BIM技术在建筑结构设计中的应用研究

刘建烽

摘要：随着我国经济的发展和建筑行业的发展，我國的建筑业在经济活动中占到越来越大的比重，对国民经济的发展做出重要的贡献。但是随着人们生活质量的提高，人们对建筑安全的要求也更高了，建筑的结构设计也越来越受到人们的关注。建筑的结构设计的质量和合规性决定了建筑使用的安全和寿命，对居民的人身财产安全有着重要的影响。目前在建筑结构设计中最常用的是BIM技术，本文就从BIM技术的相关技术应用出发，探讨其在建筑结构设计中的应用。

关键词：BIM技术；建筑结构设计；应用

建筑的结构设计是建筑设计的基础，建筑结构设计的不同对建筑的结构质量和安全性有着不同的体现，所以在建筑设计中，结构设计是其核心。我国的经济发展速度快，建筑行业的发展速度也很快，但是建筑业发展的时间还是很短的，所以在建筑结构设计的相关理论和实践方面都存在很多的问题，加上社会的发展给建筑设计提出了更高的要求和更加复杂的工作内容，使得我国的建筑结构设计方面出现瓶颈，给我国的建筑行业发展带来很大的不便，因此我国引进了BIM技术，为我国的建筑设计工作提供了极大的便利，有效的提高了建筑设计的质量和效率。

1、BIM技术概述

1.1BIM技术的内涵

BIM（Building Information Modeling）是指建筑信息化模型或者建筑数字化模型，是一种创新的结构设计、施工和管理方法，是21世纪出现的新概念，是信息技术发展到一定的阶段后对建筑产业必然影响的产物。BIM技术是基于三维数字技术，通过特定的工具软件将建筑内的全部结构和系统进行参数数据的反映，对这些信息进行汇总，直观地以三维可视化的技术和形式对建筑的结构进行设计和修改，然后将修改确定过后的结构方案应用于建筑的建造施工和管理，极大提高了建筑设计的质量和效率。BIM技术的核心是将建筑结构设计的相关数据汇总进数据库，由计算机的三维模型将数据中的信息数据进行直观的反映，可以显示出建筑的动态变化，从而对建筑的结构设计的方案进行及时的调整，从而提高建筑结构设计的效率，提高设计的质量。

1.2BIM技术的特点

1.2.1可视化

可视化是建筑设计中极为重要的特点，在建筑设计中起到重要的作用，最普遍的就是建筑图纸的绘制，建筑的设计人员在进行设计时，想要知道设计的效果就要把设计方案画出来，不能只是进行凭空想象；而在建筑进行施工时，建筑图纸更是必不可少的，还要将设计方案中各个结构参数进行详细的标注。在进行建筑结构设计时，由于结构比较复杂，所以在进行建筑结构设计时的绘制工作也就比较复杂，难以对设计方案进行及时的呈现，但是BIM技术能够轻松做到。BIM技术能够通过三维立体实物图的形式将以前的简单线条设计方案立体呈现在人们的面前，在以前建筑结构的设计图都是专业团队用线条进行绘制而成的，只是简单的线条信息，但是BIM技术呈现出来的立体图则是由构件的信息自动生成的，能够表现出各个构件之间的互动性和反馈性，并达到可视化的效果，这样在建筑的结构设计时就能够保证设计的合理性，使得整个建筑的施工和管理也变得可视。

1.2.2協调性

在建筑行业中协调性是极为重要的，因为在整个建筑的设计施工到管理是要多方面进行协调合作才能完成的，在建筑的建设过程中一旦出现问题也要各方面进行协商解决，寻找解决的方案，从而保证工程建设的质量。在工程的建设过程中经常会出现某个设计的施工过程中由于各方没有进行协商和讨论，导致在施工中出现冲突和专业碰撞，这些问题严重影响了工程建设的进度和效率。在协调性方面，BIM技术有着极大的优势，在普通施工中，上述的情况都是在问题发生之后才能够进行解决，但是BIM技术却能够在情况发生之前对可能出现的问题进行预测分析，通过构建建筑的模型，将建筑中各个位置和系统的信息参数明确的标示出来，生成具体的协调数据信息，从而加大的避免了建筑施工过程中的专业碰撞问题。

1.2.3模拟性

BIM技术的模拟性除了能够模拟建筑物的模型，还能够根据现实世界中的各种条件对对设计中各个项目进行具体的模拟，比如模拟自然界中的光照、电气系统、节能和紧急疏散等情况，通过BIM技术中的各项技术和设备对施工方案和成本进行控制，而且还能够对各种突发的状况进行模拟，对建筑的功能和结构进行全面的设计。

