建筑結構設計中BIM技術的應用實踐分析

陳志博 曹文慧

【摘要】建筑結構設計的難度較大，不僅需考慮整體性結構的協(xié)調性，更是要注重局部設計的優(yōu)化，以充分保障建筑結構功能的實現。傳統(tǒng)的結構設計中，人工計算的工作量大，計算與設計誤差的存在導致建筑結構面臨著較大的安全隱患。在當前的技術發(fā)展條件下，BIM技術在結構設計方面的優(yōu)勢凸顯，在一定程度上實現了相關模塊的自動化設計?；诖?，本文重點探析了在建筑結構設計中BIM技術的具體應用，有利于從根本上指導實際的結構設計工作。

【關鍵詞】建筑結構設計;BIM技術;應用

很多的建筑工程的質量問題是由結構設計缺陷所引起的，因此，隨著人們對建筑結構提出了越來越高的性能和功能要求，有關設計人員在實際的設計工作中，應該從建筑結構的可靠性、安全性等多個角度，來做好整體和局部結構的優(yōu)化。BIM技術在建筑結構設計方面具有突出的優(yōu)勢，通過BIM模型的構建，使得結構構件之間可以建立緊密的關聯性，通過結構參數的調整，來達到最為理想的結構設計目標。因此，正是由于BIM技術的這一特征，使得在工程結構設計領域的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

1、BIM技術及其重要作用

1.1 BIM技術

BIM技術下最為關鍵的是要進行建筑模型的構建，通過各種建筑工程信息的有效集成，使得工程企業(yè)的專業(yè)人員可以在數據整合的基礎上，利用數字信息仿真技術來模擬整個工程的具體情況，實現對整個建筑工程設計、施工、管理的數字化、信息化?，F階段，隨著建筑工程建設規(guī)模的日漸擴大，BIM技術具有了越來越大的發(fā)展?jié)摿Γ瑐鹘y(tǒng)的工程技術已然無法滿足當下人們的建筑施工要求，只有以人們的需求作為基礎，來進行結構設計的優(yōu)化和調整，才可以使得建筑具有更為完善的功能、更高的結構性能。

1.2 BIM技術的重要作用

建筑工程的結構設計非常復雜，設計人員在整個的結構設計過程中，往往需要考慮很多的因素，不僅要使得建筑結構的功能達到相應的標準，還要保持結構的耐久性、合理性與安全性。在傳統(tǒng)的建筑結構設計方面，結構模型與圖紙設計具有各自的獨立性，并未在二者之間建立關聯性，導致結構設計具有非常大的難度。而BIM技術下，通過建筑信息模型的構建和信息的集成，使得在結構模型和圖紙之間存在非常大的關聯性，即使在設計中某一內容發(fā)生了變化，與之相關聯的其他部分也會隨之變化，也就使得圖紙修改的工作量大大減小，提升了整個的設計工作水平和效率，基于BIM技術的特點，實現了結構設計和修改的自動化。其次，BIM技術具有協(xié)調性和可視化特征，使得在整個的建筑結構設計中，相關部門與人員可以實現信息化管理，避免結構設計偏差和漏洞。

2、建筑結構設計中BIM技術的應用

2.1場地選址

建筑結構設計中的場址選擇是非常關鍵的，這也是最為基礎的環(huán)節(jié)，選址不僅會關系到整體結構的穩(wěn)定性，更是與工程量、施工難易程度等直接相關，因此，在實際的施工建設中，場地選址必須要具有前瞻性和預見性，專業(yè)的結構設計人員需對于結構相關的因素加以全面分析，比如，水文氣象、工程地質等因素。BIM技術下，相關人員可以在前期進行詳細的調查了解，并將所獲得的勘察資料全部輸入到BIM模型中，隨后，在模型中就可以清晰、直觀地反映場地選擇和結構設計、布局之間的關系，利用GIS技術就可以更為深入、具體地進行工程的全面模擬，在模擬以后就可以在此基礎上進行相應的預測和判斷，在此基礎上保障場址選擇的科學性，并適當進行整體布局與結構選型。

2.2建筑結構分析

建筑結構設計時，為保障結構設計的合理性，專業(yè)人員往往還需要注重結構的分析。結構分析的過程中，并不是簡單地對荷載計算過程，還需要進行配筋計算、結構性能優(yōu)化，使得在整個建筑中的各個結構構件之間可以保持相互的協(xié)調與配合，最大程度上保障結構性能。BIM技術在建筑結構分析方面的優(yōu)勢非常突出，由于在模型中集成了全部的工程信息，就使得模型可以在此基礎上進行結構設計方案、結構布置的全面模擬與分析，通過多種方案的綜合對比，來確定最具經濟性和技術性的結構方案。當確定了初步的結構方案以后，要建立數字一體化模型，利用Revit API二次平臺來對結構的各個細節(jié)加以精細化分析，獲得結構與環(huán)境的關系情況，根據結構缺陷適當優(yōu)化。

2.3局部結構設計

建筑結構設計不僅包含了整體結構設計，還包含了局部設計，建筑的局部結構非常多，比如，墻體、屋面等都屬于局部設計的范疇，這些局部結構設計是否合理，同樣會對整體的結構設計有著直接的影響。不同的局部結構設計下包含了不同的類型，比如，以墻體為例，保溫墻、隔音墻、內部墻、外部墻等，均需要根據總體結構的具體要求來進行選擇與設計。設計人員在墻體設計時，要對每種墻體對結構的作用有清晰明確的認識，保障總體框架結構的科學性，將前期的分析作為結構設計基礎。設計人員要整合已有的設計資源，對材料層、集合實體等開展有效設計。

2.4建立關聯性建筑結構模型

BIM技術在建筑結構設計方面的應用中，通過關聯性建筑結構模型的構建，徹底改變了傳統(tǒng)的結構設計方法，不僅提高了設計的總體質量，還使得設計的效率有所提升。但是，如果要有效發(fā)揮BIM技術在結構設計方面的突出優(yōu)勢和作用，就需要有關設計人員充分具有對建筑結構關聯性的認識，在結構總體設計的過程中，加強對分部件設計的優(yōu)化。BIM技術下的結構設計中，設計人員要整體已有的結構設計資料，遵循相應的設計流程，如圖1所示，充分在相應的建筑結構模型內了解兩種或者多種構件之間所存在的緊密關聯，以此關聯性作為結構參數優(yōu)化的依據。一般情況下，構件之間的關聯性關系包含了對稱關聯和非對稱關聯，前者強調的是主體之間關系的平等性，任何一方的改變都將會對另一方產生影響，比如，梁和柱之間就是這種關系;而非對稱關聯關系下，主體之間存在的是從屬關系，結構設計時需要充分了解不同主體之間所存在的關系，再開始有針對性的結構優(yōu)化。

結語：

建筑結構設計的難度較大，在當前行業(yè)現代化發(fā)展的過程中，BIM技術的發(fā)展?jié)摿薮?，任何的建筑結構設計中，都要積極加大對BIM技術的應用，以充分通過這一先進技術的應用來改變傳統(tǒng)的結構設計局限，最大程度上達到結構設計的目標。

參考文獻：

[1]李秀霞.關于建筑結構設計中BIM技術的應用探究[J].門窗，2017，000（002）：134.

[2]劉鵬.建筑結構設計中BIM技術的應用實踐分析與研究[J].工程建設與設計，2018，000（011）：52-53.