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【摘要】

近年來，建筑工程行業快速的發展，許多先進技術在建筑結構設計中得到了廣泛的應用。其中，BIM因其獨特的性能，在建筑結構設計中廣泛應用，能夠極大的提高建筑結構設計的質量以及效率。本文將探析建筑結構設計中BIM技術的應用。

【關鍵詞】

建筑；結構；設計；BIM技術；應用

1引言

社會經濟快速發展，帶動科學技術不斷的進步，這就引導了現代建筑行業的發展，各種新型技術和設施不斷應用在建筑行業中，計算機網絡技術越來越廣泛應用到我國的建筑行業中，BIM技術就是其中一種。BIM技術在建筑結構設計中的應用，能夠很好的保證建筑結構符合施工要求。

2BIM基本概念及和應用意義

2.1BIM的基本概念

BIM指建筑信息模型，這項技術是隨著我國建筑行業近些年的發展而發展的一種數字化的技術，如圖1所示即為建筑結構設計中BIM模型的構建示意圖。BIM技術一方面將工程建設帶入了三維時代，另一方面通過數字化技術的應用，能夠為成為工程建設的信息庫，在建設信息庫的過程中需詳細的描述建筑專業化的信息，并且包含非構件對象（例如空間、運動行為）的狀態信息。

2.2BIM技術在建筑結構設計中的應用意義

2.2.1優化設計流程，方便管理

當前，傳統建筑結構施工圖設計所采取的二維圖紙方式存在較多問題，設計流程復雜：①相關設計人員需要結合實際施工情況設計模型并且分析建筑結構，依據結構設計軟件實現構建設計以及內力分析；②將計算得出的結果提交給相關設計人員，并且對建筑設計模型進行調整，直至滿足建筑設計需求；③需要根據結構設計進行施工圖紙的繪制，由于目前的CAD技術取得了長足的發展，能夠利用圖層識別技術，進行構件定位以及自動導入軸網等少量信息，但是大量信息還無法兼顧，在繪制建筑結構施工圖的過程中，盡管CAD軟件能夠具備一定的二維圖自動生成功能，但是并沒有關聯性、完整性的信息，還不能夠確保信息一致。與傳統的建筑結構設計相比，建筑結構設計最大的優點在于以下幾方面：工程設計中能夠具備完整的信息模型，能實現圖檔與模型的自動更新以及關聯，并且實現相關軟件之間的信息轉換。①通過BIM設計軟件建立BIM模型，然后將BIM設計模型導出成為IFC文件，并且采用BIM模型集成與提取平臺，對建筑設計模型的結構構件信息加以提取，從而得到建筑結構施工圖設計BIM模型。除此之外，還需借助BIM模型的提取，形成建筑結構設計的幾何模型，通過BIM模型中的補充荷載對建設結構的合理性進行分析，同時反饋建筑結構模型的狀態，根據需要進行模型數據的調整。②將建筑模型與設計結果形成的BIM模型有機結合在一起，完成完整的BIM模型。③在建筑結構設計過程中，采用BIM模型進行管理，從而幫助結構設計更具可靠性，為工程后期施工奠定基礎。

2.2.2構建結構模型以便更直觀的進行結構設計

一般情況下，BIM技術在建筑結構設計的應用能夠更加直觀的表現設計理念，其不僅是最基本的結構物理模型，也包括管理信息、關聯信息、屬性信息等，在結構物理模型信息中，包括約束信息、軸網信息、截面信息、節點信息以及構件信息等，屬性信息中包括設計結果信息、材料信息以及荷載信息等，關聯信息包括屬性與模型關聯、視圖與模型關聯以及構件之間關聯等，管理信息中包括用戶權限信息、模型版本信息以及模型所有者信息等。

3建筑結構設計中BIM技術的應用流程

3.1構建整體結構模型

在建筑結構設計中應用BIM技術，能夠構建完善的建筑整體結構模型，幫助建筑結構中的梁、板、柱、樓梯以及基礎等構件得以充分的描述。以墻體結構構件為例：①定義建筑實體；②利用集合關聯實體進行樓層實體和建筑實體的關聯；③進行墻體實體的定義，并且利用空間結構關聯實體完成樓層實體與墻體實體的關聯。

3.2構建部分結構模型

BIM模型中有建造信息、力學性能、成本、材料、幾何等多種屬性，目前的IFC模型能夠滿足大部分模型構件的屬性，以下以墻體為例進行定義關聯關系，在IFC模型中定義構件的多層材料。墻體主要由內墻面磚、結構層、隔熱層、外墻面磚四部分組成：①要對材料屬性進行定義；②利用材料層集合使用實體、材料層集合實體、材料分層實體等進行材料模型的定義；③利用材料關聯實體進行墻體材料與墻體的關聯。

3.3構建關聯性結構模型

在建筑結構設計中，必須要注重各個個體之間的關聯性，BIM模型的構建可將建筑對稱性關聯與非對稱性關聯進行準確/直觀的反應。①非對稱性關聯通常指兩實體存在主從關系，依據修改主實體改變實體，而且不會對主實體的本質予以改變，以洞口和墻體為例，其中洞口依存墻體實體，刪除墻體也會刪除洞口，但是刪除洞口卻不會刪除墻體，僅僅斷開二者之間的關聯關系，利用洞口關聯實體從而進行洞口實體與墻體實體關聯的建立。②對稱性關聯通常指兩實體存在對等關系，任何實體的改變都會影響另一實體的改變，比如柱、梁關聯，梁實體與柱實體利用構件結構實現關聯，調整梁實體時，與其關聯的柱實體也會隨之發生相應的調整，從而修改柱的關聯，反而言之亦是如此。

4建筑結構設計中BIM技術實現系統

要想構建完善的BIM模型，還需借助AutoCAD二次開發與VisualStudio．Net設計平臺，從而實現BIM建筑結構施工圖的設計，進行作圖時不僅要達到規范要求，還要表現設計特點，智能化系統才可以更好的仿效工程師制作施工圖紙的過程，歸納工程設計人員的制圖思維和繪圖流程，產生專業工程師繪圖程序，將錄入設計模型轉化成墻、柱、梁和板施工圖的統一數學模型信息。繪制的施工圖模型在AutoCAD上能夠依據不同制圖過程來反映施工圖，模型在描繪施工圖方面非常完善，能夠開放選用，實現每個工程師的特點，并且能符合施工圖顯示方式的改變。BIM技術在建筑結構設計中的應用主要包括應用層、模型層、接口層、數據層（具體結構如圖2）。其中，數據層是系統數據的主要來源，主要包括IFC文件信息、圖檔管理信息、設計規則信息、BIM模型信息以及系統信息，接口層是實現BIM模型物理儲存數據的接口，BIM模型的提取可以依據IFC訪問接口實現，除此之外，BIM數據庫到內存BIM模型的映射過程可以通過BIM模型訪問接口實現，模型層是BIM系統核心，根據BIM模型的作用滿足實際結構施工設計的標準，應用層是BIM的各項應用，不僅能實現施工圖設計，還能夠進行設計模型與圖檔、算量統計、規范校驗設計結果、檢查三維模型等功能。

5結束語

BIM技術的發展，在我國建筑行業引起重大的波動，對我國目前的建筑行業所存在的問題有重要的意義。在建筑結構設計中BIM技術的應用過程中，還需不斷努力，做好人才培養，加強技術革新，為我國未來長效住宅領域做好堅實的基礎，實現從業人員的不斷探索和創新。

參考文獻

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作者：陳琦 單位：長沙市建筑設計院有限責任公司