BIM技術在建筑結構設計中的應用

陳建偉

摘要：BIM技術主要以建筑工程項目各項信息數據作為基礎建立模型，涵蓋不同專業所有信息、功能要求與性能，各種參數信息相互關聯，可在項目不同階段（規劃、設計、施工、運營等）隨時提取、更新、修改，并進行準確的交換。在建筑結構設計中，通過BIM技術的應用可及時發現結構設計中存在的問題，并制定相應的調整方案，減少后期返工等情況，降低成本、提高建筑質量，加強相關分析具有重要意義。

關鍵詞：BIM技術;建筑結構設計;應用;

引言

基于建筑設計情況分析可得，傳統設計流程下工作量最大的是施工圖階段，此時對建筑性能的影響相對較小，但是設計變更帶來的成本較大。因此，建筑結構設計中合理運用BIM技術構建可靠的三維模型，減少后期設計變更具有重要意義。在建筑結構設計時，應合理選擇BIM軟件，科學構建三維模型，完成可視化、參數化以及協同化設計，為后續施工作業的開展奠定堅實的基礎。

一、BIM技術概述

BIM技術即建筑信息模型，它是一種在信息技術高度發展與完善時期所研發出的3D數字化技術，在建筑施工的整個流程和周期中都能夠發揮較為明顯的作用。它能夠將工程設計中的各項數據以直觀的方式來進行呈現，有助于建筑工程的設計管理。在傳統的建筑圖紙設計過程中，一旦發現某一設計環節與實際工程建設存在不相符的狀況，唯有推翻最初設計的圖紙進行重新修改，才能使得設計工作得以持續進行。但在BIM技術使用過程中，這種大動干戈的修改方式得到了進一步的革新。技術人員只需進行參數的調整，便能夠通過BIM技術進行細小環節的修繕和調節。相比較傳統的設計圖紙返修方式而言，這種修改模擬參數值的方式顯然更為方便快捷。

二、建筑工程結構設計的不足

改革開放以來，我國建筑行業隨著經濟的飛速增長在持續快速發展，但建筑行業的結構設計過程中仍然存在很多的問題和缺陷，這些問題和缺陷主要體現在設計軟件不夠完善、建筑結構設計的程序不夠規范。第一個問題主要體現在建筑行業在使用BIM技術的同時會用較多輔助軟件，但因為BIM技術進入我國時間尚短，很多的軟件使用的是盜版或者簡化版本，不能很好地輔助BIM技術發揮作用，應用效率不高。另外，建筑結構設計程序不夠規范的問題，主要是因為我國建筑設計行業起步較晚，設計流程不夠科學。在我國建筑結構設計各個子項目中，大多都是不同專業的人單獨完成自己的領域，子項目之間缺乏合理溝通，在遇到一些疑難問題時不能統籌解決，造成項目滯后、浪費項目資金的后果。且即使保證了各個子項目之間的進度統一性，也無法保證各個子項目之間的工作人員能夠進行有效技術信息交流，進行聯動設計，極易導致施工項目返工，使得整體項目難度系數增大。

三、BIM技術在建筑結構設計中的應用

（一）利用BIM設計圖紙

當下超高層建筑結構設計中，BIM技術的運用成為關鍵，能夠起到建筑信息集成、設計與管理的作用，有利于提高建筑施工效率、節約投資成本，實現可持續性發展目標。目前BIM技術主要運用在圖紙設計方面，通過提前建立模型獲取更多完整、專業的信息數據，從而設計出詳細的圖紙?；贐IM可視化技術設計出的圖紙，在立體感與層次性上面較為顯著，相比于傳統二維圖紙，這也是BIM技術的最大優點。BIM可視化技術在使用過程中，由設計人員完成建模，并在后續調整、優化其中的細節，從而制作出具有色彩的設計圖紙，施工人員能夠直觀看到建筑結構情況，包括具體的施工理念等。即使在建筑規模較大的情況下，仍然可以借助BIM技術放大細節，利用小范圍結構圖紙明確施工要求，并且圖紙考慮到建筑比例關系與外觀等因素。由此可見，BIM可視化技術的優勢，只要能夠充分融入超高層建筑結構設計中，發揮出其本身的作用與價值，就會為建筑質量提供保障，同時有效減少施工過程中的各類風險。因此使用BIM技術進行施工圖紙的繪制和設計這一方式，應當得到更廣泛的使用，不同施工單位和企業都需要對BIM技術在圖紙繪制中的運用，引起足夠的重視。

