淺談建筑結構設計中BIM 技術的應用

李 凱，吳 瀟

（中機中聯工程有限公司，重慶 400039）

0 引言

由于工程的特殊性，建筑結構設計具有多階段、差異性、動態性、涉及主體范圍廣的特點。在傳統的建筑結構設計中，涉及的各部門或者是工作人員之間對于結構設計信息不會互通有無，信息做不到相互之間交流共享，進而導致建設方、設計方以及施工方之間的信息不對稱，遇到困難或者問題時難以做到快速協調，且容易發生責任推諉及逃避的現象。BIM 技術能夠對建設工程維護、運營、施工和設計等多方面的知識內容進行整理，最終以數字化可視技術的形式進行體現，提高了材料收集和處理的效率。因此，在建設工程施工中使用BIM 技術能夠在很大程度上提高建設工程施工的品質和效率。BIM 技術有著較強的信息完備性、可視性以及模擬性等特點，因而借助于BIM 技術可以有效提高施工效率、降低施工造價。

1 BIM 技術的概念

所謂的BIM 技術，通常被稱作建筑信息模型技術。能夠在建設工程施工中使用數字化的3D 技術對工程中的信息進行整合，從而模擬出數據模型。BIM（Building Information Modeling）通過信息技術將建筑模型的圖紙及設計通過云端引入，可以快速便捷地把完整的工程生命周期數據進行收錄、統計、處理、分析最終進行歸檔，通過這種方式，能夠將繁雜且龐大的數據量整理成有序的文檔資料，從而完成對建筑結構設計工作的精細化管理，也保障了施工主體各個部門之間信息的有效溝通與交流，推動了建筑結構設計工作的信息化、便捷化與規范化發展?，F階段已有實際案例表明，BIM 技術已被廣泛應用在建筑結構設計的全過程過程之中，并且取得了良好的效果。

2 BIM 在建筑結構設計中的應用特點

2.1 BIM 標準的統一化

我們國內BIM 技術的興起與發展時間較短，因此還尚未形成統一規范的標準，但對于一些初具規模推廣BIM 技術的企業來說，已經大致確立了自己的企業技術與要求標準，這些標準將會為BIM 技術未來確定行業標準提供很好的參考?？梢灶A測，對于BIM 行業標準的走向，必然要求統一規范，只有一個行業做好了全國范圍內的規范與統一，才能夠使得該行業領域走出國門，邁向世界，從而更好地完成該技術的實用性價值。

2.2 BIM 應用的集成化

BIM 技術應用的集成化發展，我們國家相關企業已經開始研究并成功推出了系列建筑結構設計軟件，通常包含五個維度，因而被稱作5D 系統，這五個維度包含安全、質量、建筑結構設計、施工進度以及資料管理五個方面，對該五個維度進行應用化的集成管理；而且現階段已有諸多項目已應用到了實際工程當中，對于BIM 技術集成化管理的發展方向，通過對近年來行業領域的研究發現，應該是利用revit 模型和結構設計軟件以及算量軟件的協同發展。這將極大的提高建筑行業對于建筑結構設計的水平。

3 建筑結構設計的現狀

3.1 傳統的結構設計模式不符合發展要求

伴隨著我們社會主義的飛速發展，建筑行業的發展可能性越來越多，針對不同功能的建筑，其側重與要求也大有不同。因此傳統的結構設計模式已不能適應當前的大趨勢，并且嚴重阻礙了建筑業的發展。隨著社會的發展，各種建筑功能的側重，使得這種方式在科技飛速發展的今天不僅不再適用，而且已經嚴重阻礙了我國建筑行業的經濟發展與提高，使得整個行業的經濟效益呈現逐年下滑的走勢。

3.2 建筑結構設計信息缺乏準確性

對于信息來說，應該盡可能掌握更多更全面的行業信息，同時注意信息的及時更新。但目前來說還未能做到這一點，很多信息缺乏準確性與實際應用性，這些都會對建筑結構設計的經濟調控與管理產生直接的影響。當今的數據變化莫測，大部分行業信息都是即時的，更新改變較快，在一段時間內有效的信息轉瞬便失去實際價值與意義，與之相對應，建筑行業的信息也是這樣。

3.3 建筑結構設計數據不準確

受工作人員的影響，在進行建筑結構設計過程中會有一定的誤差，因為伴隨著時代的快速發展，信息的更新也極快，但工作人員在進行結構設計工作的過程中，只參照以往的結構設計標準來進行設計，經驗與等級等方面的要求也僅僅停留在往年的數據，從而導致設計數據都會不準確，以致為建筑行業的結構設計工作帶來無法預測的經濟損失，虛擬施工的項目引導也不能夠按部就班地進行。