1.2.4优化性

BIM技术在建筑的设计、施工和管理中的优化工作发挥了极大的作用，BIM技术通过应用用几何、物理等相关的专业知识构建建筑的结构模型，反映出结构中的实准确信息内容，给建筑结构设计方案的优化提供了保障。

1.2.5可出图性

BIM技术在对建筑的结构设计时反映出建筑的结构和构件，通过对建筑设计方案的展示、模拟和优化，为业主提供综合管线图、综合结构留洞图和碰撞检查侦错报告及改进建议。

2、BIM技术在建筑结构设计中的应用流程

2.1构建整体结构模型

在对建筑的结构进行设计时，首先要对建筑的整体结构建立一个模型，为建筑模型中的各个部件和结构的模型建立和详细描述提供基础的框架，在此基础上进行建筑结构设计模型的具体拓展和丰富。

2.2构建部分结构模型

在BIM模型中，主要包括建造信息、材料、成本、力学性能、几何等多种属性，在对建筑的结构模型构建中，在做好整体模型的构建，对构件做好定义之后，再对构件进行详细、具体的模型构建，对材料的属性、构件的结构、分层等进行详细的分析和定义，然后利用材料关联实体进行构件之间的联系。

2.3构建关联性结构模型

在对建筑的结构进行设计时要注意对建筑中各个构件之间关联性的构建，通过BIM技术对建筑结构中的各个部分的联系进行直观的反映，建筑结构中构件的联系一般分为对称性和非对称性两种。非对称性的关联是指两者之间存在主从关联，两个构件之间的联系不是相互的，比如说墙体和洞口之间的联系，洞口依托墙体存在，墙体不存在则洞口不存在，但是洞口的存在与否对墙体是没有影响的，二者之间的联系是可以断开的。但是对称性的关联是指二者之间存在对等的联系，一方发生改变也会造成另一方随之发生改变，比如建筑结构中的各个支撑结构，某一处发生改变，则与之相对的另一个结构也会发生变化。

3、BIM技术在建筑结构设计中的应用

3.1场地分析

将BIM技术与地理信息技术相结合，可以对建筑的施工场地的现场情况和建筑物空间等进行建模，构建相关的模型，从而在建筑规划时对建筑的场地情况和施工条件等进行分析，为建筑的场地规划和施工布局等进行合理的规划和决策。

3.2建筑策划

建筑策划方面的应用主要是应用BIM技术对建筑设计中建筑的空间规划和分析提供帮助，有效的节约建筑的使用空间、合理进行空间布局，节省建筑结构设计的时间，提高设计的效率。

3.3方案论证

建筑结构设计的工作不同的团队会提出不同的方案，业主也会对建筑有其他的要求，但是在实际的施工中，哪一种方案更加适合、业主提出的条件能否适用于当前的设计，这些都要进行验证，在这方面BIM技术能够发挥出作用。通过BIM技术能够将各种设计方案進行显示和具体数据的评估，评估需要设计的空间，互动性强，对业主提出的要求能够真实的反应并进行反馈，最终能够帮助尽快达成设计方案和做出决策。

3.4可视化设计

工作人員通过BIM技术中的三维可视化工具进行设计，使得建筑的设计人员能够通过三维的模式思考设计的方案，并将设计方案反映出来，使得设计人员和施工方、业主都能够对设计方案有着直接的了解。

3.5协同设计

在建筑的施工中，协同作业是极为重要的，BIM技术的优势能够使得建筑的建设和管理过程中的协同工作更加便捷，能够极大避免专业碰撞等问题的出现，实现建筑过程中的最大综合利益。

3.6性能分析

BIM技术在对建筑的设计方案进行可视化操作的同时也明确的标识出各个部分的详细参数，这样在进行建筑的结构设计时就能够根据设计方案的详细参数对设计方案进行优化和分析，使得建筑的性能最大。

4、结束语

我国的建筑行业随着经济发展额加快而迅速发展，已经成为当前我国重点产业之一，对人们的生活有着直接的影响，建筑的结构设计直接关系到建筑的规划和质量，从而影响人们的人身安全。BIM技术作为当前比较先进的建筑结构设计技术，在建筑的结构设计方面有着明显优势，所以在新时期促进建筑行业的发展，加强BIM技术的应用是极为重要的。

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