基于BIM技术的建筑工程结构设计中的应用分析

张利伟（新乡学院 土木工程与建筑学院,河南 新乡 453003）

基于BIM技术的建筑工程结构设计中的应用分析

张利伟
（新乡学院 土木工程与建筑学院,河南 新乡 453003）

BIM技术的应用是加快中国建筑业变革、快速发展的一个过程，继1993年的第一次建筑设计革命后的第二次建筑业产业革命。首先对BIM技术进行阐述，然后详细分析了在建筑结构设计中BIM技术的应用,指出了在结构设计应用中遇到的问题。

BIM；结构设计；革命；建模

随着BIM技术的快速发展和完善，BIM技术在工程领域应用也越来越广泛。BIM技术能够实现不同专业的数据共享，通过共享数据，建立模型和分析，进而更加有效的完成工程任务，采用BIM技术可以有效的提高结构设计的质量。毋庸置疑，建筑信息模型（ Building Information Modeling，BIM） 将是未来建筑信息技术发展的主流。在建筑的全寿命周期，BIM 技术应用贯穿始终，相当于建筑的“基因”。而整个建筑工程实现过程的关键环节是勘察设计阶段，探究 BIM 技术对结构设计的应用情况是十分必要的。

1 BIM技术概况

在建筑工程项目中，由于工程设计的信息是多方面的，并且很多信息是动态的，如果能够及时收集这些信息，并能够合理利用，那么将对建筑工程的推进会起到有效的推动作用。 BIM技术就能够满足以上这些要求，这项技术也称为建筑业的第二次革命。BIM技术主要是通过数字模型进行建筑结构的设计、施工、管理的一种先进方法，其特征是主要是：信息集成化、信息传递性、协同设计。

（1）信息集成化。BIM技术的集成化主要包括设计过程的集成化和设计信息的集成化。

（2）信息传递性。具有传递性是BIM技术独有的特点。在实际工作中，程序中如果修改了某项数据后，BIM系统会自动将修改的部分传递给影响的图元。

（3）协同设计。BIM技术搭建了联系设计、施工、建设方之间的桥梁，并为工程的推进提供了大量的动态数据。

2 BIM在结构设计中的应用

BIM技术在建筑工程结构设计过程中，其应用与传统技术有真重大的区别，其重要的应用体现在以下几个方面。

2.1 模型建立

BIM技术可以有效的将结构的三维实体模型用真实的构件表示出来，对比传统的设计技术，突破了CAD技术进行施工图绘制时，只能表示平面信息的瓶颈，BIM技术可以利用直观的建筑结构构件表示整体结构以及各构件之间的关系。在实际结构设计中，利用BIM技术，可以通过可视化技术，通过对建筑结构的动态变化，对结构构件进行设计，进而设计出一个合理的结构设计方案。通过BIM技术，也可以迅速发现在设计过程中出现的问题，及时修改设计方案，最终提高设计质量。

2.2 参数化设计

在BIM系统中，整个建筑结构的所有信息都在一个数据库，并且这个数据库是共享的，参与设计的各方都可以共享这些数据。方案设计和 初步设计对施工图设计影响较大，造成了结构工程师将大量的精力都投入到了建筑工程项目并不是最重要的阶段。BIM的参数化设计就解决了整个问题。BIM技术采用了参数化的三维实体模型设计结构单元，将之前的点、线、面等元素替换为梁、柱等构件，大量使用的构件被定义为族，族中参数包括了几何信息、材料信息、逻辑信息等非几何信息。

2.3 设计过程优化

与传统的设计过程相比，BIM技术在设计流程上进行了优化。BIM技术的结构设计流程为：BIM数据库中导出建筑几何信息→结构设计师设计结构方案→对结构方案进行优化，初步确定结构选型和布置→建立初步分析模型→导入结构有限元软件进行分析，完成截面设计→各专业分析评估结构模型，输入BIM数据库并绘制施工图。

3 BIM在结构设计应用中的难点

BIM技术在应用过程中，也存在一些难点，遇到了一些问题，这些在一定程度上影响了BIM技术的广泛应用，这些难点主要包括以下几个方面。

（1）缺乏标准体系。由于BIM技术目前还处于探索阶段，国家和地区相应的各种规范和标准还没有出台，处于前期调研、或正在制定过程中。因为BIM技术需要信息的传递，所以BIM相关的规范和标准与软件的协调性是一个十分关键的问题。

（2）法律责任问题。主要体现在：BIM技术在使用过程中的合法性和有效性；参数进行传递，涉及到产权和责任问题；建立模型与传统技术内容的一致性；BIM各方的修改权限。

（3）应用和交付问题。不同设计阶段，BIM技术设计的深度也不同，设计标准也不同。参与设计的各方与传统技术相比，分工和内容也不同。

（4）BIM技术的缺点。由于BIM技术处于前期推广阶段，还存在以下几个方面的问题：软件主要是国外软件，本土话程度不高；软件对应用人员的专业素质和硬件设备要求较高；软件各个模块之间连接不完善，数据共享、数据传递程度较低，BIM技术的数据信息的传递成都有待进一步提高。

（5）使用成本过高。由于对使用人员素质和硬件设备要求较高，所以需要投入一定的资金对专业人员进行培训，购置高配置设备，进行软件更新。

（6）BIM技术存档问题。由于目前没有具体存档标准，加之存档对硬件的配置要求较高，需要进一步提高硬件的配置，增加使用成本。所以，BIM技术的文档存储问题亟待解决。

4 结语

BIM技术的快速发展和普及，必将引起结构设计的一次重大变革。目前的结构设计流程将被改变，许多在结构设计过程中遇到的问题将会得到解决。由于BIM技术在应用过程中遇到了以上问题，但是这些问题会逐渐解决，推动BIM技术的广泛应用。结构设计人员也要加强专业素质的提高，增强综合能力，熟悉掌握BIM技术，在保证建筑结构设计质量的前提下，快速二高效的完成建筑工程设计任务，从而保证建筑结构的质量。

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张利伟（1983-），男，河南新乡人，研究生，助教，研究方向：结构工程。