探析建筑結構設計中BIM技術的應用

呂海

[摘 要]在建筑結構設計工作中使用BIM技術能夠減少工作中產(chǎn)生的不確定因素，消除工作中的溝通障礙，最大限度的提升建筑信息的完整性。本文介紹了BIM技術的基本概念和結構設計中的應用意義，分析了BIM技術在建筑結構設計中的具體應用和結構設計中使用BIM技術需要注意的要點。

[關鍵詞]建筑結構；設計；BIM技術

中圖分類號：S502 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）04-0118-01

引言

現(xiàn)今建筑工程的需求隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展而不斷增加，建筑工程的數(shù)量和規(guī)模不斷增長。建筑結構設計是建筑工程安全的重要影響因素，值得社會大眾對其重視。BIM技術是近年來發(fā)展的新型數(shù)字化技術，對建筑結構設計作用巨大。探索分析BIM技術在建筑結構設計中的應用能夠為建筑企業(yè)發(fā)展提供幫助。

1 BIM基本概念及和應用意義

1.1 BIM的基本概念

BIM技術是我國近幾年隨著建筑行業(yè)發(fā)展而出現(xiàn)的一種數(shù)字化、將信息轉化為數(shù)字建筑模型的技術，BIM技術將工程建設帶入了信息時代。應用BIM技術能夠建立建筑工程建設的信息庫，在信息庫中詳細的描述了各種運動行為、空間狀態(tài)等非構件對象的建筑專業(yè)化信息。

1.2 BIM技術在建筑結構設計中的應用意義

1.2.1 優(yōu)化設計流程，以便管理

傳統(tǒng)建筑結構施工圖設計所采取的二維圖紙方式存在較多問題，設計流程復雜，相關設計人員需要結合實際施工情況設計模型并且分析建筑結構，依據(jù)結構設計軟件實現(xiàn)構建設計以及內(nèi)力分析；將計算得出的結果提交給相關設計人員，并且對建筑設計模型進行調(diào)整，直至滿足建筑設計需求；需要根據(jù)結構設計進行施工圖紙的繪制，由于目前的CAD技術取得了發(fā)展，能夠利用圖層識別技術，進行構件定位以及自動導入軸網(wǎng)等少量信息，但是大量信息還無法兼顧，在繪制建筑結構施工圖的過程中，盡管CAD軟件能夠具備一定的二維圖自動生成功能，但是并沒有關聯(lián)性、完整性的信息，還不能夠確保信息一致。

1.2.2 BIM技術與傳統(tǒng)建筑結構設計相比的優(yōu)點

工程設計中能夠具備完整的信息模型，能實現(xiàn)圖檔與模型的自動更新以及關聯(lián)，并且實現(xiàn)相關軟件之間的信息轉換。通過BIM設計軟件建立BIM模型，然后將BIM設計模型導出成為IFC文件，并且采用BIM模型集成與提取平臺，對建筑設計模型的結構構件信息加以提取，從而得到建筑結構施工圖設計BIM模型。除此之外，還需借助BIM模型的提取，形成建筑結構設計的幾何模型，通過BIM模型中的補充荷載對建設結構的合理性進行分析，同時反饋建筑結構模型的狀態(tài)，根據(jù)需要進行模型數(shù)據(jù)的調(diào)整，將建筑模型與設計結果形成的BIM模型有機結合在一起，完成完整的BIM模型。在建筑結構設計過程中，采用BIM模型進行管理，從而幫助結構設計更具可靠性，為工程后期施工奠定基礎。

1.2.3 構建結構模型以便更直觀的進行結構設計

在建筑結構設計中使用BIM技術，能夠將設計理念更直觀的表達出來。BIM技術不僅能表達最基本的結構物理模型，還能夠表達關聯(lián)信息、管理信息和屬性信息等。結構物理模型中包括了截面信息、約束信息、節(jié)點信息、軸網(wǎng)信息等；關聯(lián)信息包括了視圖與模型關聯(lián)、屬性與模型關聯(lián)和構件之間的關聯(lián)等；管理信息包括模型所有者信息、用戶權限信息和模型版本信息等；屬性信息包括材料信息、結果信息和荷載信息等。

2 BIM技術在建筑結構設計中的具體應用

2.1 在建筑結構協(xié)同中的應用

BIM技術構建建筑工程模型時，會對工程數(shù)據(jù)不斷的交流和共享。在使用不同設計軟件進行設計時，使用中間數(shù)據(jù)文件提供相應的信息和數(shù)據(jù)，設置中間數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)多系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，同時可以結合建筑工程中相關的裝飾裝修、水暖等不同專業(yè)的內(nèi)容，利用統(tǒng)一的處理平臺對信息進行合理規(guī)范的處理，促進系統(tǒng)內(nèi)部的信息交流暢通。數(shù)據(jù)的交流、共享還可以使建筑結構設計顧全到每一個方面，避免過度關注某一點或忽略某一參數(shù)，導致結構設計的不完善。

