張因

摘 要：建筑結(jié)構(gòu)設計是建筑工程項目實施階段中關鍵部分，設計技術的先進性對設計起到重要作用。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計思路已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代建筑工程項目實施的需求，BIM技術將成為未來建筑設計的主要技術之一，這種技術融入三維數(shù)字建模技術，將設計和計算機完美結(jié)合在一起，使得設計可視化、數(shù)據(jù)化，設計精度越來越高，分析論證更加可靠。本文主要討論BIM技術在建筑結(jié)構(gòu)設計中的具體應用以及應用前景。

關鍵詞：BIM技術;結(jié)構(gòu)設計;數(shù)字建模;三維數(shù)字

城市化發(fā)展理念不斷深入，建筑行業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢，而現(xiàn)代建筑工程日益復雜，給建筑設計帶來了一定的挑戰(zhàn)，再加上設計時間有限，工期緊張等因素，傳統(tǒng)設計思路難以滿足現(xiàn)代建筑建設需要，并且設計中存在的隱患難以消除。因此如何提升設計效率，改變現(xiàn)有設計理念和方法是項目建筑方的主要訴求之一。BIM技術的出現(xiàn)大大的改變了這種狀況，它打破常規(guī)，實施協(xié)同設計理念，大幅提高設計效率，作為一種先進的設計工具和平臺，從根本上解決了建筑結(jié)構(gòu)設計弊端，從而提高了工程設計質(zhì)量和品質(zhì)。

1 BIM技術概況

1.1 BIM技術定義

BIM，全稱為建筑信息模型，通過和計算機技術有效結(jié)合，收集工程有關的數(shù)據(jù)和信息，經(jīng)過加工和提煉后，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設計思路進行可視化模型構(gòu)建，從而實現(xiàn)建筑三維立體實時設計的一種技術。BIM技術能有效提升建筑結(jié)構(gòu)設計的效率，通過該技術可全方位和多角度實行設計，尤其是針對復雜和抽象的結(jié)構(gòu)可直觀展現(xiàn)。

1.2 BIM技術的特點

1.2.1 可視化

BIM技術將建筑結(jié)構(gòu)設計構(gòu)建為三維立體模型，各種抽象的數(shù)據(jù)、信息都直接在模型中展現(xiàn)出來，降低了數(shù)據(jù)計算的負擔，各種設計思路都一一展現(xiàn)，有利于設計人員以及各部門之間的信息交流，優(yōu)化設計方案。

1.2.2 信息集成

BIM技術是建立在數(shù)據(jù)模型基礎上，模型包含了整個建筑結(jié)構(gòu)設計所需要的各種核心數(shù)據(jù)和信息，充分體現(xiàn)了良好的集成性，有利于設計者在數(shù)據(jù)平臺上快速完成設計任務。傳統(tǒng)的CAD技術對數(shù)據(jù)的體現(xiàn)并不充分，BIM技術的設計模型更加完善，通常核心的建筑信息模型為一個計算機三維模型構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫，包括整個建筑的結(jié)構(gòu)信息，如結(jié)構(gòu)尺寸、建筑原材料、構(gòu)件的性質(zhì)和連接方式等等，設計者可快速查詢所需要的各種信息，并且得到有效反饋。

1.2.3 協(xié)同設計

BIM技術是一個結(jié)構(gòu)設計平臺，但同時也可擴展創(chuàng)新一個輔助設計平臺，此平臺可作為設計單位、業(yè)主和施工方之間的交流溝通橋梁。設計時可根據(jù)實際需要或者臨時項目變化等等信息進行快速變更設計，也可結(jié)合不同專業(yè)之間進行有效溝通，從而提升各部門之間的協(xié)作效率，使得設計更貼合實際需要以及標準規(guī)范。

1.2.4 模擬性

BIM技術是基于模型來構(gòu)建現(xiàn)實建筑，通過其表現(xiàn)形式和形態(tài)來得出某些重要數(shù)據(jù)，其準確性較高。并且通過模型模擬可隨時發(fā)現(xiàn)設計和規(guī)劃中存在的問題，并且及時清除隱患，降低施工的難度，提高建筑的功能和質(zhì)量。

2 BIM技術在建筑結(jié)構(gòu)設計中發(fā)揮的作用

2.1 設計圖紙可修改功能

建筑設計圖紙是工程建設的依據(jù)，但在建筑工程項目實施過程中會出現(xiàn)各種意外因素，需要對設計圖紙進行修改，往往會產(chǎn)生諸多問題，如何更好的修改設計圖紙，而不影響到其他的部分是非常關鍵的。利用BIM技術在設計圖紙時，一旦在工程建設中出現(xiàn)了問題需要修改圖紙，BIM模型系統(tǒng)會根據(jù)新的數(shù)據(jù)自動修正，從而計算出最優(yōu)的修改結(jié)果，極大的減少圖紙設計的時間和人力資源，從而保證結(jié)構(gòu)設計的效果。

2.2 設計數(shù)據(jù)信息化功能

BIM技術本質(zhì)核心是數(shù)據(jù)庫，并且通過模型來體現(xiàn)數(shù)據(jù)庫之間數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系。在設計時只需要將各種參數(shù)輸入后就能進行內(nèi)在檢索，從而提煉出有價值的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)之間的關系，從而節(jié)省人力和物力。同時，還能降低人為輸入數(shù)據(jù)的錯誤，可以說是大大提高工作效率。

