建筑結構設計中BIM技術的應用

沈天生

寧夏上陵房地產開發(fā)有限公司 寧夏銀川 750000

BIM技術在整個建筑施工過程中都是一直存在的。它專注于數據的收集和分析，從各個部分收集數據，包括建筑師、施工隊、管理隊等。BIM技術的作用是，在建筑設計過程中設計師可以利用這項技術建立出一個三維的視覺效果圖，充分利用三維效果的特點去設計更好的建筑工程。而且在關于建筑設計、三維集合、工程造價等方面設計時，這個技術更是可以有效的應用于施工、管理以及規(guī)劃等各個方面。以便從根本上改變以前的設計風格，提高建筑設計的特點。

1 BIM技術概述

BIM技術是一種工程數據模型，以三維數字技術為基礎集成了建筑工程項目的各種信息，因此，可以為建筑工程的設計和施工提供協(xié)調一致的信息，其中核心信息是建筑信息，具體內容包括參數化的圖元和參數化修改。BIM技術不僅可以用在建筑的設計和施工過程中，還可以在建筑交付后的后期運營和管理中發(fā)揮作用，可以應用在建筑全壽命周期中[1]。主要的特點有：

1.1 設計模型的可視化

傳統(tǒng)的基于CAD軟件的建筑結構設計是二維平面設計，設計成果只能通過平面來展示，很難體現出立體結構的效果。BIM技術可以同時呈現結構設計的三維立體效果和實現建筑實體的立體建模

1.2 設計信息集成化

根據BIM基礎模型，各個專業(yè)的設計可以將設計的參數如構建間的空間、尺寸、材料等信息輸入到模型當中，實現各個專業(yè)間的高度集成。

1.3 可傳遞性

BIM技術可以在設計的各個數據之間建立有效和統(tǒng)一的關聯(lián)，不需要設計人員去更新相關工作，若程序自動修改了某項數據或內容后，系統(tǒng)能夠自動將修改內容反饋到與之關聯(lián)的圖元中，提高工作效率的同時減少了設計錯誤率。

2 基于BIM的建筑結構設計流程

為了彌補二維設計圖紙的缺點，結合BIM技術特點和應用情況，利用BIM技術對傳統(tǒng)的結構設計流程進行了優(yōu)化，主要包括如下3個方面。

2.1 方案設計階段

基于BIM技術的結構方案設計階段的管理流程：結構專業(yè)先依據建筑專業(yè)提交的方案模型，結合項目實際情況進行結構方案的設計和建模。然后，對結構模型進行計算和分析，并進行調整和修改及校審。下一步匯總各專業(yè)的方案模型數據，并進行設計協(xié)調[2]。最后，修改和調整各個專業(yè)的設計方案，進入初步設計階段。

2.2 初步設計階段

基于BIM技術的初步設計階段的流程：首先項目的各個專業(yè)相互提交方案模型，根據地勘報告和荷載信息進行結構的初步設計建模，在此過程中，結構和其他專業(yè)互提設計模型，進行結構構件位置和尺寸的初步設計并初步預留各專業(yè)的設備孔洞。然后計算和分析結構模型，并對結構進行調整、修改和校審。最后根據各初步設計模型對數據進行融合和匯總，進行必要的修正和調整后進入下一個階段。

2.3 施工圖設計階段

基于BIM技術的結構施工圖設計階段的首要任務是各個專業(yè)相互提交初設模型，根據項目的地基、風荷載、地震等實際情況，構建結構設計模型。建模完成后，對結構進行計算并對結果進行調整和修改、校審。然后，匯總組合各設計專業(yè)的初步設計模型數據并進行設計協(xié)調和修改，繼而完成結構施工圖的設計模型。最后，可直接生成二維施工圖，經過和結構模型的校核后就可以將施工圖的BIM立體設計模型和二維圖紙一并交付給業(yè)主。

3 BIM技術應用于建筑結構設計的實踐

3.1 建筑結構設計BIM技術概述

建筑工程結構設計全面應用BIM技術，充分利用BIM三維模型。結合結構設計需要的材料力學性能和彈性模量等參數，輸入結構荷載對各桿件受力進行計算分析，分別選擇不同構件的分項系數，設置調整BIM建模各構件工具欄中的相關數據。經過軟件計算生成結構設計三維模型，直觀地對結構設計進行檢查。從而優(yōu)化梁、柱、墻、板的截面尺寸與建筑功能以及安裝之間的關系。通過BIM模型，查看梁柱節(jié)點鋼筋分布的合理性。及時修改或調整梁柱節(jié)點處加力鋼筋密集的矛盾，解決結構設計施工圖中存在的問題。利用BIM技術，使鉸接支座兩端相鄰梁的不同配筋，進行比對分析，利用一端受力鋼筋的錨固長度，兼并另一端的加力鋼筋。同時，對結構柱在不同高度或樓層，根據結構荷載計算，調整框架柱鋼筋混凝土截面，分析哪些縱向鋼筋需要錨固，或者哪些縱向受力鋼筋繼續(xù)延伸[3]。

3.2 深化設計

在復合材料設計中，BIM項目中的參數化不僅可以提高項目的性能，而且可以減少仿真負載，同時也提供了更大的靈活性，這使得BIM技術具有更高的適應性。預制構件加固結構設計時，參數是指整個設計的核心，預制構件參數化必須與板、樓板等構件類型、排水溝和樓板相結合。通過BIM技術，在結構設計過程中，可以降低投資成本，控制材料浪費，減少施工難度。利用BIM結構設計技術，對地震破壞，抗震性能分析，風載、雪載等結構設計驗算，以及結構設計的安全性比對，發(fā)揮著重要作用。

4 結語

由于BIM技術在國內的應用才剛剛興起，在應用過程當中還面臨著諸多問題，設計階段的模型細度不夠明確，BIM結構模型和第三方結構分析軟件在使用上的兼容性問題，對于BIM模型生成的建筑結構的二維施工圖不一定完全符合相關的制圖標準，有時需要二維CAD輔助完成節(jié)點、細部的設計。另外，BIM技術的使用也會明顯增加設計單位的人力和運營成本，軟件的維護費用也會增加。

綜合來講，BIM技術會明顯提高建筑結構設計的效率和設計的質量，從長遠的角度來看，BIM技術符合建筑設計企業(yè)質量管理的目標，會逐漸被整個設計行業(yè)大規(guī)模地應用。