2.2 應用于建筑結構性能分析

建筑結構設計需要將建筑的各個部門有機的結合起來，各個部分之間互相調(diào)整、協(xié)調(diào)，彼此之間互相支撐，成為一個建筑整體，分析建筑結構的性能，確保建筑整體結構的牢固、抗震。BIM技術中擁有相應的分析軟件，在設計時可以使用軟件對相應部分的性能進行分析，將BIM模型導入到軟件中，進行準確快速的分析，并根據(jù)分析結果對建筑結構設計中存在的問題發(fā)現(xiàn)并進行解決，提高建筑工程結構設計的質(zhì)量。

2.3 BIM技術在鋼結構工程建模的應用

鋼結構工程建模的難點在于結構連接及加強件的布置，鋼結構的連接有梁柱連接、梁梁鉸接、梁梁剛接等，在進行連接設計時，根據(jù)梁的高度將各個連接件做出來，將連接件參數(shù)化可以降低做連接件的工作量，在BIM系統(tǒng)中使用共享參數(shù)控制螺栓的數(shù)量和間距，只需要調(diào)節(jié)參數(shù)就能形成新的連接件。在繪制加強件和連接件時，只需要將加強件和連接件的大樣畫出來，在施工過程中，對照相應的位置參考大樣就能進行施工。

2.4 應用于建筑結構與場地分析

在進行建筑結構設計時要考慮到建筑工程所在地的水文情況、地質(zhì)特征等環(huán)境因素對設計產(chǎn)生的影響，建筑周圍環(huán)境與建筑工程本身相結合才能體現(xiàn)出建筑結構設計的合理性。使用BIM技術與地理信息系統(tǒng)相結合，能夠根據(jù)地理信息全面模擬出建筑工程場地，并在場地中模擬出建筑工程的模型。方便了設計者分析建筑場地的特點和條件，選擇最佳的建設地點，提高場地與建筑結構設計的適應性，保證建筑結構設計的合理性。

3 BIM技術在建筑機構設計中的要點

建筑結構設計工作在運用BIM系統(tǒng)中需要將模型發(fā)送到分析軟件，結構分析軟件利用算法來將建筑結構的設計信息反饋出來，并根據(jù)用戶指令來形成動態(tài)的施工圖與結構模型，所以設計人員在使用BIM技術中要考慮模型空間的整體真實性，并要對BIM系統(tǒng)的物理模型能否自動生成施工圖紙等方面進行充分考慮。建筑結構的安全性是設計工作中設計人員要充分考慮的因素，但是由于建筑施工材料自身力學特征、荷載組合、荷載以及單元截面特性等多種因素會對結構性能產(chǎn)生影響，所以設計人員在使用BIM模型進行分析過程中往往需要面對各項復雜參數(shù)。再者，BIM模型在本質(zhì)上是物理模型、建筑結構分析模型以及施工圖文檔的完全數(shù)據(jù)模型，所以在建筑結構設計中只有采用完全符合標準或比較簡單的結構構件，才能實現(xiàn)上述多種數(shù)據(jù)模型之間的雙向無縫連接，如果建筑結構構件的整體設計沒有達到相關規(guī)范要求，或建筑結構構件的高度復雜化會導致其在運行中丟失大量數(shù)據(jù)。因此，現(xiàn)代建筑結構設計中設計人員要高度關注這一問題，力求可以有效實現(xiàn)物理模型與結構分析模型之間的雙向無縫連接。

結語

由于現(xiàn)代建筑工程建設周期短、建筑生命周期長和涉及專業(yè)知識多的特點，傳統(tǒng)CAD技術已經(jīng)不能滿足如今的建筑工程要求。使用BIM技術能夠滿足CAD技術所不能達到的要求，BIM技術雖然比CAD技術強大，但難度也更高，需要設計人員及時提升自身的綜合素質(zhì)，全面掌握BIM技術。在高效快速的完成建筑工程建設的同時，保證建筑結構的設計質(zhì)量，進而保證建筑工程的施工質(zhì)量。

參考文獻

[1] 李軾，王科亮，劉媛.探析建筑結構設計中BIM技術的應用[J].江西建材，2015，（03）：34.

[2] 易靖.探析建筑結構設計中BIM技術的應用[J].建材與裝飾，2015，（52）：97-98.

[3] 楊剛.探析建筑結構設計中BIM技術的應用[J].低碳世界，2016，（04）：123-124.

[4] 鄭超.探析建筑結構設計中BIM技術的應用[J].建材與裝飾，2017，（18）：124-125.

[5] 劉海云，閆衛(wèi)金.探析建筑結構設計中BIM技術的應用[J].中國新技術新產(chǎn)品，2014，（17）：34.endprint