建筑结构设计中BIM技术的应用管窥

庄彦春

建筑结构设计中BIM技术的应用管窥

庄彦春

（北京华茂中天建筑设计研究院，甘肃兰州730000）

随着社会经济的不断发展和科学技术的不断进步，人们的生产和生活都已经离不开现代信息技术，它已然被应用于各个不同的领域，建筑行业也不例外。建筑工程的特点是施工工期长、影响因素既多又广，且规模相对较大，在整个建筑工程的施工过程中，建筑结构的设计起着至关重要的作用，只有建筑结构设计既科学又合理，才能确保建筑工程的质量达到预期的标准，才能保证建筑的安全、稳定性能。为了进一步提高建筑结构的设计质量，BIM技术逐渐被人们认可并采用，将BIM技术应用到建筑结构设计中不仅可以提高建筑设计的安全性、可靠性和舒适性，并且对整个建筑工程项目来说也更加经济，完工也更加迅速。

建筑；结构设计；BIM技术

近年来，我国社会经济和科学技术都取得了很大的进步，BIM技术也在不断地完善，在工程界的应用也越来越广泛。BIM技术在国内之所以被推广到各个领域，是因为BIM技术在运用过程中可以使得不同专业、不同部门之间实现数据共享，在建筑结构的设计过程中，保证了工程师、建筑师、设计人员等有关人员可以共同分享和使用同一个数字设计信息，这对于建筑结构设计来说非常关键。通过可视化数字模型，BIM技术可以协助相关人员对建筑结构进行模拟和分析，这样不仅能够提高建筑工程的施工效率，对提高建筑工程结构设计质量也将起到十分重要的作用。

1BIM技术的特点

BIM技术简单来说是一种施工方法，它是通过数字模型对建筑结构的设计、施工等进行管理，它具有信息集成、协同设计、工作传递等特点。

1.1信息集成

BIM技术具有信息集成的特点，主要体现在设计信息集成和设计过程集成这两个方面，作为整个建筑工程中唯一的信息模型，建筑信息模型要完成很多专业的信息设计，因此，BIM技术的信息集成特点非常明显。通过BIM技术信息集成的特点，为所有专业设计提供了平台来进行建筑结构的设计工作，使得整个建筑结构设计过程实现集成化。建立由计算机三维模型组成的数据库是整个建筑信息模型的核心，数据库包括很多信息，主要信息为建筑结构的几何尺寸、空间信息、需要的施工材料等，相关人员可以通过数据库查找到自己需要的各种信息，与传统的CAD技术相比，局限性更小，更有利于建筑结构的设计。

1.2协同设计

BIM技术为整个参与建筑工程的相关人员提供了一个全新的设计平台，通过这个平台，设计人员、施工人员、业主可以建立良好的沟通，根据需求，提供信息。另外，BIM技术还可以通过判断不同专业的设计原则，自动检测建筑构件之间的相互影响，对提高设计人员之间的沟通效率有非常大的帮助，而且还节约了设计时间。

1.3工作传递

BIM技术还有一个重要的特点就是能够将各种工作数据有机地关联到一起。举个简单的例子，如果设计师对某项内容进行了修改，BIM系统便立即将修改的信息传达到有影响的结构中，在此过程中，无需设计师更改连接或图纸。与此同时，BIM技术还具有模拟施工的功能，大大节约了设计师的设计时间，进一步提高了设计效率。

2BIM技术在建筑结构设计中的具体应用

2.1BIM技术在建筑结构设计中的可视化

BIM技术是以三维模型技术为基础，真实地展示建筑构件的新兴技术，它被广泛应用于现代建筑工程领域。在传统的建筑结构设计中，CAD软件无法将建筑结构的详细信息提供给用户，而与传统的CAD技术相比，BIM技术在建筑设计阶段便可以实现三维实体模型的构建，从而为用户对建筑结构的认识和了解提供更为直观的角度。很多大型的建筑工程结构设计采用BIM可视化技术进行动态的演示，帮助用户更深入地了解建筑结构的尺寸、相符度等各项参数，确保设计单位选择的设计方案是最优的，符合用户的需求和时代的发展。在观测的过程中，还可以及时地发现建筑结构中存在的设计漏洞，对提高建筑结构的设计质量有非常重要的意义。

