建筑结构中BIM技术的应用研究

潘晓明

摘 要：BIM技术作为一种新兴的建筑开发工具被应用于建筑工程的各个环节，以优化建筑业的发展。本文主要阐述了BIM技术的基本涵义，并对BIM技术在建筑结构中的优势及实施方案进行了客观分析，希望为BIM技术在建筑结构设计中的应用提供借鉴。

关键词：建筑结构 BIM 设计

前言

结构设计是建筑的基础。随着人们对生活、工作品质要求的提高，建筑结构也日趋复杂化，传统的二维设计方式，已经难以满足复杂的需求。BIM技术的出现成功地解决了这一难题，并极大的提升了建筑结构设计的效率和可靠性。

一、BIM技术概述

BIM （Building Information Model）即建筑信息模型，由国外的科研学者提出，后传入我国，它引起了建筑业的极大变革和发展。 BIM可以看做是是一个建设项目物理和功能特性的数字表达，成为一个可共享的可拓展的信息共享源，为建设项目提供所需的必要决策依据，同时关联的各方也可以从模型中进行检查和反思，协同作业，它反映了不同职责的工作人员在工作中的表现。换言之，BIM是技术、方法、机制等的结合体，为建筑项目的顺利进展提供了保障。它的提出，成功使建筑结构设计由传统的二维平面设计走向三维立体化设计[1]。

二、BIM技术在在建筑结构设计方面的优势

1、數据信息整合数字化

随着建筑物功能需求的增加，建筑的结构也日趋复杂化。因而在进行结构设计时，需要考虑的相关信息点也更多、更复杂。传统的设计手段的信息整合主要是基于人工的，所以信息整合的效率和准确性都不足。BIM技术是一种数字化的处理技术，可以自动获取、捕捉多种信息，并进行整合。

2、设计可视化、图纸调整更加便捷

过去，图纸设计主要是基于CAD的二维平面化的设计方式，对于建筑的某些结构的呈现只能通过经验和想象来判断。而BIM技术以一种3D的立体形式，将已经设计的建筑结构展示在设计者的面前，使其可以直观的对建筑物进行分析和策划，使设计的契合度与完整度增加。另外，从图纸到实际施工，往往需要经过多次的调整。图纸的改动是牵一发而动全身的，而传统的方式，只能通过人为手工的对所有的细节进行调整和修改。并且需要在图纸上进行多次的手动修改，传递起来十分的困难，也难免存在疏忽而导致部分问题遗漏。而通过BIM技术，设计人员仅需要进行局部的修改，系统就可以自动的捕捉信息，进行自动的适应性调整。并且给出更加人性化的参考设计方案。使得建筑结构的设计和调整更加的便捷。

3、操作简便、设计流程更顺畅

BIM技术操作起来十分的简便，一般的从业人员经过几次培训就可以快速的进行掌握。通过BIM技术，可以有效地简化设计中的各项工作，并最大限度的将信息资源集合在了计算机平台上，使设计人员可以更加方便的获取到所需的信息，并提供相应的辅助操作工具，这就使得施工图设计进入流线化、统一化且可循环利用的工作方式，在设计过程中，参与设计的人员可以利用交互技术，进行及时的交流，使整个流程得到优化，工作进度得以加速。

三、BIM在建筑结构设计中的应用

1、建筑结构设计的基本内容

BIM的设计是基于IFC标准建立的，以现有的标准模型的逻辑结构进行的模型渲染构建。以这种方式构建出的模型效率高、导出容易，也更容易适应于其他建筑软件之中。BIM的模型构建需要完成四个部分：计算结果模型、结构构件模型、材料信息模型和属性定义模型，从而实现建筑结构的完成创设。①结构构建模型。建筑的基本构成要素，这包含建筑中的墙体、立柱、房梁等，通过结构构建模型使各元素进行有机的关联；②计算结果模型。对经过计算机计算出来的建筑内部力学性能分析结果和建筑结构设计分析结果进行关联、藕合，实现对结构构建的最优化设计；③材料信息模型。对建筑使用的混凝土材料和钢筋材料的相关信息构建模型；④属性定义模型。这部分的模型建立建筑结构的动态属性参数，并为模型的再扩展提供可扩展接口。它是整个建筑结构模型实现动态调整的关键[2]。

