建筑施工与结构设计的结合及 BIM技术

建筑施工与结构设计的结合及 BIM技术

顾伟华

上海锦怡建筑装潢设计工程有限公司 上海市 200072

摘要：随着我国社会经济的快速发展，现代科学技术取得了很大的进步，各行各业对科学技术的依赖程度也逐渐增大，针对建筑工程来说，为了确保建筑工程的顺利施工，必须对各种施工因素进行合理控制，需在设计阶段就对其进行控制，结构设计对建筑工程的安全性有极大地影响，BIM技术的应用极大地方便了结构设计人员的工作。本文主要对BIM技术在结构设计中的应用进行了分析。

关键词：结构设计；BIM技术；应用

近几年我国经济发展的同时科学技术水平也有了较大的提高，建筑工程的发展速度也越来越快，建筑类型越发多样，原有的施工图纸、计划方案难以充分满足当前要求，在这种情况下，BIM技术应运而生，其能够进行更好的建模、调整优化、图纸出具、层次分辨等工作，方便了建筑结构设计与施工，分析其具体内容，对后续工作的优化和进行有一定积极意义。BIM技术的应用让建筑结构设计从二维转向三维立体，设计人员能够更为直观地考虑建筑当中可能遇到的问题，不断提高工程的设计质量，施工人员也能够更为直观的了解图纸，保证施工过程中的工程质量。

一、BIM技术概述

　　在结构设计阶段应用BIM技术能够极大地弥补之前二维图纸的不足，了解设计中存在的问题，通过模拟建筑模型的方法能够更为直观地对建筑进行分析，这里的模拟并不是简单的建模，这里的建筑模型是包含了多种数据的，BIM技术利用信息集成、协同设计、工作传递等多种特点，通过数字模型的利用来进行建筑结构设计，通过应用BIM技术能够关联各种建筑结构设计的工作数据，如果设计人员对其中某项内容进行了修改调整，设计人员不需要自己对图纸进行更改，只需要对模型的相关参数进行更改即可，设计人员在进行工作汇报时可以依凭BIM模型为基础，大大提高了施工人员与其他非专业人员理解图纸的速度，进而提高项目施工质量。如果在设计阶段就对建筑工程进行模拟、控制便能够制定合理的工程的工期、降低企业成本，还能够提高建筑工程施工企业的质量管理工作、安全管理工作的质量。BIM技术的出现能够让建筑结构设计由二维平面向着三维立体发展，并且能够帮助结构设计人员建立更为直观的模型，帮助企业能够降低企业的经营成本，推动我国建筑工程的发展。

二、传统结构设计现状调查

就目前来说，市场已经习惯了传统设计模式。BIM在国内普及率不是很高的情况下，传统设计依然在市场中占据主流位置。随着时间的推移，传统设计不能适应时代发展的矛盾也越发凸显，主要存在以下问题：

2.1设计方法陈旧。

传统结构设计模式中施工图设计阶段工作量占比大，结构设计人员不能很好地专注于工程设计本身而沦为画图匠。专业之间的沟通低效、协同性差，不可避免地会产生很多冲突碰撞，专业间的会签制度形同虚设。当其他专业需要调整时，结构专业需要做大量的重复工作。结构设计要经历从二维建筑图纸到三维结构模型再到二维施工图纸的多次转换，工作效率低且容易出错。以上原因导致的图纸中的“错漏碰缺”成为设计中不可根治的顽疾。

2.2设计成果抽象难懂。

传统模式下的设计以二维图纸为主，需要设计人员和施工人员具有良好的空间想象力，如施工人员水平不高，对图纸的理解就会出现偏差。加之图纸本身缺陷，在施工过程中时常会出现因修改图纸而造成的暂停施工、或因对图纸的理解偏差造成的返工等情况时有发生。这些情况都可能导致建筑工期拖延，建筑质量下降，难以达到业主的预期。

2.3设计管理理念落后。

传统的设计重技术轻管理，往往是认为只要掌握了一定的专业知识和一套设计软件就可以保打天下了。管理理念陈旧落后，管理变成口号，很难落到实处。目前设计院的陈旧运营模式不利于BIM的推广。

