建筑结构设计BIM技术的应用

1引言

当前建筑工程中建筑形式、规模及数量日益增多，专业间如工程师、建筑师、设计人员及业主等面临着高效沟通及信息共享问题，新型的BIM技术可以实现不同专业、不同部门之间的数据共享，方便优化工作结构，提高设计质量。

2BIM技术的概述

2.1BIM技术的概念

BIM即建筑信息模型，是一种全新的信息化管理技术，其根据建筑工程项目中的各种相关信息建立工程数据模型，用于建筑工程项目的设计、施工及维护等管理过程，实现建筑工程过程的信息化和数字化。

2.2BIM技术的特点

（1）BIM具有信息集成的特点。BIM为建筑信息模型，是整个建筑工程详细数据信息的数据库，包括设计过程和设计信息。通过BIM，建筑的外观、构件，建筑施工材料、尺寸等任何信息均可被迅速精准地找到。传统设计在查找对比图纸上有着明显劣势，在修改图纸上更是工作繁重。BIM技术具有信息集成功能，数据之间相互关联，在实际施工过程中如果出现问题需要对原设计稿进行调整，工作人员只需对单项进行修改便可生成最新的数据信息模型，工作效率大大提高，数据信息实时可靠。

（2）BIM能够实现协同设计。建筑信息模型为设计人员、工程师、建筑师及业主提供了一个实时数据共享平台。业主的需求、实际施工过程中遇到的问题均可在此平台得到及时解决。同时BIM技术能够自动检测建筑构件间的相互作用和影响，支持同类数据的导入与组合，并根据参数设置给出合理的模型方式。相较于传统各自为主的设计流程，BIM技术解决了不同专业、不同部门交流困难，无法协同工作的困境，有效降低了建筑企业的经营成本，提高了建筑企业的质量管理工作和安全管理工作水平，对推动我国建筑工程行业健康持续发展意义重大。

3BIM技术在建筑结构设计中的应用

3.1可视化建筑结构设计

传统建筑结构设计使用CAD软件进行二维绘图，平面化建筑结构，各设计图之间存有割裂，而不同专业、不同部门之间又存在着专业知识差异，传统设计很难将建筑结构的详细信息展示给不同用户，如此可能影响最终设计的精确性。BIM技术可以利用三维模型技术将建筑结构的详细信息展现出来，并进行动态演示，用户可以直观地观测到建筑结构的所有细节，这对及时发现建筑结构设计中的质量或设计缺陷，或从构件契合等设计中获得启发，提高建筑结构的设计质量具有很大帮助。

3.2BIM技术应用于建筑结构参数设计

建筑信息模型包含建筑结构的所有设计信息，其中建筑结构设计参数相互关联。在建筑结构设计过程中通过对不同参数进行约束，确保设计人员在对建筑结构形体构建时的设计过程和设计信息数据得到及时更新。BIM技术在建筑结构设计中设置的参数在保证设计过程高质量完成的同时，也能为其他工程提供相关参考。

3.3BIM技术用于建筑空间规划

建筑基地的地形分析是建筑结构设计的首要步骤，尤其针对复杂地形，空间规划极为重要。利用BIM技术可对建筑基地进行空间分析及模拟，分析要素包括地质环境、水文状况、坡向、斜率等，并可运用BIM技术初步探索建在复杂地形上的建筑物的可行性和效果，为设计人员提供借鉴。采用BIM技术的可视化分析功能可将建筑物的空间规划以3D立体形式呈现出来，并通过相应模型的建立实现规划可视度分析、室内视野分析以及周围道路可视分析等，再综合各影响因素便可逐步优化空间规划模型，保证建筑结构设计的科学性、合理性。

3.4BIM技术应用于钢结构建模

建筑工程不断发展，建筑设计更加自由开放，空间大、跨度大趋势明显，钢结构作为大跨度建筑物的主要结构形式应用越来越广泛。钢结构设计涉及梁柱连接、梁梁铰接及梁梁刚接等连接形式，建筑施工时面临结构连接及加强件布置等难点。BIM技术可以对各个连接件进行专项设计并将其参数化，其信息集成和协同工作的特点可以实现参数共享，从而控制螺栓数量和间距。若参数在实地施工过程需要进行调整，只需对单项更改便可形成新的连接。BIM技术的应用使得设计人员在结构设计、加强件布置的过程中仅需绘画出结构的大样，施工人员便可参考设计准确找到加强件及连接件的位置，大大提高了施工效率，避免了钢结构应用中的薄弱环节。

4BIM技术在结构设计上的难点

4.1缺少标准体系

BIM技术源于美国，本土化程度不高，该技术无论对设计人员的专业素养、软件应用的学习以及所使用的硬件设备要求均比较高。我国还处于BIM技术应用的探索阶段，没有相应的技术使用标准和规范，信息传递受碍，数据共享缺乏标准体系的规范及协调，严重的可能导致出现知识产权受侵犯等法律问题。

4.2BIM技术推广困难

①BIM技术在使用上成本过高，它需要高配置硬件、安全性及稳定性高的存储设备，BIM技术非本土，运用该技术面临着高额的软件购买、软件更新等成本，同时建筑结构设计企业还需花重金培训专业人员。②BIM技术具体操作上难度大。建筑结构设计人员在使用BIM技术时要考虑建筑模型空间态上的真实性，同时要充分考虑模型自动生成的施工图纸的可实施性。因为BIM系统的运作流程是将建筑结构设计模型发送到结构分析软件，结构分析软件通过内设算法再将建筑结构的设计信息反馈出来，这就要求设计人员深谙BIM技术的原理并能因时因地灵活运用。③BIM技术需紧密结合实际施工条件。建筑信息模型本质上是集物理模型、建筑结构分析模型和施工设计图等的数据模型，不同建筑施工材料有其特有力学特征，其荷载、荷载组合及单元截面特性复杂多样，BIM技术必须紧密结合实际施工条件才能保证物理模型与建筑结构分析模型的无缝对接。如果建筑构件的整体设计达不到相关规范或设计要求或建筑结构构件高度复杂，其在建筑施工过程中会导致施工困境的产生。

5结语

综上所述，BIM技术取代传统建筑结构设计方式是建筑领域快速健康持续发展的趋势要求。BIM技术集成建筑结构设计的全部信息，支持不同专业、不同部门之间进行数据共享，实现了协同工作，为建筑企业降低建筑成本，高效完成建筑工程项目提供很大帮助。但BIM技术在应用中还存在很多难点，这需要国家和企业协同共进，推动BIM技术的普及及运用，促进建筑设计行业稳健发展，实现经济效益和社会效益。

参考文献

[1]李轼，王科亮，刘媛.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].江西建材，2015，14（3）：34.

[2]王艳艳.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2015，14（30）：15.

[3]刘靖，朱平.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].价值工程，2017，36（7）：162~163.

[4]董济豪.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].江西建材，2014，14（16）：15.

[5]余义泽.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].建材发展导向：上，2016，14（21）：191~192.