BIM技術在建筑結構設計中的應用

陳澤偉

摘? ? 要：在我國綜合國力不斷上升的前提下，群眾對于建筑物的標準要求也不斷增加，建筑結構的復雜和多樣對建筑結構設計提出了更高的要求，尤其在設計質量和工作量方面。二維模型的結構設計已經無法滿足現(xiàn)在建筑行業(yè)的要求，基于BIM技術結構設計的巨大優(yōu)勢已經在多個工程實踐中得到驗證。

關鍵詞：BIM技術;建筑結構設計;應用

1? 引言

在建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，模塊化、產業(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技術在建筑結構設計中的應用尤其必要。

2? 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)調一致的信息，其中核心信息是建筑信息，具體內容包括參數(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。

3? ?BIM技術的特點

（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(xiàn)出立體結構的效果。（2）設計信息集成化。根據(jù)BIM基礎模型，各個專業(yè)的設計可以將設計的參數(shù)如構建間的空間、尺寸、材料等信息輸入到模型當中，實現(xiàn)各個專業(yè)間的高度集成。（3）可傳遞性。BIM技術可以在設計的各個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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。

4? ?BIM技術在建筑結構設計中的應用

4.1? 前期設計

在前期設計階段需要結合建筑具體情況進行初步規(guī)劃，在應用BIM建模時需要明確好設計方案內容，包括施工過程、內容和技術等，并對這些參數(shù)進行仿真模擬對建筑結構最后效果進行預估，然后對不合理的地方進行改正。在初步完成設計后要利用BIM技術進行審核，修改不合理的設計點。同時對施工現(xiàn)場、各階段和成本進行綜合仿真模擬，保證工程能按期完成，在保證質量的同時也滿足了經濟性要求。由于本工程項目主體專業(yè)會影響原點文件的建立和整個項目的進展，所以必須落實主體專業(yè)的條件，并與結構專業(yè)相配合構建原點文件，并反饋到主體專業(yè)，最終再上傳到服務器中。

4.2? 創(chuàng)建全方位的項目樣板

針對既定性建筑結構施行全面化設計時全方位、完整化項目樣板的價值效用十分顯著，該項設計主要運用有限的標準化處理方法對各類型的族、線型、字體、符合以及表達方式進行優(yōu)化。另外，BIM技術的最大化運用可有機創(chuàng)建一個完整的項目樣板，該方式從基礎“根源”處極大降低了工作的循環(huán)往復性。此外，還需特別關注設計的速度，最大化地加快速率，逐步創(chuàng)建出一套契合于我國真實國情的設計標準，從而更好地為大多數(shù)普通或有特別要求的設計用戶有效提供相對應的指導效用。

4.3? 建筑整體結構設計

BIM技術突破了傳統(tǒng)的建筑工程平面化設計方法，實現(xiàn)了建筑結構設計從二維圖紙到三維模型的轉變，并實現(xiàn)了傳統(tǒng)的分布設計到多專業(yè)聯(lián)合的協(xié)同設計，這對于建筑結構設計而言是巨大的進步。以最為常見的混凝土結構建筑整體結構設計為例，利用BIM技術中最常用的Revit軟件可以有效實現(xiàn)建筑整體結構三維模型的建立，并可以在軟件中輸入預制構件的各項參數(shù)，形成完整的構件庫，然后將這些構件組裝起來完成建筑的整體結構設計，不但提高了設計效率，而且提升了建筑整體設計的空間合理性。于此同時，通過Revit軟件的模型相關和模型匹配功能，可以建立兩個模型之間的相關和對應關系，從而進行計算，省去了結構建模步驟。此外，在建筑施工中存在大量安裝節(jié)點，如預制構件的連接、鋼筋的布置、鋼筋的連接形式等。這些內容是設計工作的重點，面對復雜的安裝節(jié)點，單純依靠二維圖紙很難進行有效表達，但三維模型能直觀地表達各個安裝節(jié)點信息，不再需要大量的多角度圖紙進行表述，降低了圖紙設計量，并能給施工人員更加直觀的指導，有利于提升施工效率和質量。

4.4? 在建筑設計各專業(yè)協(xié)同中的應用

BIM技術在建筑結構設計中的應用，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，是提高建筑結構設計工作效率和完整性的重要方式。在實際的建筑結構設計中，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。

4.5? 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構，柱下采用獨立的機構，借助BIM技術，適合完成主體結構的模型和結構分析，還要協(xié)調不同專業(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，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。

4.6? BIM技術自動出圖的功能

在對工程建筑項目進行設計的過程中，圖紙的展現(xiàn)更為方便和直觀，能夠向人們動態(tài)式地展示建筑的不同結構，建筑圖紙主要分為三種類型，分別數(shù)平面圖紙、立體圖紙以及三維視圖等。傳統(tǒng)設計過程中，主要采用人工方式對建筑圖紙中不合理之處進行調整和完善，但是容易受到外在因素的干擾進而出現(xiàn)設計單位與施工單位數(shù)據(jù)信息不對稱的現(xiàn)象。BIM技術的有效應用能夠加強建筑設計模型與其相關數(shù)據(jù)信息之間的聯(lián)系，保障設計方案的變更或者調整不會對雙方的信息造成影響。

5? 結語

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。

參考文獻：

[1] 涂勁松，李瑞霞.基于BIM技術的裝配式剪力墻結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)能結構協(xié)同設計[J].沈陽工業(yè)大學學報，2019（6）：710～714.