三、BIM技术在结构设计中的应用

（一）实现建筑结构设计的可视化

BIM技术是基于三维模型技术而成的应用于现代建筑工程领域的新兴技术，其可以利用三维模型技术来将真实的建筑构件展现给用户，由于传统建筑结构设计中都是以CAD软件进行绘图，该种方法很难将建筑结构的详细信息展示给不同用户，而BIM技术在建筑结构设计初期阶段便通过建立建筑结构的三位实体模型，来帮助各层次用户通过直观的角度对建筑构件信息、功能布局有一个准确的认识与了解。很多大型建筑工程结构设计中可以利用BIM技术来对其整体结构进行动态演示，帮助用户利用直观的角度对建筑结构的各项参数进行观测，从而帮助设计单位选取最佳的设计方案，并且可以及时发现建筑结构设计中的质量缺陷与设计缺陷，对进一步提高建筑结构设计的整体质量有着重要意义。

（二）实现集成化设计

在设计的过程中应用到集成化设计是将工程学考虑在内的，工程学知识在建筑设计中的应用可以使整体的设计方案更加的完整，可以优化建筑的性能，提供全新的综合策略。绿色公共建筑设计是一种新型的设计形式，应该多多思考复杂的分析模型，传统的设计方法和思路会严重影响设计的进程，不能够进行高效准确的设计。利用BIM技术可以提高设计的速度，对信息准确性的把握也可以加大，依靠以往的经验进行定性分析已经不在允许，BIM技术可以提供准确的数学逻辑帮助进行定量分析。

（三）节约能源及利用能源

在评价绿色公共建筑的标准中，涵盖有建筑材料使用比例的具体标准，计入施工环境是安全的，且不降低施工质量的情况下，就可保证建筑总体重量超过10%是可持续利用的标准。假如使用以往的手段与技术，是难以实现计算精度的显著提高，从而无法满足新时期绿色公共建筑的设计需求。假如能将BIM技术应用到绿色公共建筑设计过程中，就可使得上述问题迎刃而解。究其原因，是因为BIM技术具有十分强大的统计资料及信息数据的功能，在有限的时间内就可将建筑施工中需要的各种建材的数量精准计算出来，从而给工程建材配置提供了科学的指导，以促使公共建筑顺利通过绿色建筑评价工作。另一方面，BIM技术可将公共建筑的暖通、电气、给排水、结构等有机融合在一起，其具有解决设计中各种专业设计方案存在矛盾及检查管线敷设情况等的作用，所以可在有效避免施工过程中因各种冲突导致的返工及材料浪费等情况的发生，最终显著节约绿色公共建筑在各种建筑材料的用量。

（四）BIM技术在建筑结构设计中的难点

BIM技术是通过建立建筑数字结构模型，根据结构模型的数据信息反馈，实现数据的分析与处理。相关人员只需要根据最后得出的数据对设计方案和施工方案进行调整与优化即可，这样大大提高设计方案与施工方案的质量。BIM技术是通过建筑结构分析与施工方案统一的作用下进行的。利用该技术构建建筑模型时，为了有效提高建筑结构的安全性，必须保证模型空间数据物理模型与空间的真实性，这是保证设计方案的关键环节。需要注意的是建筑材料自身的性能以及负载等不同物理特性也会对建筑结构具有一定的影响，因此相关人员在进行数字模型构建时，不可变量的参数和参量会直接影响模型构建的质量与真实性。

四、结束语

综上所述，随着时代的发展和社会的进步，我国的城市化进程已经进入到了一个崭新的局面，居民对建筑工程的关注程度不断增加，近几年我国的建筑工程建设已经步入到了一个比较巅峰的时代，因此在快速发展的过程中难免会遇到诸多障碍，尤其是质量的问题，能够直接影响整个工程的安全性，建筑工程的安全性主要受到结构设计的影响，BIM技术的应用能够促进建筑结构设计质量和设计工作效率的提高，为建筑工程质量提供保证。

参考文献：

[1]徐博.基于BIM技术的铁路工程正向设计方法研究[J/OL].铁道标准设计，2018（04）[2017-12-21].

[2]李君永.建筑结构设计中BIM技术的应用实践分析与研究[J/OL].中国住宅设施：1-5[2017-12-21].