BIM技術在建筑結構設計中的運用分析

文/寧敘鈞 廣西建工集團第五建筑工程有限責任公司設計研究院 廣西南寧 530000

隨著科學技術的不斷發(fā)展，新的技術不斷出現(xiàn)，BIM技術就是其中一項非常重要的技術。目前，隨著BIM（建筑信息模型）技術和概念的發(fā)展，BIM軟件產品不斷改進。BIM技術當前已被廣泛應用于我國的建筑工程設計、施工和運營中。但是就目前來說，我國的BIM技術人員相對較少。該技術因其專業(yè)門檻較高，應該由相關單位進行專業(yè)培訓，提升專業(yè)技能才能發(fā)揮出BIM的技術優(yōu)勢。由于國內BIM技術的開發(fā)和應用時間短，建筑公司在使用某些相關軟件應用時通常存在缺陷。這樣會影響到工程的開展進度，減少了其可靠性，在某些實質性問題產生誤導。因此，需要針對這些問題，對BIM技術在建筑結構設計中地應用進行深入地分析。

1、BIM技術的含義及特點

BIM技術是一種建筑信息仿真模型技術，經過數(shù)字信息化技術將建筑設計放在電商上創(chuàng)建模型，包含了建筑設計全過程，運用三維立體效果展開設計方案設計。BIM技術特點主要集中于幾點：第一，模擬性。BIM技術僅是對建筑設計模型模擬，使傳統(tǒng)無法完成的項目成為可能。第二，可出圖性。BIM技術能夠繪制建筑設計圖并創(chuàng)建建筑施工方案，利用可視化技術對建筑設計圖與施工方案模擬與演示，為建筑施工與設計人員提供精準的方案，制定科學的設計施工方案。第三，協(xié)調性。單位經過與部門協(xié)調配合提高建筑工作質量與效果。第四，關聯(lián)性。建筑設計模擬過程中，BIM技術可以將產生的數(shù)據(jù)信息儲存到信息數(shù)據(jù)庫內，數(shù)據(jù)之間具有密切聯(lián)系，推動信息協(xié)調發(fā)展，為建筑設計提供了信息保證。

2、BIM技術在建筑結構設計中的主要功能

2.1 協(xié)同設計功能

協(xié)同設計功能是BIM技術的主要功能之一，對于建筑結構設計來說，使用BIM技術能夠建立起建筑的數(shù)據(jù)模型以及能夠為與建筑業(yè)相關的人員提供信息平臺，讓他們及時得到對自己有用的信息，比如建筑過程中如果遇到某些問題就可以通過這個平臺所提供的信息解決自己遇到的問題。同時BIM技術還能夠進行自動檢測，使各構件之間能夠有效的相互作用和組合。另外，BIM技術還可以將不同部門、不同專業(yè)的內容進行有目的地轉換，進而達到協(xié)同設計。

2.2 信息集成功能

從上述內容我們知道BIM技術能夠建立起實時數(shù)據(jù)共享平臺，這主要得力于BIM技術具備對多種信息進行集成處理的功能，這項功能主要是通過將各種建筑信息進行綜合處理來實現(xiàn)，進而構建出專項信息數(shù)據(jù)庫。因此，在建筑設計的過程中，相關人員能夠很快的找到相關的信息，如建筑的外觀、建筑施工的材料以及尺寸等等都可以快速查到。另外，如果要進行修改，工作人員僅僅進行單修改就又可以生成新的數(shù)據(jù)信息模型，從而快速完善設計方案。

2.3 一體化和三維化功能

BIM技術從本質上講具備三維化功能，這可以滿足建筑設計的基本要求，通過這種技術不僅可以設計出建筑的三維立體模型，而且還能將具體的建筑結構在三維模型中進行明確展示，這為建筑程序設計人員提供了可以準確設計和合理規(guī)劃的平臺，讓其可以更加方便地觀察建筑工程，并且在觀察的過程中能夠及時的發(fā)現(xiàn)存在的問題或者說不足，進而采取相關的、有效的解決措施，最終提升整個建筑設計的質量。