2、BIM技术的实施步骤

基于BIM的建筑结构设计流程充分的改善了只依靠CAD技术进行设计的弊端，实现了十分简便的设计流程操作。首先是构建一个合理的建筑信息模型，它应包括上文提到的全部模型；其次，对已经初步构建好的模型进行IFC格式的导出，以便进一步耦合和关联；第三，针对导出的文件利用建筑信息模型的信息集成、提取平台将模型中的结构构建信息分离出来，从而建立基于建筑信息模型技术的建筑模型。另外，要通过对建筑信息模型的提取工作形成结构设计汇总的几何模型，并且依据信息系统的可补充、定义的功能来定义相关的荷载和约束信息。在上述步骤已经完成后，通过计算机作为辅助，来对设计进行整合。此过程中，需要发挥设计师的主观能动性，通过经验及技能完成方案的进一步调整，以达到最终形成一个完善的设计模型。为了体现建筑结构设计中的协同作业对建筑优化的作用，本过程可以安排多名设计师对建筑模型进行同时作业，在完成自己设计的部分的同时实现设计工作的有效集成和统一，提升整体的工作效率和设计质量，尤其是现阶段的建筑设计工作经常会遇到无法对建筑进行拆分设计的情况，这种工作方式非常的有效[3]。

3、建筑结构中BIM技术应用的效果分析

为了更好的进行离退休干部的服务工作，某地计划建造一离退休干部活动中心。计划占地面积1500㎡，属于纵向型结构，纵向长度可达90m，横向宽度根据建筑的功能区域划分从10m-15m不等。为一般的钢筋混凝土框架式结构。在本次设计中，采用BIM技术进行建筑模型的构建，并通过相关的力学分析及数据计算确定其中各构建的参数。形成BIM模型，并在进行标准的对照和参数对比后，就可以通过系统导出相应的IFC模型。在进行关联和藕合后，对已经完善的图纸针对场地的具体情况进行调整。在调整中发现，建筑的东北角受光照影响，存在明显的采光不足，不利于老年人的活动，因而进行窗口位置的调整。本次设计历时88天，包括前期的勘测和后期的调整，与传统的建筑结构设计相比，进度大幅度提升，且图纸的契合度与施工要求的契合度要更高。足见BIM技术在建筑结构设计中具有极大的实践价值。

4、建筑结构中BIM技术应用存在的难点

BIM技术以有限元结构分析模型为基础来进行相关设计的，那么实现BIM结构模型与有限元结构分析模型、BIM结构模型和结构施工图文件的衔接是可行的。但是在实际操作中，却发现此过程会受到一定的条件限制，只有常规构件才能够实现双向互联，当构件结构越复杂，产生的数据丢失越多。这也是今后BIM技术在应用中所必须面对的问题。

结束语

BIM技术发展的短短数十年间，建筑领域已经发生了翻天覆地的变化。作为建筑领域的新型技术，它已经成功改善了我国建筑结构设计中效率低下、稳定性差的缺点，为实现信息化、智能化的建筑产业发展提供了技术上的支持，但是BIM技术仍然存在许多的缺点和不足，需要通过人为不断的调整来优化，以促进其更好的发展。

参考文献

[1]陈武.小议建筑结构设计中BIM技术的合理应用[J].城市建筑， 2016（9）：65-65.

[2]刘丽. 关于建筑结构设计中BIM技术的应用研究[J].工程技术：全文版， 2017（3）：00028-00028.

[3]王麟.建筑结构设计中BIM技术的应用及相关问题研究[J].工程技术：引文版， 2016（12）：00286-00286.