（二）優化房屋建筑形體結構

建筑結構的設計優化不僅僅是對房屋的結構進行優化，同時也要對建筑的外形形體進行合理化設計，從而達到更高層次的設計要求。就此而言，BIM技術能在對建筑結構優化設計的同時提高建筑的穩定性和安全性，并根據要求對建筑的布局、外觀進行合理化設計指導，確保建筑外形既符合當下人們對建筑審美的要求，又能通過建筑的外形對房屋結構設計進行補充。設計人員可以利用BIM技術科學地調整建筑內部的創新設計，在原有結構優化的基礎上對建筑內部的布局和形狀進行調整，提高設計完整性。設計人員還可利用BIM技術收集建筑選址、建筑布局、周邊環境、氣象條件等綜合信息，讓設計人員通過這些信息重視建筑外形對整體結構設計的影響，利用建筑的外形解決一些結構設計中存在的問題和困難。同時，BIM技術也能對一些特殊結構進行設計調整，如對連續性結構以及桿系結構BIM優化設計，保障其發揮設計預想功能的同時不破壞房屋外形的美觀性，增強房屋外觀和結構設計之間的緊密性。

（三）參數化與協同設計

BIM模型的參數化，指的是構件定義的參數化與不同圖元的參數化約束關系，設計人員可利用此參數化關系，提高建模效率，并實現模型的可編輯性。BIM核心建模軟件RevitArchitecture軟件、RevitStructure軟件是基于參數化設計的建模軟件。傳統建筑結構設計中，由于二維CAD施工圖中圖元無法實現一處修改、處處更新，因此缺乏有效的協作交流，基于三維參數化模型的應用，各專業可實現同步設計，結構專業設計信息無縫傳遞、共享，且后期發生設計變更時，無論是修改Revit項目瀏覽器施工圖，還是直接在三維模型中修改，其他視圖相應位置構件均會進行相關聯的修改，即：一處發生改動，則其他圖紙相應位置也會隨之修改?；贐IM技術應用下的參數聯動，使得整個設計過程修改、調整更為方便快捷，各專業工程師可集中精力進行本專業模型優化與細節設計，進一步提高設計水平。

（四）實現建筑節能設計

建筑節能設計是結合建筑本身的結構特點，對建筑周圍自然資源進行合理的運用。建筑節能設計主要有室內采光設計、室內通風設計等方面，在建筑節能設計的過程中，通過BIM技術的有效應用，可以更加清晰地掌握信息數據庫，同時也能呈現出可視化的動態設計圖，利用BIM技術實現建筑與自然環境的有機結合，充分利用自然采光環境優化建筑物的采光，實現建筑物在采光方面的節能效果。另外，建筑物會受到本身的建筑結構、所處環境以及建筑物朝向等因素影響室內的通風設計，而若在設計過程中應用BIM技術進行模擬，可以對影響建筑物室內通風設計的因素進行充分的掌握和分析，建筑設計人員將周邊環境數據通過BIM技術輸入系統數據信息庫，然后再根據當地的自然環境狀況，如日照、氣候等環境的分析，從而設置出建筑參數值，結合數據對建筑設計進行分析調整，使得建筑物周邊環境得到有效的利用，以最優質的設計結構與設計比例實現建筑無采光節能設計，并有效提升建筑工程結構設計質量與水平。

結束語

BIM技術作為當前建筑結構設計中的新興技術，還有很多細節需要不斷地進行優化。但就目前BIM技術在我國建筑設計領域的應用而言，能較大程度地提高建筑工程的整體設計效率和設計質量，并能借助BIM技術可視性、綜合性的特點，優化建筑內部結構布局以及外部形體，優化建筑結構，提升建筑安全性和穩定性。對整體提升我國建筑行業生態環境，發揮著不可替代的積極作用。

參考文獻

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