2.3 集成化功能

BIM技術的最大優(yōu)勢就是集成功能，它能幫助設計者在各種結(jié)構(gòu)中找到最優(yōu)方案，使設計者能夠?qū)ㄖ椖康拿恳徊糠侄加凶銐虻牧私?，并且結(jié)合模型對結(jié)構(gòu)設計中存在的問題進行科學設計和改善，保證建筑施工到竣工期間的順利進行。而且集成化所體現(xiàn)的動態(tài)數(shù)據(jù)模擬功能，也能對建筑結(jié)構(gòu)進行科學預測，從而降低人為設計成本。

3 建筑結(jié)構(gòu)設計中BIM技術的應用

3.1 可視化應用

BIM技術是建立在計算機三維模型基礎上，它能夠?qū)⒏鞣N建筑構(gòu)件良好的體現(xiàn)出來，相比于傳統(tǒng)的CAD技術，BIM能在有限空間出展現(xiàn)出各種構(gòu)件，設計者能夠清楚的看到建筑整體的布局，從而得出準確的結(jié)論。BIM設計非常適合大規(guī)模的機構(gòu)設計過程，可有效結(jié)合動態(tài)演繹功能，對結(jié)構(gòu)尺寸深入研究，從而選出最優(yōu)的方案。除此之外，在設計過程中可直觀的發(fā)現(xiàn)設計的潛在問題，從而進行妥善處理。

3.2 參數(shù)設計中的引用

BIM核心是數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫包含的不僅僅是各種數(shù)據(jù)，還包括數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)。而整個建筑的信息模型正是將大量數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)完全體現(xiàn)出來，設計者通過此模型可創(chuàng)建一個結(jié)構(gòu)體，并且依據(jù)各種參數(shù)來進行約束數(shù)據(jù)，從而使得系統(tǒng)符合項目實際需要。另外在參數(shù)輸入中，BIM可做到簡單輸入，高效輸出，為數(shù)字化設計提供必要的支撐，減少人為失誤。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)建模中的應用

建筑結(jié)構(gòu)中會運用到大量的鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)關系到建筑的整體穩(wěn)定性和安全性，因此鋼結(jié)構(gòu)設計非常重要。鋼結(jié)構(gòu)的建模難點在于連接部位設計和加強件的設置，利用BIM技術可根據(jù)其他構(gòu)件數(shù)據(jù)來進行詳細計算，從而降低難度，減少安全隱患，如根據(jù)橋梁的數(shù)據(jù)特征來制作連接件，然后將連接件數(shù)據(jù)參數(shù)化。另外的案例就是鋼結(jié)構(gòu)中的螺栓設計，通過BIM技術可通過參數(shù)來計算出螺栓的使用數(shù)量和艱巨，做到科學和精確控制。

通過BIM技術進行設計，即使是在工程中需要變更設計，也僅需要將參數(shù)進行調(diào)節(jié)，然后形成新的連接件，降低了變更設計圖紙的工作量。

3.4 BIM技術應用難點

BIM技術的應用需要依賴計算機技術和軟件技術，這種方法實現(xiàn)將結(jié)構(gòu)模型設置到專業(yè)的處理軟件中，然后通過分析和計算，從而得出具體的設計信息。在設計中要注意技術模型和圖紙的統(tǒng)一性，這就需要確保模型的準確性，同時要注意結(jié)構(gòu)的實際安全性，這是整個設計的關鍵部分。由于設計會受到多方因素影響，比如材料性能、荷載、單元面積等，所以設計時模型構(gòu)建并不是那么簡單，要充分考慮到各種參數(shù)，才能保障模型的完整和準確性。

BIM模型是一種完整的數(shù)據(jù)模型，但并不意味著能夠達到理想標準要求，更無法完全做到無縫連接，設計者應認識到這一點。通常來說在實際工作中只有物理模型能達到具體的標準，如果構(gòu)建的模型構(gòu)建較為復雜，在模型實施中會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況，這些因素都是應該考慮到的。因此在BIM技術結(jié)構(gòu)設計中，物理和結(jié)構(gòu)模型要做到真正的完全對接是較為復雜和難度較高的過程。

4 結(jié)語

從上面的論述可以看出，BIM技術相比于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計方法具有多方面優(yōu)勢，它將建筑結(jié)構(gòu)設計從二維發(fā)展到三維，BIM技術充分結(jié)合了計算機三維技術、數(shù)據(jù)庫技術、模型技術等多種先進理念和技術，能更直觀的展現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的各個構(gòu)建，幫助設計者更好、更快的完善設計方案，并且能夠根據(jù)建筑項目的變化隨時更改設計方案，大大提高了建筑結(jié)構(gòu)設計的工作效率。因此BIM技術在建筑設計行業(yè)的應用前景是非常巨大的，設計單位應予以重視，并進行深入研究。

參考文獻：

[1]汪凱.BIM技術在裝配式建筑中的集成應用[J].中國新技術新產(chǎn)品，2019（22）：79-80.

[2]何君賢.BIM技術在建筑工程結(jié)構(gòu)設計中的應用研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2019（33）：65.

[3]林文燦.BIM在建筑結(jié)構(gòu)設計中的實踐[J].居舍，2019（33）：90.

[4]趙傳輝.BIM技術在建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中的應用[J].中國建筑裝飾裝修，2019（11）：99.