建筑結構設計中BIM技術的運用探究

李啟航

摘要：建筑結構設計是否合理關系著建筑工程的質量與安全，在以往結構設計工作中，大多都是采用二維平面結構設計，這種方式的不具備良好的可視性，會受到諸多因素的影響，難以達到最佳的結構設計效果。在BIM技術的運用下，能夠使計算機信息技術與結構設計得到合理的結合，優(yōu)化結構設計效果。本文將對BIM技術在結構設計中的運用展開討論，以期為業(yè)內設計人員提供參考。

關鍵詞：BIM 技術；建筑結構設計；運用

引言：

市場經濟迅速發(fā)展下，國內建筑領域進步速度越來越快，BIM以其自身優(yōu)勢在建筑領域中得到了迅速的推廣運用。作為工程項目中的重要組成部分，工程結構設計水平關系著工程建設整體情況，為此，應當在建筑結構設計中合理運用BIM技術，以實現(xiàn)工程結構設計目標。

一、BIM 技術的概念

近年來建筑行業(yè)得到巨大的發(fā)展與完善，加上城鎮(zhèn)一體化建設進程的加快，建筑規(guī)模在不斷的擴大，建筑形式更加的多樣化。在此背景下，獲取更多的信息資料成為設計人員在進行建筑結構設計時的關鍵。這就需要設計公司通過各種渠道和方式進行信息的收集，對于收集到的信息進行深入分析與利用，以此達到提高施工效率，縮短工期，提高企業(yè)經濟效益的目的，同時也能更加有效的提高建筑企業(yè)安全管理工作的水平。BIM 技術是一種新型的技術，借助該項技術可以實現(xiàn)建筑結構設計由二維向三維的轉化，建立數(shù)據(jù)共享平臺，實現(xiàn)各部門、各專業(yè)的資源信息共享。在進行建筑結構設計過程中，利用該項技術可以實現(xiàn)建筑工程師、設計人員與業(yè)主等所有參與者共享數(shù)據(jù)信息，建立可視化的數(shù)字模型，通過對建筑結構的反復分析與模式，不斷的調整與優(yōu)化建筑設計，同時幫助企業(yè)降低各個階段的成本，縮短施工時間，提高企業(yè)的經濟效益。

二、BIM 技術的主要應用特點

1、信息化特征

BIM 技術是現(xiàn)代信息技術的代表，集成了現(xiàn)代信息技術的強大功能，可以對海量數(shù)據(jù)信息進行分類儲存和分析管理，建構科學的信息模型。建筑信息模型為后期項目建設奠定了基礎，設計人員需要對建筑模型進行優(yōu)化，確保各項參數(shù)的準確性。BIM 技術構建了信息平臺，設計人員可以登錄信息平臺，對建筑結構進行不斷優(yōu)化，實現(xiàn)建筑設計的一體化。信息建模型以數(shù)據(jù)庫作為基礎，記載了建筑結構信息、施工材料信息、建筑構件信息等。設計人員可以通過查詢功能快速檢索數(shù)據(jù)，加快建筑結構設計的速度。

2、良好的協(xié)調性

在開展工程結構設計作業(yè)時，要由多個部門共同參與，但因各部門的職能不同以及相互交叉，就需要做好各部門的協(xié)調工作，以往在結構設計工作中，會暴露出許多的問題，當某項環(huán)節(jié)存在問題后再進行補救，很可能會對施工作業(yè)的進行產生影響。而通過運用BIM技術，能夠為各部門的溝通協(xié)調提供便利，避免上述問題的產生，借助BIM技術可以形成協(xié)調數(shù)據(jù)，為各部門工作的開展提供可靠依據(jù)，確保結構設計工作的高效完成。

3、高效性特征

建筑設計過程中互產生大量數(shù)據(jù)，如何對數(shù)據(jù)進行分類管理，成為設計者關注的重點問題，BIM 技術解決了設計人員的困擾，可以將數(shù)據(jù)儲存到適當位置。當建筑結構設計中的數(shù)據(jù)發(fā)生變更時，BIM 系統(tǒng)將根據(jù)變化數(shù)據(jù)調整建筑工程模型，對相關信息進行快速修改。BIM 技術還可以實現(xiàn)模擬施工的目標，對建筑場景進行還原。在 BIM 技術的作用下，建筑結構設計將更加高效。

