BIM在建筑結構設計中的應用研究

唐貞付

滁州市建筑勘察設計院 安徽 滁州 239000

引言

BIM是建筑信息模型的縮寫，同時也是近些年發展起來的一種新型建筑設計模式。這種設計模式在實際運作過程中首先獲得建筑工程項目中的各項數據信息，依據數據信息建立起直觀性較強的三維模型，使得建筑設計能夠得到良好的表現，從而使得建筑設計的結構和設計效果能夠更加直觀、準確的表現出來，實現建筑行業的進一步發展。與傳統建筑設計防范相比，BIM技術本身具有信息完整性、可視化、協調性、模擬性較強等優勢。本文將從BIM技術的相關優勢入手，對其在建筑結構設計方面的應用情況進行分析。

1 BIM技術簡介

我國建筑行業在近些年呈現出多元化的發展需求。面對也來越復雜的建筑結構，越來越多樣化的建筑形式，建筑工程在開展設計過程中涉及的信息也在不斷增多。建筑信息作為建筑企業在實際開展工作過程中確保建筑工程能夠滿足實際需求的基礎，通過對其進行良好的利用，一方面可以有效確保工期，降低工程成本，另一方面還可以有效確保工程質量，確保工程建設過程中的安全。因此，我國建筑行業在近些年的發展過程中積極強化了對建筑信息的利用。通過采取各種技術手段，實現對建筑信息的有效利用，從而確保工程建設工作順利進行。其中，信息技術作為當前發展較快的一種技術種類，其在建筑工程設計方面具有巨大的優勢，在實際使用過程中取得了良好的效果，因此受到了建筑行業的廣泛青睞。但是，在實際應用過程中，面對不斷增多的建筑信息和不斷復雜化的建筑設計要求，如何快速、準確、高效地處理建筑工程中的各種信息，解決存在的各種復雜化問題，控制建筑成本和建設周期，降低由于設計問題造成的失誤和安全問題，已經成為當前我國建筑行業研究的重要方向。因此，開展對整個建筑工程設計、施工等各個環節全面的信息管理已經成為現代建筑發展的主要內容，同時也是BIM技術發展過程中較為關注的重點內容。BIM技術從根本上而言，其主要貢獻是將建筑設計工作從二維模式發展到三維模式，使得建筑行業信息化程度得到提升，為建筑行業的發展確定了良好的發展方向。社會的發展正在不斷促進我國建筑行業的進步，而BIM技術作為應運而生的技術革命產物，必將在后續開展工作過程中展現出強大的生命力[1]。

2 BIM技術在開展建筑設計過程中的相關優勢分析

2.1 具有較強的可視化優勢

從實際應用情況來看，BIM技術具有較強的可視化優勢。在以往開展開展建筑設計過程中，一般設計人員采用的是CAD技術來對建筑結構的圖紙進行繪制。這種傳統的繪制方法存在以下幾個弊端：首先，工作量較大。尤其是隨著建筑的復雜程度升高，涉及的工程信息量不斷增多，設計人員在開展圖紙繪制過程中需要花費大量的時間對相關數據信息進行查看、綜合、分析，才能開展圖紙繪制。這個過程不僅花費大量的時間，同時還需要大量的人員參與其中，一個數據錯誤就會造成所有數據的變化，因此在準確率等方面同樣存在一些不足支出。其次，直觀性不強。利用CAD技術繪制得到的圖紙是2D的，這種平面化的圖紙在進行使用的過程中往往需要一定的立體想象能力，才能了解到圖紙想要呈現的設計效果。因此直觀性較差。鑒于傳統圖紙繪制方法中存在的弊端，BIM技術應運而生。這種新型的建筑工程結構設計技術本身具有較強的信息綜合能力和分析能力，其設計獲得的圖紙以3D進行的方式呈現，因此具有較強的直觀性，可以將設計人員的設計理念和一些建筑結構中的細節良好呈現，因此可以在實際使用過程中產生較高的效率。同時，由于其效率較高，可以極大地降低建筑工程設計過程中圖紙繪制的工作量。使得建筑工程設計的效率較高，減少了人工的成本，有助于成本控制工作。

