BIM技術在建筑結(jié)構設計中的應用探析

任孝勇

摘要：在建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，模塊化、產(chǎn)業(yè)化等新型建筑形式不斷增多，充分展現(xiàn)出建筑行業(yè)的快速發(fā)展現(xiàn)狀，尤其是建筑的結(jié)構設計日漸有了更高的限定。對此，相應設計師應時刻更新自身的設計思維，并積極在建筑結(jié)構設計期間有機運用創(chuàng)新技術、嶄新方法等，從而更高效的提升建筑整體的綜合性能。由于BIM技術的運用，對工程建筑具有非常顯著的價值效用，因此強化BIM技術在建筑結(jié)構設計中的應用尤其必要。

關鍵詞：建筑項目;結(jié)構設計;BIM技術;應用策略

1 BIM技術概述

BIM技術是一種工程數(shù)據(jù)模型，以三維數(shù)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(diào)一致的信息，其中核心信息是建筑信息，具體內(nèi)容包括參數(shù)化的圖元和參數(shù)化修改。與傳統(tǒng)技術相比，BIM技術可協(xié)調(diào)多個專業(yè)，將各專業(yè)的信息集成到一個平臺上，并能實現(xiàn)多專業(yè)之間的信息共享，具有可視化、模擬性和協(xié)同化的典型特征。

2 ?BIM技術應用在建筑結(jié)構設計過程中所起到的作用

2.1 設計圖紙可修改

想要保證建筑圖紙設計的完善性，設計人員必須能結(jié)合建筑結(jié)構設計要求不斷的對圖紙進行修改和改進，在這一過程中，傳統(tǒng)設計技術的應用意味著圖紙的每一次修改都需要對相關的建筑設計參數(shù)重新進行計算，這樣的特點將大大影響建筑圖紙設計的整體效率。對于 BIM 技術來說，由于這一技術的應用是在建筑模型的基礎上展開的，當設計人員需要對圖紙中的某一點進行修改時，系統(tǒng)將自動的完成其他相應參數(shù)的計算和修改。結(jié)合這樣的特點，不但建筑圖紙設計工作的效率能得到提升，設計人員也可以更好的通過不同參數(shù)圖紙之間的對比來確定最優(yōu)的設計方案。

2.2 ?設計數(shù)據(jù)信息化

建筑項目在結(jié)構設計環(huán)節(jié)，為保證結(jié)構設計的科學性以及實用性，防范各類風險的發(fā)生，在設計活動開展之前以及進行過程中，要求設計人員處理大量的數(shù)據(jù)信息，在傳統(tǒng)的設計模式下，需要耗費大量的資源，進行設計信息的記錄、匯總以及分析，這種設計數(shù)據(jù)處理方式不僅效率較低，數(shù)據(jù)誤差相對較高，無法真正滿足實際的建筑結(jié)構設計需求[1]。而BIM技術在設計環(huán)節(jié)中的應用，在很大程度解決了這一問題，BIM技術具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，尤其在內(nèi)置數(shù)據(jù)庫的支持下，設計人員可以通過用戶端，快速進行設計信息的錄入、歸類以及查詢，從而實現(xiàn)了設計數(shù)據(jù)的信息化，便于各類信息的獲取，從而增強了建筑結(jié)構設計的針對性以及有效性。

2.3 工程設計一體化

通過對 BIM 技術的應用，設計方案將能在對建筑外觀進行展示的基礎上同步的對建筑工程的光源、熱能傳導以及材質(zhì)屬性等進行說明，也就是說，BIM模型將能全面的對建筑工程進行一體化設計。在這樣的基礎上，設計人員除了在安全性上對結(jié)構設計方案進行考量之外，還能同時通過舒適性、光源、節(jié)能等多個角度對建筑結(jié)構設計進行評價，進而選擇最優(yōu)的設計方案。從另一方面來說，BIM 技術除了能提供平面圖紙之外，還能進一步的完成對整個建筑模型的渲染處理，進而達到出圖、計算、渲染等環(huán)節(jié)的一體化。

2.4 工程模型三維化

作為一種三維技術，BIM技術能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑設計方案的整體呈現(xiàn)，這有助于設計人員更好地梳理各個建筑結(jié)構之間的關系，在這一過程中，一旦發(fā)現(xiàn)問題，能夠快速進行反應以及處理，從而保證建筑結(jié)構上合計方案的科學性。以某居民建筑為例，在完成各個部分建筑結(jié)構設計之后，設計人員通過BIM技術進行了工程模型的三維化，BIM 模型就是從三維立體的 層次模擬現(xiàn)實中的建筑， 在使用BIM進行工程模型構建的過程中，工作人員應當以梁板柱等為基本元素開展模型構建工作，其基本步驟為新建項目—創(chuàng)建軸網(wǎng)—創(chuàng)建樓層標高—添加結(jié)構柱—添加混凝土梁—添加混凝土樓板—添加基礎。

通過對建筑項目整體模型的梳理以及分析，設計人員發(fā)現(xiàn)其在墻體以及暖管通道設計方面存在問題，并根據(jù)模型快速對設計方案進行了調(diào)整，從而保證設計方案的實用性。

