建筑工程BIM結構分析與設計方法應用

張亞星

【摘 要】隨著建筑工程的發展，傳統的建筑結構設計技術的弊端日益凸顯，具體主要表現在各專業之間的銜接不理想，整體性不強、協調性比較差，所以其已無法滿足當前建筑工程結構的設計需求。而BIM結構分析技術則可以有效地解決上述存在的問題，同時也可以在增強結構分析和設計的科學性、合理性和安全性的基礎上，提高結構分析與設計的效率。本文從BIM技術概述入手，就其在結構設計中的應用進行了探究。

【關鍵詞】建筑工程；BIM技術；應用

隨著科學技術的迅猛發展，傳統采用的二維建筑結構設計方法已經無法滿足當前建筑結構設計的要求，所以如何才能夠將豐富的設計理念和方法灌輸到建筑結構設計中，使建筑結構設計過程可以更加直觀、便捷是現階段建筑行業發展所亟待解決的難題之一。而BIM技術不僅可以確保結構分析和設計的質量，也可以有效地提高結構設計的效率。因此，對于BIM技術在建筑工程結構中的應用進行分析具有重要的意義。

1 BIM技術

1.1 BIM技術的基本含義

所謂的BIM技術實際上就是建筑信息模型的英文縮寫，其實際上是數字化技術在建筑結構設計中的具體運用。所謂的BIM技術實際上就是借助計算機這個結構設計平臺，通過相應的結構設計軟件來模擬建筑結構三維模型，從而可以實現從二維模型設計向三維模型設計方向過渡，同時借助數字化的技術可以為建筑工程提供豐富的結構設計信息數據，所以可以更好地反映建筑的專業化和集合信息，也可以對于那些建筑結構設計中非構件對象的運動和空間行為等信息進行描述。另外，通過BIM技術中的各種專業軟件，可以實現建筑內部各構件和系統之間參數信息的關聯性，并且可以使相關的設計人員借助可視化互動平臺來便捷地進行分析、設計和修改，從而可以確保結構分析和設計的科學性和合理性，同時也可以有利于提升建筑工程造價的合理性和經濟性。簡言之，BIM技術實際上就是在建筑正式開始建造前，先在計算機設計平臺上進行相關建筑的提前設計和優化，接著再將相應的結構設計結果反映到建筑結構施工中來，這種協同化、可視化的交互設計可以大大提高設計的質量和效率。

1.2 BIM技術在建筑工程設計中的優點

正如上述所述，BIM技術在建筑工程設計中的應用可以徹底打破傳統二維模型設計所存在的種種弊端，為設計人員提供了一個全新的結構設計平臺，可以使結構設計人員將自己的設計思想和理念以三維設計的方式展現出來，從而可以確保建筑工程設計的質量。而就BIM技術在建筑工程設計中應用的具體優點而言，其主要包括以下幾個方面：首先，BIM技術作為建筑工程結構設計的載體，其富有豐富、完整的設計模型，可以充分體現建筑結構設計的各個部分，真實體現建筑結構的真實情景；其次，該技術的應用可以有效地解決當前建筑設計不夠深入的問題，其可以從多角度、多方面來對建筑工程進行全面模擬，所以可以使設計人員直觀把握建筑結構的各個尺寸，以便更深入地分析建筑的空間結構。另外，BIM技術可以代替建筑圖紙而以虛擬的建筑形式展示給學生，所以有利于避免圖紙所存在的結構設計不全面的問題。因此，通過BIM技術的應用，建筑工程結構分析和設計質量非常好。

2 BIM技術在建筑工程結構設計中的應用分析

2.1 模型建立

BIM技術可以將建筑中各個結構以虛擬的三維實體模型真實地還原出來，這主要借助于模型構建軟件平臺上所收錄的各種構件庫。與傳統的建筑結構設計相比，BIM技術設計手段徹底打破了CAD技術所存在的平面繪圖限制，可以以形象直觀地三維建筑模型來展現建筑整體結構與其各建筑構件間的聯系性。另外，在實際的建筑結構設計分析和設計的過程中，借助BIM技術的運用，可以借助動態可視化技術來動態展現建筑中各個結構的實際物理變化和力學特性，從而可以制定一個科學、完善的建筑結構設計方案，同時也可以借助BIM技術來快速、準確地發現和修改建筑工程結構設計過程中存在的建筑結構設計方案，確保建筑結構設計的質量。