2.2BIM技术在建筑结构参数设计中的具体应用

在建筑结构信息模型中有一个数据库，这个数据库包含了所有的设计信息，且所有建筑结构设计参数都是相互关联的，设计人员可以通过查找数据库中的数据信息来构建建筑结构的形体，并且在设计的过程中约束不同的设计参数，确保BIM系统能够及时有效地对数据库进行更新和维护。BIM技术之所以被广泛应用于建筑结构的设计中，是因为它能够输出高质量、高安全性、高可靠性的设计信息，对数字化工作的开展有极大的帮助。

2.3BIM技术在钢结构建模中的具体应用

对于一个大跨度建筑物来说，钢结构是其主要的结构形式，钢结构在建模的过程中需要面对多个方面的难点，主要体现在结构链接、加强件布置等方面。钢结构在设计过程中会涉及到多种连接形式，包括梁柱连接、梁梁铰接、梁梁刚接等，因此，在设计中需要以梁的高度为依据，设计出各个连接件并将其参数化。在BIM系统中数据是共享的，设计人员可以通过控制螺栓的数量和间距使得新的连接件得以形成，而设计人员在设计加强件和连接件时，也只需要画出加强件和连接件的大样，在钢结构的施工过程中施工人员通过对大样进行参考，再找出相应的位置就可以顺利地进行施工，进一步提高设计效率和施工效率。

2.4BIM技术在建筑结构设计中的应用实例

作为城市运动会的主赛场，某城市的体育中心需要被建设成特大型体育场馆，该建筑在设计施工过程中遇到了三大难点，其一是钢罩棚网架结构不分主次杆件；其二是由于网架结构是弯扭的，因此，在安装吊装单元网架时需要附加弯矩；其三是由于该建筑属于特大型建筑物，它需要更多的铸钢节点、网格单元和使用设备。面对这三大难点，BIM技术给予了施工人员极大帮助，BIM技术本身具有仿真施工模拟的功能，通过仿真施工模拟，施工人员可以准确有序地安排建筑施工，有效控制各个作业区的工序搭接，大大提高了施工人员的施工效率，使得施工任务快速高效地完成。

3　BIM技术在建筑结构设计中的难点

在应用BIM技术时，建筑结构设计人员首先应该考虑模型空间的真实性，还要重点关注BIM系统中的物理模型是否能够自动生成施工图纸，其原因是BIM技术的设计方式是通过结构分析软件将建筑结构模型进行一系列的分析计算，计算完成后将设计信息反馈出来，与此同时形成动态的施工图纸和建筑模型。建筑结构的安全性能是设计人员在设计过程中首要关注的重点，影响建筑结构安全的因素有很多，因此，设计人员在利用BIM模型进行分析时需要面对的参数是非常复杂的。另外，BIM模型从理论上是可以实现BIM物理模型、结构分析模型、施工图文档双向无缝连接的，但在实际的运用过程中，只能在建筑构件简单的情况下才能真正地实现双向无缝连接，一旦建筑结构构件复杂就会导致大量数据丢失，无法达到预期的效果。因此，设计人员在应用BIM技术进行建筑结构设计时，应该高度关注这一问题，以便于通过BIM技术的不断研究和改进，使物理模型和结构分析模型之间实现双向无缝连接。

4　结束语

随着经济的快速发展，人们对建筑要求越来越高，为了适应时代的发展，满足人们对现代建筑生命周期长、建设周期短的要求，传统的CAD技术已然无法满足建筑工程的需求，建筑行业急需新兴技参考文献：

术的应用，而BIM技术具有信息集成、协同设计、工作传递等显著特点，且在帮助企业降低设计、生产等环节的成本投入方面也有很大的优势，势必会被设计人员青睐，广泛应用于建筑结构设计中。另外，在现代建筑工程中，BIM技术在提高建筑结构设计质量和施工效率方面也发挥着至关重要的作用。

［1］董济豪.探析建筑结构设计中BIM技术的应用［J］.江西建材，2014（16）：645-646.

［2］李轼，王科亮，刘媛，等.探析建筑结构设计中BIM技术的应用［J］.江西建材，2015（3）：121-122.

［3］刘海云，闫卫金.探析建筑结构设计中BIM技术的应用［J］.中国新技术新产品，2014（17）：374-375.

TU201.5；TU17

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.09.023

2016-6-14

庄彦春（1983-），男，汉族，甘肃兰州人，大学本科，工程师，主要从事结构设计工作。