三、BIM技術在建筑結構設計中的應用

1、了解建筑結構及建筑場地

建筑工程結構需要滿足許多性能要求，包括穩(wěn)定性以及安全性等，若實際建筑結構不滿足相關性能要求，則會存在風險隱患。因此，在結構設計時，必須要保證各部分的結構滿足相應的性能要求。而想要實現(xiàn)這一目標，就應當對現(xiàn)場場地與工程結構情況進行深入分析，同時結合場地具體情況優(yōu)化結構設計。實際對現(xiàn)場場地進行分析時，地理信息系統(tǒng)與BIM技術的合理結合，能夠清晰的模擬現(xiàn)場實際情況，同時在此基礎上進行建筑建模，全面分析各項模型方案情況，最終確定最佳的施工方案。

2、在建筑結構性能分析中的運用

建筑結構設計工作不僅僅是建筑工程中各種構件的簡單組合，最為重要的是建筑整體成型后各部分的應力表現(xiàn)，主要包括建筑整體是否能夠在一定的水平和豎向以及振動荷載下維持較高的穩(wěn)定水平。因此，在進行建筑結構設計的過程中運用 BIM 技術，通過對設計方案進行全面的模擬和分析，從而建立出與建筑主體相互吻合的一體化數(shù)字模型，通過應用軟件內部的計算和分析功能，對建筑結構的性能進行分析，通過導入相關數(shù)據(jù)把建筑結構設計方案置于與實際情況相貼近的環(huán)境中，從而對方案中的缺陷進行修正和優(yōu)化。

3、參數(shù)設計

建筑結構參數(shù)設計的難度比較大，以鋼結構的構件參數(shù)設計為例，在開展設計工作時，設計人員不僅要考察構件的位置、構件之間的連接方式，還要找到構件的連接點，確保構件的穩(wěn)定性。在對鋼結構構件進行連接時，必須要對連接梁的高度進行測算，查看構件的連接類型，并對每個構件的參數(shù)進行精準設計。BIM 技術提供了三維立體模型，因此在開展鋼結構設計中，設計人員應該先對模型中的構件進行調整，并合理控制螺旋數(shù)量等。在模型調整過程中，需要保證數(shù)據(jù)信息的快速接收，根據(jù)數(shù)據(jù)信息來繪制加速構件。

4、在建筑結構協(xié)同中的運用

BIM 技術應用于建筑結構設計中最為重要的特征是，不同專業(yè)之間相互協(xié)調共同完成建筑結構設計方案，在進行設計的過程中，進行信息的處理和匯總交流，有效的提升了建筑結構設計的高效性和協(xié)調性。BIM模型中的建筑工程數(shù)據(jù)的交流和共享主要指兩個方面：一方面是借助中間的數(shù)據(jù)文件，對不同地區(qū)設計軟件進行模型設計時需要的相關數(shù)據(jù)信息進行交流和共享；另一方面是，通過中性數(shù)據(jù)庫的設計，使不同部門之間的數(shù)據(jù)實現(xiàn)交流和共享，例如，將建筑工程中的土建、裝飾等部門專業(yè)相互結合，運用統(tǒng)一的平臺進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)系統(tǒng)內部的信息交流和共享。

5、建立關聯(lián)性建筑結構模型

建立關聯(lián)性建筑結構模型是一項相對復雜的建筑工作，這一建筑環(huán)節(jié)有較多的注意事項。在進行建筑設計的時候，相關的建筑工作人員需要清晰的了解到建筑環(huán)節(jié)各個方面上的相互關聯(lián)及其關聯(lián)的影響意義，還要及時的把建筑對稱性關聯(lián)上的問題解決。在建筑結構中使用BIM技術以后，相關的建筑工作人員就可以讓建筑在對稱性和不對稱性的關聯(lián)方面清晰明了的表達出來。例如，在建筑工程結構中，洞口會依賴在墻體這一媒介上，墻體消失后，相應依賴的墻體并不會與之一起。但是要將墻體這一媒介刪除后，洞口沒有了以來的媒介就會隨之消失。所以，運用洞口與實體相關聯(lián)，就可以建簡易的將墻體和洞口互相關聯(lián)。這樣就可以建立關聯(lián)性建筑結構模型。

結語：

在BIM技術實踐運用下，能夠為工程結構設計創(chuàng)造許多有利條件，不僅會促進工程結構設計水平的提升，也能夠為建筑領域的發(fā)展進步產生積極影響。當代人民物質生活水平逐漸提高，人們對于建筑的需求也發(fā)生了變化，這也對建筑企業(yè)提出了更高的要求，企業(yè)想要提升競爭力，就應當從結構設計方面入手，努力提升建筑結構設計水平。雖然BIM技術得到了推廣運用，但實際運用中還會面臨一些問題，這就需要業(yè)內人士不斷努力，使BIM技術的運用價值得到進一步發(fā)揮。

參考文獻

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（作者單位：重慶鋼鐵集團設計院有限公司）