3、BIM技術在建筑結構設計中的運用難點及要點

3.1 難點

（1）缺乏標準體系

目前國內沒有建立成套的、系統(tǒng)化、行之有效的BIM標準，包括數(shù)據(jù)信息交換標準，BIM應用能力評估準則，BIM實施流程等。BIM技術對構件元素具有一定依賴性，國內軟件公司基本沒有BIM概念的軟件，使得系統(tǒng)內部的參考構件模塊量較少，設計院需要不斷開發(fā)本土化建筑結構構件，加之現(xiàn)代建筑的創(chuàng)新獨特性，在應用中需要創(chuàng)建大量的特殊結構，這對于設計院來說很難接受的?，F(xiàn)有的二維設計雖然存在不足，但是人力成本較低，工程問題的解決成本較低，能夠被行業(yè)及市場包容，使得BIM技術的應用范圍相對較小。

（2）成本相對較高

BIM技術引用，需要大量資金支持，保障硬件設備的配置以及軟件先進性，但是其收益未被良好的評估和認可；該技術需要不斷對現(xiàn)有技術人才進行專業(yè)知識培訓，BIM不單單是一個設計軟件更是一種新的設計理念，設計師需付出很高的學習成本熟悉軟件本身的功能，更要將設計觀念進行全新的轉變，這也是需要一個過程。

3.2 要點

3.2.1 建模及分析

建模是建筑結構設計主要內容，設計師根據(jù)基本信息，確立各項結構參數(shù)，構建虛擬的建筑結構樣機，空間三維形態(tài)呈現(xiàn)精確的空間關系和數(shù)據(jù)，與其他3D 建模不同，BIM建模根據(jù)模型自動協(xié)調更改相應的信息。設計師根據(jù)IFC 標準，將建筑結構模型進行基本構件的劃分比如梁、柱、板、墻、梯等；進而對構件實體進行包括幾何、維度、材料、力學屬性定義，例如墻體是否由外墻裝飾面、隔熱材料、內墻、結構層等幾層構成；然后通過邏輯結構對模型體系進行對應關系的有效關聯(lián)，最終實現(xiàn)對結構實體的定義。

建模之后結合實際情景，基于三維可視化進行各類分析：空間分析、結構分析、效果圖分析，環(huán)境影響分析等。比如完成基礎建模后對建筑進行光照分析，及時發(fā)現(xiàn)問題，調整結構間距參數(shù)，改善光照資源，比如建筑立面外窗與結構圈梁出現(xiàn)空間交錯的情況，無法開啟及使用，設計協(xié)調后及時處理；結構梁柱、連接件、孔洞預留等合理定位模擬，可靠的細節(jié)調整保證設計連續(xù)性。

3.2.2 自動出圖

BIM技術自動生成和更新施工圖紙，相比于傳統(tǒng)的二維圖紙具有明顯的立體感和層次性，可視化幫助施工員更加深刻的理解圖紙傳遞的結構信息及建造理念。小范圍細節(jié)結構圖紙在模型放大后，展現(xiàn)帶有光特色的構件之間的層次位置圖。

3.2.3 結構施工設計

施工階段，BIM模型的虛擬建筑加上實際的施工等于操控現(xiàn)場施工。主要包括，BIM模型結合GPS 或者地理信息系統(tǒng)、移動通訊、RFID技術進行現(xiàn)場跟蹤，包括進度模擬、組織模擬、物料跟蹤等等強化對施工現(xiàn)場的管控，保證施工順暢進行，對建筑結構質量的有效把控。

結語：

總而言之，BIM技術應用到建筑結構設計中需要立足于多方面、全過程。應用BIM技術防止企業(yè)出現(xiàn)技術性問題，確保建筑結構設計穩(wěn)定、高效率，為建筑工程應用提供技術支持，未來發(fā)展前景廣闊。在今后發(fā)展中還需加大對BIM技術的研究，進一步推廣應用，提高BIM技術應用效果，提升建筑事業(yè)水平，企業(yè)實現(xiàn)經濟最大化，推動建筑事業(yè)進步發(fā)展與社會經濟效益進步。