建筑結構設計中BIM技術的應用分析

薛慎南

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：建筑;結構設計;BIM技術

引言

建筑結構設計階段是建筑全生命周期關鍵階段，在傳統的建筑結構設計中，設計人員主要依靠CAD軟件進行建筑結構二維設計，難以實現立體化、協同性設計，往往不能及時發現結構設計中存在的問題，導致后期施工出現設計與實際不相符的問題，增加建筑成本、影響建筑質量。運用BIM技術進行建筑結構設計，則可以通過BIM進行建模、協同設計、碰撞檢測、繪制基于BIM模型的平法施工圖等，從而優化建筑結構設計質量，為后期建筑施工順利開展奠定基礎。

1BIM技術特點

BIM技術的典型特征就是可視化，能夠將建筑模型的三維結構直觀形象地展示出來，方便設計人員根據設計理念和設計要求進行分析調整。BIM技術能夠從多個維度對建筑結構模型進行觀察與分析，有利于設計圖紙修改效率的提升。設計人員通過BIM建筑結構模型能夠清晰準確地了解到建筑結構設計中存在的問題，提出更加科學的優化方案，使建筑結構的細節設計更加細致、到位。同時，BIM技術的特點還體現于協調性。一方面，BIM技術的應用能夠使建筑結構設計的各個要素優化整合，提升建筑結構設計的層次感和統籌性。例如，對于建筑消防系統和排水系統的設計，可以通過BIM技術進行布局鋪設，然后對設計效果進行全面檢查，查看是否存在設計沖突的情況。另一方面，BIM技術的應用能夠實現對建筑結構不同維度和不同作業之間的分析檢查，實現各個模塊之間的協調，以追求更好的設計效果，確保建筑物結構的線型、外觀等方面整體協調。此外，BIM技術還能夠實現對建筑結構的模擬，通過將建筑結構的相關參數輸入BIM系統，就可以自動實現建筑結構模型的調整，并生成相應的統計圖表，以幫助設計人員分析建筑結構設計的合理性。BIM技術模擬所生成的設計數據還能夠實現數據共享，方便其他組織結構的人員參考和借鑒，進而提升建筑結構設計的協調性。

2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。

3BIM技術在建筑結構設計中的應用

3.1三維可視化設計

基于BIM技術開展建筑結構設計，只需建立一個三維實體模型，不同階段無需重復建模，而是將各自設計信息通過工作集的方式高度集成在同一模型內，形象展現各構件空間關系，設計、施工以及建設方可基于此進行技術交流，實現協同設計，消除了傳統意義上的“信息孤島”問題。在進行大型復雜結構設計時，采用傳統設計方法往往難以根據平、立面圖紙發現設計中存在的問題，更無法發現不同專業協作時存在的問題。通過構建三維模型，可動態漫游演示結構模型、設備模型，及時檢查結構空間關系是否滿足要求，結構構件與設備構件是否存在碰撞的情況，由此實現最優結構方案的選擇。

3.2碰撞檢測

在BIM建筑結構設計中，各專業搭建好模型之后，運用軟件技術對模型中各構件、設置之間存在的位置碰撞沖突進行自動檢測的過程就是碰撞檢測。在建筑結構設計專業，碰撞檢測的主要內容是對結構設計是否同建筑專業方案存在沖突、是否與機電專業設施設備位置、管線排布凈高等方面的要求相一致。Revit環境下，則需要通過碰撞檢測軟件，進行結構構件、專業設置等各個方面的碰撞檢測。建筑結構設計的碰撞檢測包括了設計與專業方案沖突檢測、設計與機電設施設備位置沖突檢測、設計與管網排布合理性沖突檢測等等。檢測完成即生成碰撞檢測報告。通過將結構設計模型與建筑、機電等不同專業模型進行碰撞檢測，能夠及時發現建筑結構設計中各專業設計的沖突，并出具相應的碰撞檢測報告。設計人員根據檢測報告進行沖突糾正，優化調整BIM模型，最終達到各專業之間的零碰撞，以避免在后期實際施工中各專業發生沖突，造成重新返工，拖慢施工進度，降低施工效率，增加施工成本。

3.3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

綜上所述，BIM技術在智能建筑結構設計中的應用能夠有效提升建筑結構設計的合理性和精確性，為建筑結構質量提供重要保障。建筑結構設計人員在運用BIM技術的同時，不僅能夠提高設計工作效率和工作質量，而且可以通過數據共享等優勢不斷學習和積累優秀的建筑工程設計案例，以提升自身的專業水平?？梢?，BIM技術在建筑結構設計方面發揮著十分重要的作用。因此，建筑結構設計人員應該加強對BIM技術應用的重視程度，科學靈活地將BIM技術應用到建筑結構設計的方方面面，同時注重自身BIM技術運用水平的提升，以推動建筑行業的發展與進步。

參考文獻

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