3.4 建筑結構設計憑經驗

管理體制方面，我們國家從建國以來的各個行業都存在一定弊端，建筑行業也不例外，建筑結構設計工作當中經常會出現工作人員只憑經驗，存在相當大的問題，這都是由于建筑公司的管理體制方面出現問題而導致的，這也會直接造成團隊和建筑結構設計的部門之間不能夠進行高效的溝通與分工，相互之間存在矛盾，這對于項目的結構設計工作來說無疑是更加艱難。

3.5 難以實現高效的結構設計數據共享

在進行建筑結構設計的工作過程中，必須要參照一些相關數據，這些數據在完成該項目之后應當整理歸檔，以便后續的工作用來參考。通過將同一個項目工作的各類數據進行收集整理匯編進而上傳，可以實現資源數據共享，有效避免行業領域中出現同一問題但意見無法統一的現象，從而為下一步工作的快速規劃奠定基礎。

3.6 建筑結構設計與社會需求脫節

目前建筑結構設計與社會整體需求整體脫節的現象與問題，具體來說就是，對于建筑結構設計方面的相關數據進行調整時，相關的部門與工作人員應當就國家的政策與頒布的數據進行重新的判斷與相應的調整，這一過程由于還不規范，導致工程項目的工期延誤，且完成的項目工程還不符合國家規范，對人們的居住安危產生一定的影響。

4 BIM 技術在建筑設計中的應用

4.1 BIM 技術在可視化的應用

模型搭建期間，可以將產品模型放置在三維模型之中。借助于BIM 技術的可視化特性，還能將具體的施工安裝流程展現出來，使得建筑信息的價值得到全面的發揮。就BIM 技術而言，它不僅有著真實性、準確性的特點，同時還具有高度集成性、實效性的特點。對于客觀真實性而言，主要是指BIM 技術的數字化程度更高，利用BIM 技術建立的三維模型，可以實現三維數據的實時轉換，還能夠將施工信息、施工流程、材料資源緊密的聯系在一起。經錄入各構件信息，比如構件材質與幾何的尺寸及在圖紙當中的標識和機電的信息等，進而于土建的施工當中可使相關的施工者對構建精準的澆筑和安設等。能夠保證項目參與者很好的理解建筑的設計布局和其中的一些細節。此外，BIM 技術還能夠讓設計人員對設計中存在的問題做到及時發現并解決。

4.2 實現構件的標準化設計

“標準化”就是在一定的范圍內獲得最佳秩序，對實際或潛在的問題制定共同和重復使用規則的活動。標準化的原則主要有：簡化、統一化、系列化、通用化、組合化、模塊化。統一化、通用化其實概念差不多，在建筑設計中為了使預制構件能夠共用模具，節約成本，通常使構件做到形式統一。復制、旋轉、可以認為是相同構件的，而鏡像卻是不同構件，在傳統項目總體規劃的時候通常見到互為鏡像的樓棟相拼，而在建筑項目中比較多的是平移關系。組合化、模塊化則將單一的構件賦予變化，通過一種構件甚至多種構件的排列組合形成不同的變化形式，這在建筑的戶型、立面以及使用功能上都有反映。

4.3 在建筑結構協同中的應用

BIM 模型把各專業于一個三維的模型當中加以集成，如此不但能精準直觀的對各專業的構件布置和擺放情況加以觀察，而且還能將各專業間部件相關的位置關系觀察出來。進而于BIM三維協同的環境當中可精準、高效的與設計、施工、機電安裝等作業相互協調，與此同時能進一步對建筑構件和管線的布置加以改善、提升合理性和使用率。在建筑結構設計的過程中使用BIM 技術，能夠保證設計人員共同完成設計，并且對各項信息數據進行匯總，從而增強建筑結構設計的協調性。

4.4 確保建筑數據準確無誤

在建筑的竣工驗收階段，需要對建筑的各項數據進行審查，以保證建筑物的質量，將安全隱患控制在合理的范圍內。傳統的方法進行工程竣工驗收通常需要較長的時間，這是因為在建筑結構設計中蘊含大量數據，通過人工計算難以保證數據的準確性，需要進行多次反復核算，而在核算的過程中，核算人員會出現意見不一致的情況，導致難以收口或收口耗時過長。建筑全生命周期設計應用BIM 軟件能夠解決竣工驗收階段的數據核算問題，軟件中存有整個該工程建筑結構設計的所有內容，在軟件中形成了一個數據庫，BIM 軟件會在人工指令下對數據庫內的數據進行審核，并為施工單位提供審核依據及審核結果，確保建筑的各項數據準確無誤，為建筑工程驗收合格提供理論依據。

5 結語

綜上所述，對于BIM 這項技術來說其在建筑行業的應用具有其先天的優勢，該技術是順應時代發展的要求所產生的一項技術，其與網絡信息技術的結合使用大大提高了建筑行業的工作效率及其準確性，在完成項目工程的同時，使得工程的質量更高、安全性更強，同時還能夠提高企業的經濟效益與經濟技術指標，因此BIM 技術目前處于被廣泛研究與應用拓展的廣闊前景之下。