料配比與承受應力之間的關系時，僅僅通過經驗與猜測難以找到最佳配比的真實比例，因此可以借助BIM技術將利用優化技術設計的方案數據輸入仿真系統中，模擬建筑的結構，在模擬環境中測試不同材料比例的受力情況，將得到的數據繪制成統計圖，明確找到最佳配比點。

三、BIM技術在建筑結構設計中的應用

（一）三維設計中BIM模型的碰撞檢查

在建筑項目的施工前，傳統的2D圖紙往往在使用過程中不能有效地反映個體以及系統之間的碰撞，時間緊、多專業協作、溝通不充分導致個體離散行為具有很大的不可預見性，使得設計人員很容易疏漏掉部分碰撞問題。所以，這就很需要運用BIM技術中的三維BIM模型進行三維碰撞檢查，這種監測的過程不僅能消除施工過程中的硬碰撞和軟碰撞，更能減少建筑施工過程中的返工問題和錯誤帶來的損失，進而優化設計到后期優化施工圖出圖并交底，建筑施工人員也可用BIM技術碰撞檢查優化后的3D模型方案進一步進行施工進度模擬和施工統籌模擬，提高建筑設計和施工的質量。

（二）BIM技術在建筑結構設計中的可視化

BIM技術是利用三維模型將真實的建筑構件展示出來，傳統的建筑結構設計中，常采用CAD技術進行施工圖紙繪制，這種方法很難將更多的建筑構件信息表示出來，運用BIM技術在設計階段，構建建筑構件三維實體模型，能直觀的觀察建筑構件，分析建筑結構的功能布局，推斷建筑體量。在大型的建筑工程結構設計中，采用BIM可視化技術，能對建筑結構進行動態演示，對建筑結構的尺寸、相符度進行考察，從而確定最優設計方案，采用BIM技術能快速的檢測出建筑結構設計中存在的漏洞，確保設計質量。

（三）BIM技術在建筑設計中不同專業協調設計中的應用

BIM技術在建筑設計中的應用，通過創建數字化、唯一的模擬信息化模型，該種設計模型的數據能夠跨越不同的專業，在水暖、機電、結構、建筑等系統之間相互交換，集成化的設計模型將不同專業設計師完成的三維模型所攜帶的信息，更加方便的與其他專業團隊進行共享，保證建筑設計的所有參與方都能夠在掌握建筑設計所有信息的前提下進行工作，這種方式改變了施工企業、制造商、業主、設備工程師、結構工程師、建筑設計師等各個參與方的工作協調模式，保證所有的參與方能夠使用基于相同參數的建筑模型進行協同工作，例如，在進行建筑設計的過程中，建筑設計師需要添加構件時，結構工程師將墻、柱、梁等材質結構的信息完整的輸入到BIM模型中，設備工程師根據添加構件的位置、方式以及數量等，在建筑內部進行各種設備的配置，通過測試各種設備的數據信息，當出現異常時進行調試，保證建筑的整體設計效果。通過將BIM技術應用到不同專業協調設計中，各個專業的工作人員能夠實現信息的完全共享，便于進行協同工作，保證建筑設計以及施工能夠正常、有序的進行，進一步保證建筑的質量。

四、結語

綜上所述，在建筑工程中使用BIM技術，不僅可以優化建筑設計，還可以提高工程的效率，在建筑工程開始之前對數據進行集成分析，并實現對工程數據的動態管理，提高工程設計的效率促進建筑工程的良好發展。