2.2 具有較好的信息協調能力

良好的信息協調能力是確保建筑工程能夠滿足客戶實際需求的重要基礎。在以往開展建筑工程設計過程中，由于缺乏有效的信息協調性，在實際開展工作過程中工程設計人員與客戶缺乏有效的溝通，因而無法實現信息協調，造成設計獲得的相關方案無法滿足客戶的實際需求，有時甚至會產生各種糾紛。BIM技術的一大優勢就是可以有效強化客戶與建筑工程設計人員之間的信息協調能力。建筑工程設計人員在開展市設計工作過程中可以充分考慮到客戶對建筑方案的實際需求，依據需求信息開展設計工作，使得設計效果更好。同時，這種良好的信息協調能力可以在數據之間建立起良好的管理。在建筑設計完成以后，如果出現問題需要協調，只需要對其中一些關鍵數據進行修改就可以實現整體的變化，從而降低以往由于視圖因素導致的一些數據變化而出現的差異和錯誤。通過這種方式使得建筑工程設計的科學性和合理性得到有效提升，確保建筑設計的效率和效果得到加強[2]。

3 BIM技術在建筑結構設計中的應用研究

3.1 有效提升建筑結構設計的可視化程度

在實際使用過程中，通過利用三維模型，可以使得建筑結構更加直觀地展現給客戶。不同于傳統的CAD繪圖技術，該技術雖然可以在一定程度上表現出建筑結構的細節，例如尺寸，位置已經建設要求等。但是由于是2D平面設計，其本身直觀性相對較差，在使用過程中需要通過一些空間想象來滿足實際使用需求，其使用效率往往無法提高。同時，由于直觀性較差，無法明顯地表現出設計過程中一些建筑結構出現的問題，因此使得建筑結構的設計方案合理性和科學性無法得到有效保證。而BIM技術的使用則可以有效解決這一情況。通過該技術獲得的圖紙是一整套直觀的三維實體模型。在該模型中可以較為完善的體現出建筑結構的一些細節特點，同時也繼承了2D圖紙中可以表現各個結構的尺寸、大小、位置等相關優勢。通過對模型的查看，建筑工程的實際用戶可以從多個層面直觀地對建筑構建信息、功能布局等有較為準確的認識和了解。隨著技術的發展，當前一些BIM技術可以實現動態演示。在對客戶進行介紹的過程中，可以為客戶從不同角度呈現出建筑方案建設完成以后的效果。使得用戶可以更加便捷地感受到建筑結構中的各項參數，從而使設計工作者能夠在設計過程中滿足客戶的實際需求，解決設計方案中存在的一些缺陷和問題，幫助建筑結構設計整體質量得到提升，實現建筑行業的進一步發展。

3.2 BIM技術在建筑結構設計中的模擬化研究

首先，在建筑結構設計工作實際開展工作中，通過利用BIM技術，可以依照已經自定的設計方案對實際施工作業的各個環節進行模擬和計算。這主要是由于BIM技術本身具有較強的數據計算能力和數據分析能力。通過對施工作業的各個環節進行模擬，可以及時準確地發展設計方案中的一些不合理問題和存在的風險。以此為基礎，設計人員可以針對存在的問題及時采取針對性較強的措施，從而實現問題的有效解決。例如，在對一些住宅小區進行設計過程中，一些設計人員可以利用BIM技術對其人員密度等情況進行模擬，從而了解到不同建筑結構能夠滿足的人員數量。然后將模擬結果同用戶要求的容納人數進行對比，據此衡量是否需要對設計方案進行調整。此外，當前BIM技術在不僅應用于建筑結構設計等方面，同時在建筑工程整體設計、工程施工技術配置以及工程施工管理過程中加以應用。