3 ?BIM 技術應用策略

3.1 建筑結(jié)構與場地分析

在對建筑結(jié)構進行設計的過程中，設計人員除了要針對客戶需求以及安全性等因素進行考量之外，還應進一步的結(jié)合建筑工程所在地的特點對設計方案進行完善。建筑工程所處場地的地質(zhì)環(huán)境、水文狀況等都會對建筑結(jié)構設計方案的確定產(chǎn)生影響，設計人員可以利用BIM 技術來解決這樣的問題。通過 BIM技術與地理信息系統(tǒng)的有效結(jié)合，建筑工程所在場地的特點將能得到全面的模擬，設計人員在模擬環(huán)境下對建筑結(jié)構進行設計，設計方案自然能夠滿足建筑場地對于建筑結(jié)構的要求，進而保證建筑結(jié)構設計的合理性。

3.2 建筑結(jié)構性能分析

建筑結(jié)構的性能主要是指抗震性、牢固性等，而在對建筑結(jié)構進行設計的過程中，設計人員必須保證能將建筑各個部分有機的組合起來，形成一個互相支撐的整體，以此來保證建筑結(jié)構在性能上能達到用戶的需求。對于這樣的需求來說，設計人員可以結(jié)合 BIM 技術對建筑結(jié)構在性能上的表現(xiàn)進行分析。在實際的工作過程中，設計人員可以將BIM 模型相關的數(shù)據(jù)導入性能分析軟件之中，并通過這一軟件來迅速的完成分析過程。相比于傳統(tǒng)設計技術的應用來說，這樣的方式能夠大幅降低建筑結(jié)構性能分析過程中所消耗的人力物力，同時也避免了大量數(shù)據(jù)計算可能產(chǎn)生的誤差。

3.4 在建筑設計各專業(yè)協(xié)同中的應用

BIM技術在建筑結(jié)構設計中的應用，不是單靠某一項專業(yè)來完成的，它需要通過對多種不同專業(yè)的協(xié)同來完成建筑結(jié)構設計。因此，在設計環(huán)節(jié)中，加強各個專業(yè)之間的數(shù)據(jù)、信息的交流、匯總以及處理工作的協(xié)同，是提高建筑結(jié)構設計工作效率和完整性的重要方式。在實際的建筑結(jié)構設計中，BIM技術在信息交流、共享方面的應用主要體現(xiàn)在兩個方面。一方面，是通過對中間數(shù)據(jù)問題的運用，向不同地方、不同設計軟件完成對建筑模型搭建所需的各種數(shù)據(jù)何種參數(shù)信息的共享。另一方面，是通過數(shù)據(jù)庫來完成把各項信息、資源在不同專業(yè)之間的共享傳輸，并融合了土建、裝飾等多種與建筑有關的其他領域的專業(yè)信息，利用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理模型來對這些專業(yè)信息進行整合、分析處理，確保信息整合的規(guī)范性和統(tǒng)一性，保證各種信息能夠在不同專業(yè)、不同地點的系統(tǒng)中得到共享和利用效果最大化。

3.5 BIM模型

BIM模型是用于完成建設項目新的施工計劃規(guī)定和混凝土樓板施工工作。例如，一棟三層別墅的BIM模型，整個別墅采用混凝土結(jié)構，柱下采用獨立的機構，借助BIM技術，適合完成主體結(jié)構的模型和結(jié)構分析，還要協(xié)調(diào)不同專業(yè)之間的聯(lián)系。該別墅中的BIM模型采用固定的方法來表示，并以我們生產(chǎn)的參數(shù)工程和標簽族共同實現(xiàn)了水平法的全過程。在造型過程中，首先按照成型階段完成別墅主要、大梁、板材、柱子等所需的構件，通過參數(shù)和部落標志完成相應的生產(chǎn)，制定出施工計劃。設計師應在施工過程中完成相應的項目建設。結(jié)合自己的習慣，并在施工過程中配合地圖集的標準計劃，準備好相關文件，完成模型建設，通過創(chuàng)建共同的參數(shù)和標簽族，這些都是為了方便其他圖元素的一般信息參數(shù)的共同分享。一旦位置信息的一個變化，將改變信息，確保在BIM參數(shù)的一致性，一旦完成了BIM模型和群件文件，你可以從BIM計劃和相關的細節(jié)，為了確保所提交的圖紙的一致性，可以在計算機輔助設計時顯示圖紙。

4 結(jié)語

BIM技術在建筑結(jié)構設計領域中的應用，以更為直觀、更為科學的方式，將相關建筑結(jié)構參數(shù)呈現(xiàn)出來，為設計人員提供完備的設計平臺，設計人員可以根據(jù)實際需求，進行圖紙修改、工程建模等一系列操作。在確保設計質(zhì)量的同時，縮短的設計周期，切實滿足現(xiàn)階段建筑項目設計、施工活動的相關要求。

參考文獻：

[1] 涂勁松，李瑞霞.基于BIM技術的裝配式剪力墻結(jié)構施工關鍵技術流程[J].廊坊師范學院學報（自然科學版），2018（3）：91～95.

[2] 韓風毅，林書帆.基于BIM技術的建筑節(jié)能結(jié)構協(xié)同設計[J].沈陽工業(yè)大學學報，2019（6）：710～714.