BIM建筑结构设计过程的研究与实现

宋宇宸

摘 要：BIM技术是当前建筑业新兴的一种能够保证多方信息交互、三维可视化以及构建化处理的技术。设计阶段作为体现建造者意图以及指导施工的进行的重要阶段，尤其需要通过BIM技术提高建筑结构设计的安全性和经济性。本文分析了BIM技术的基本特点以及BIM技术对建筑结构设计的影响，并在此基础上提出了BIM建筑结构设计的基本过程。

关键词：建筑信息模型;建筑结构;设计过程

随着我国科学技术的不断进步以及信息化技术的不断发展，计算机以及信息化技术已经不断进入到各行各业，对于建筑行业尤其如此。传统的建筑行业一直以来是一个粗放化的行业，生产效率低下。这首先是因为建筑行业的进行过程中涉及到了众多的参与人员，包括开发、设计、施工、监理等各个单位。同时建造过程周期长且环境复杂，加大了建筑业的发展难度。BIM技术的出现，为建筑业的有序发展，尤其是结构设计而言有着重要的意义。

一、 BIM技术对于结构设计的影响

（一） BIM技术的基本特性

Building information model（BIM）是当前建筑领域新兴的一种信息化、可视化、三维化以及集成化的技术，它是一种将建筑结构分解成不同的构件，并对它们赋予各类建筑信息的技术，同时能够借助相关BIM软件实现建筑的三维可视化预览，在施工之前真正对建筑的设计全貌进行了解。最后BIM技术能够支持多方参与人员之间的交互，从而能够更好地促进项目建设过程中的信息传递交流和保存修改，保证项目的顺利进行。

（二） BIM技术对建筑结构设计的改变

传统的建设项目在进行设计时往往是由设计师根据建设单位的需求先进行设计，施工单位再在设计单位完成之后，按照设计图纸进行项目现场的施工和材料的采购等工作。这样一来，所有建设参与者之间的信息是割裂开来的，信息的传递以及人员的交互效率都十分低下，只有在每个阶段的交界处，不同的参与者之间才会进行信息的交流和传递，然而这样的做法对于建筑的整体效果而言是十分不利的。

将BIM技术引入建筑设计中，能够通过交互式的系统以及数据集成平台，将不同参与方集成起来，同时将他们的信息统一通过信息平台来进行存储和管理。这样一来，在进行建筑的设计时，设计时能够同时参考到建造单位、施工单位以及供应商的所有信息和需求，能够更好地保证设计单位理解建设单位的意图，在设计过程中实时进行设计理念的反馈。同时能够将施工单位和供应单位更早地纳入建筑结构设计的考虑范围，从施工的需求以及材料选择、成本控制等各方面进行更好的设计。同时，由于BIM数据库的支持，所有的信息都存储在同一个平台，统一修改和反馈，这样能够保证所有人员得到的信息都是一致的，大大提高了信息的传递效率，减少信息耗散。

此外由于BIM技术是一种三维化、可视化的技术，能够更好地辅助建筑的结构设计，通过赋予构件三维信息，更好地对建筑的结构可靠性和美观性进行分析。BIM技术拥有的参数化设计技术，能够将传统CAD中的点线面转化为梁板柱等结构构件，这样一来能够大大提高建筑结构设计的效率。在设计完成后，通过三维可视化技术能够更好地对设计进行复核，检查设计中存在的碰撞，结构不可靠等问题，保证建筑结构设计的有效性。

二、基于BIM的建筑结构设计的流程

BIM对于建筑结构的设计流程，有了一定的改变。传统的设计流程是利用 PKPM等有限元结构分析软件进行结构建模、整体空间受力和变形分析及截面设计，然后利用二维CAD等绘图软件来绘制传统的施工图文档。这样的方式需要在CAD中通过点线面的形式，对整个建筑的结构进行设计，且表达方式为二维。这对于设计人员的空间复核，以及施工人员对于设计图纸的理解都有一定的障碍。

基于BIM技术的建筑结构设计流程是建筑设计人员进行设计，结构设计人员进行计算，而软件可以自动生成施工图以及三维预览。然而由于目前技术的限制以及人员转换的困难，BIM技术在结构设计中的应用只能首先从现有的软件出发并通过分阶段步骤来进行。

当前基于BIM 的结构设计首先是结构设计人员对于建筑结构模型的设计到结构计算，从而确定建筑结构的方案。然后生成模板图，修改后自动更新结构模型，再经过计算，自动生成施工图。施工图最后倒入到Revit软件中，对其进行碰撞检查。

到后期发展完善了以后，则能够实现多个软件之间的交互。这样就能够让设计师直接在Revit软件中进行建筑的设计，并通过三维模拟和碰撞检查对其进行分析，并通过不断的完善和修改对结构的布置进行初步的选择。在初步的结构设计完成后，则可以将这一建筑模型导入到有限元软件中，对结构构件的安全性和稳定性等各方面进行测算和分析。在不断的进行结构设计的调整后，确定出符合要求的结构设计模型。最后通过专业的BIM软件对结构设计的结果进行輸出，自动生成施工图用以指导建设项目的施工。

值得注意的是，在进行结构设计的过程中，并不是只有设计单位一方在进行，而是综合了建设单位、施工单位以及供应商等多个单位的交互。在进行建筑结构设计过程中的所有设计信息的变化，都能够传递到其他参与单位，并接受其他单位的反馈。这样一来，设计单位能够更好地明确建设单位的开发意图，同时也能更好地兼顾到施工单位的现场施工需求。同时，能够在设计阶段就考虑到不同结构材料的配置以及成本问题，全方位的进行建筑结构设计。

三、结语

BIM技术的出现无疑将给建筑行业带来一场大的革新，基于BIM的建筑结构设计能够通过三维可视化以及构建集的方式，更好地提高设计的效率，同时也能更好地对建筑施工进行指导与反馈。然而其并不是一个简单的一蹴而就的工作，各设计单位应该积极进行BIM技术的推广与应用，在设计过程中通过不断的创新与实践，更好地将BIM技术运用到建筑结构设计工作中，提高建筑设计的效率。

参考文献：

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