2.2 參數化設計

在建筑結構設計中應用BIM技術的時候，可以通過相關的結構設計軟件來將建筑的整個結構信息整理成一個完整的數據庫，并且該建筑所形成的數據庫具有良好的共享性，所以參與建筑結構設計的各方均可以共享這些建筑結構信息和數據。通常而言，建筑工程的初步設計和方案設計會對建筑工程施工圖紙的設計具有較大的影響，這就致使建筑結構工程人員錯誤地將那些建筑工程結構設計中的次要設計階段作為了結構設計的重點，所以這種本末倒置的設計理念和思想極大制約了設計的科學性和合理性。而BIM技術在建筑結構設計中的參數化設計則可以很好地解決這一問題，其可以借助參數化的三維實體模型構建來將建筑工程中實際的梁柱等構件以點、線、面等形式展現出來，同時建筑中的各個結構構件也包含了材料、幾何和邏輯等方面的信息，所以參數化的設計可以確保建筑結構設計的質量。

2.3 設計過程優化

與傳統的建筑結構分析和設計相比，BIM技術在建筑結構設計流程方面上進行了良好地優化處理。通常而言，BIM技術在建筑結構設計中的具體設計流程主要包括以下幾個方面：從BIM數據庫中導出相應建筑的幾何信息、設計建筑結構方案、優化結構設計方案、初步選擇結構設計和布置的情況、建立初步的建筑結構分析模型、借助軟件來分析建筑結構的特性、完成建筑工程各結構的截面設計、對設計完畢的建筑結構模型進行多專業的分析與評估以及輸入相應的BIM數據庫并繪制針對性的建筑工程施工圖。通過這種順序化的建筑結構設計流程，可以確保建筑結構設計的質量。另外，為了確保建筑結構設計流程的合理性，施工人員還需要加強對各設計步驟的檢查和審核強度，以確保設計的質量。

2.4 建筑結構設計中應用BIM技術的難點

雖然BIM技術在建筑工程結構設計中的應用具有一系列優點，但是也存在著一些不利的問題，具體主要包括以下幾個方面：首先，缺乏標準化的制度體系。當前我國針對BIM技術的應用還處于初級的探索階段，還沒有形成完善的標準體系，所以BIM技術傳遞的過程中，BIM相關方面的規范以及計算機操作軟件的協調性之間具有銜接性不足的問題。其次，法律責任問題主要體現在該技術運用過程中的有效性和合法性，比如模型建立與傳統建筑設計內容之間具有差異性，并且BIM各方的修改權限所引發的質量問題等等。再次，應用與交付問題。針對建筑結構設計的不同階段，BIM技術的設計標準和深度會有差別，同時分工內容也會各不相同，加之BIM技術當前還處于初期的推廣階段，所以BIM技術的傳遞性有待進一步提高。

另外，BIM技術的文件存檔會對計算機的硬件配置有較高的要求，并且存檔也會進一步增加建筑結構設計的成本，所以BIM技術的存檔問題有待進一步解決；而BIM技術的應用成本也比較高，對于設計人員的素質要求比較高，所以必須要投入一定量的資金來對這些人員進行專門性的技術培訓，還需要進行軟件的實時更新。因此，針對當前BIM技術應用中存在的種種缺陷和不足，我們必須要加大對該技術的分析和研究力度，以不斷提高BIM技術在建筑結構分析和設計的應用質量，并要盡量降低其應用的合理性和經濟性。

總之，BIM技術作為一種全新的結構設計技術，其以三維的參數設計的全新理念和方法為基礎，極大地豐富了建筑設計的內容，可以有效地提高設計的科學性、合理性和效率性，同時也可以使建筑工程減少因工程返工或變更而造成的經濟損失，其重要性可見一斑。因此，在建筑工程結構設計的過程中，相關設計人員必須要結合建筑工程的實際情況來采取BIM技術，從而確保結構分析和設計的質量。

參考文獻：

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