當前，在開展建筑設計工作過程中，一些體量較大的建筑工程的設計圖紙中往往存在很多重復性的結構。這些重復性結構的不斷出現會在很大程度上使得設計人員的工作量加大，設計效率下降，同時在開展重復性工作過程中也會出現很多問題。隨著BIM技術的不斷發展，當前在開展建筑結構設計過程中，通過利用該技術可以有效地將一些重復性的設計工作簡化，使得設計人員在開展設計工作過程中承擔的工作量下降，設計效率不斷提升。例如，在對一些建筑鋼結構進行空間建模設計過程中，可以將一些重復性結構的各項數據信息進行編寫，在獲得的設計圖紙中相關結構就可以呈現。這種方式不僅使得設計效率大大提升，同時降低由于人為因素產生的諸多錯誤，從而確保設計圖紙具有較高的精密性。在利用BIM技術完成設計工作以后，相關設計人員需要對各項結構信息的數據和其在三維模型中呈現的實際情況及逆行檢查，從而確定設計方案具有較強的合理性。

3.3 應用于建筑空間設計工作

二維的平面設計雖然可以在一定程度上呈現出建筑結構，但是由于其直觀性相對較弱，在實際使用過程中往往會存在很多問題。因此，在實際開展建筑結構設計過程中，不僅要及逆行平面設計，同時還要進行立體設計工作。在以往開展建筑結構設計工作過程中，大部分方法職能獲得平面結構，而很難實現三維立體結構分析。而BIM技術則有效的彌補了這一問題。其通過對各項數據信息的利用，可以將通過虛擬模型的方式呈現出建筑各項數據信息和建筑整體布局。這種三維立體模型在很大程度上可以將設計人員的設計理念以及設計中的各項細節完美地表現出來。通過對三維立體模型的有效利用，可以使得設計工作者及時有效的發現設計方案中存在的一些問題，從而及時加以優化改進，確保方案的合理性。例如，在實際開展設計工作過程中，一些建筑的空間距離和形狀參數等數據都決定著具體施工方案的設計，而傳統的設計防范無法準確清晰地將相關數據信息表現出來，而通過使用BIM技術可以將各項數據信息通過模型呈現，從而確保建筑結構的設計方案能夠完全滿足實際需求[3]。

3.4 BIM技術在綠色設計方面的應用研究

在近些年的發展過程中，建筑行業的從業者相繼采取各種方法降低建筑工程的能耗和對環境造成的影響。設計工作作為開展建筑工作的基礎，其對于建筑施工過程中產生的能耗和污染同樣起著決定性作用。我國建筑行業在一段時間的發展時期對于經濟效益的重視程度相對較高，因此在實際開展設計工作過程中，更加重視工期和成本控制方面的內容。與傳統的建筑設計理念不同，BIM技術對于建筑的環境友好程度重視程度相對較高。同時，由于BIM本身具有的各項優勢，在實際開展設計工作過程中通過有效的計算和模擬，可以準確地預估到建筑在實際開展建設和后續使用過程中產生的能耗和對環境的影響程度。在利用BIM技術及逆行設計過程中，一般設計人員會從不同的角度設計出多種方案，而工程人員可以對其進行比較，選擇最佳的節能方案，從而實現設計方案環境友好程度的提升。具體而言，BIM技術在實際使用過程中要依據當地的情況，選擇一些清潔能源。同時依據建筑使用者的實際需求，選擇一些節水設備和水資源重復利用設備。通過這種方式可以在滿足建筑使用者實際需求的同時降低能耗，避免建筑在后續使用過程中進行二次改造，從而實現工程成本的降低。

4 結束語

BIM技術是近些年發展起來的一種新型設計技術。由于其具有不同于傳統設計方法的各項優勢，在實際使用過程中表現出良好的設計效果，極大地彌補了傳統設計方案中存在的各項不足之處，提高了設計效率，降低了工作量，實現了我國建筑行業的進一步發展。