BIM技术在建筑结构设计中的应用探究

段 阳 萍

(容海川城乡规划设计有限公司，山西 太原 030027)

近年来，复杂的建筑结构形式逐步增多，建筑业的设计模式受到了巨大的冲击。但是，随着计算机技术的快速发展，信息化对建筑业带来了革命性的影响。BIM作为当前建筑行业最新兴的技术之一，传统建筑结构设计方法在现阶段结构设计上捉襟见肘时，将整个设计理念更加完整地通过三维模型表现出来，推动了建筑行业从CAD的二维向BIM三维的技术演变[1]。因此，对BIM技术在建筑结构设计中的应用探究意义重大。

1 BIM技术及其特征

1.1 BIM技术

BIM(Building Information Modeling)，又叫“建筑信息模型”。具体来说，BIM技术既是一项应用于设施全生命周期的3D数字化技术，又是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具[2]。BIM以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字信息仿真模型模拟建筑物所具有的真实信息，使整个建筑工程以立体的形式展现在人们面前，作为项目决策的基础和共享信息的资源。

1.2 BIM技术的特性

BIM技术具有如下特征[3]：

1)操作可视化。对于建筑行业来说，在传统的CAD技术下，设计院只能交2D的图纸。而BIM技术的出现为实现可视化的操作开辟了道路，使项目设计、建造等过程中的沟通、决策等，以及如温度、通风性等信息都在可视化的状态下进行，从而有利于降低成本、提高效率和工程质量。

2)信息的协调性。业主及施工、设计单位都需要做协调及相配合的工作。BIM技术一方面可在数据之间创建实时的关联性，以致在建立信息化建筑模型设计的成果后，无论对模型中数据做何更改，都会立即在其他相关地方显示，从而避免了不同视图间的差异现象，提高了工作效率，保证了工程质量。另一方面，BIM技术可在各个构件实体之间，实现关联性显示和智能互动。如，门窗都是建立在墙的基础上，如果把模型中的墙删掉，墙上的门窗也会立即被删除等。这种关联显示、智能互动表明了BIM技术能够使模型中的各个构件之间具有良好的协调性。

3)信息的完备性。BIM是设施物理特征和功能特性信息的数字表达，其包括完整的工程信息的描述，且其所有信息都是用数字化的形式保存在数据库中。BIM信息的完备性主要体现在其可以把各个阶段产生的信息都储存起来，方便共享，进而支持可视化操作、优化分析、模拟仿真等功能。

4)真实模拟性。表现为BIM可对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，也可根据施工组织设计模拟实际施工指导施工，还可在后期运营阶段模拟日常紧急情况的处理方式等。也就是说，BIM还可模拟不能够在真实世界中进行操作的事物，并进行对其优化设计与施工。

2 BIM技术在建筑结构设计中的意义及主要功能

2.1 BIM技术在建筑结构设计中的意义

目前，BIM的快速发展给建筑行业带来了巨大的影响，其在建筑行业结构设计中的意义重大。首先，BIM技术可视化的特点可以让设计师进行全方位思考，改变工作模式，大大提高建筑设计的效率，保证设计质量。其次，利用BIM技术的协调性特点，使用同一模型数据，多专业协同工作，提高各专业间合作效率。第三，BIM技术信息的完备性让各专业的信息有机的结合，可使施工人员看到包含整个项目的信息模型，进而有效的减少施工阶段会出现的各种设计问题。第四，BIM真实模拟性的特点使设计人员可以根据模型模拟出建筑结构设计的真实实物反应，促进设计人员进行逆性思维，进而优化结构设计。

2.2 BIM技术在建筑结构设计中的主要功能

首先，BIM技术具有设计数据信息化的功能。对比传统设计模型，BIM技术的主要特点和重点关键在于数据信息方面。建筑工程可以利用BIM技术进行大数据信息库的建立，实现在工作人员需要建筑设计的某些信息时，能快速高效的完成对数据的搜寻，进而从间接上提升建筑设计的整体质量与效率。

其次，BIM技术具有对设计图纸可以更改的功能。BIM技术具有设计数据信息化的功能，以此为基础，其能够在图纸设计时便获取建筑工程详尽的基础数据信息，若在施工时发生不可解决的问题，便能快速根据修改数据完成变量数据进行修改，而更改后的信息数据将会在设计图纸上进行标记，以便于设计人员让结构设计满足更高的设计需求，让建筑结构及质量更加完善。

3 基于BIM的建筑结构设计流程特点

在整个建筑设计流程中，建筑结构设计是必不可少的一环。传统的结构设计软件中建立的模型是简单的分析模型，无法在后期对其进行利用。而基于BIM技术的建筑结构设计流程有如下特点[4]：

1)实时共享基础数据。基于BIM的建筑结构设计能够帮助各专业之间在同一个数据库中完成各自的工作内容，不仅实现了各专业之间的实时数据同步，还能带给设计师更加直观和丰富的感受，有效的避免或解决了设计过程中各专业之间的设计冲突。2)优化调整工作流程。在基于BIM的建筑结构设计的每个设计阶段，设计人员能提前进行相关的检测与分析，还能根据实时模型对设计成果与质量进行审核，进而促使优化调整工作流程，以降低变更成本，减少错误，并使整个建筑的项目周期在合理的范围内缩短。3)完善并提高设计质量。在基于BIM的建筑结构方案设计阶段，二维视图都能根据BIM模型自动精确生成，设计师不仅可以更加快捷、高效的解决碰撞、错漏缺等问题，还可把主要的精力放在设计创意上，由此能大大提高设计质量。

4 BIM技术在建筑结构设计中的具体应用

4.1 在建筑项目设计前期实地环境踏查阶段的应用

当建筑项目的地点确定之后，对建筑基地进行周边环境考察是建筑项目设计的首要步骤。利用BIM技术操作可视化特点，可对建筑项目周边的具体环境进行分析，使得设计人员能够根据项目落址周边地形地貌、自然地理等环境的实际情况，较为全面和直观的对建筑结构如何设计进行分析，并对建筑结构的空间规划进行调整，从而促进建筑结构设计的科学性和合理性。

4.2 在建筑结构参数设计中的应用

BIM技术应用在建筑结构参数设计中，不仅能够有效提高设计信息的输出质量及输出效率，还能够实现BIM系统数据库的实时更新，推动建筑结构设计向数字化方向发展。也就是说，采用BIM技术，设计方可以在建筑结构的设计过程当中，建立一个包含所有关于建筑的数据信息的独立的数据库，让所有参与设计的部门都能够访问此数据库，并在设计的时候能够对不同的参数予以不同的约束，从而提高设计质量及设计效率。

4.3 在建筑结构建模中的应用

BIM技术应用在建筑结构设计过程中，能将三维实体模型构件真实体现出来。即BIM技术能够使设计方案从平面展示转换为立体展示，实现建筑结构的可视化，进而促使参与人员直观地认识、了解整个建筑结构的构建信息、功能布局[5]。与此同时，BIM技术可以快速发现建筑结构设计中存在的问题，以利于设计人员可以根据发现的问题修正、完善设计方案，消除建筑结构中的各方面隐患，很大程度上促进建筑结构设计质量的提高。

4.4 在建筑结构自身空间规划上的应用

建筑结构自身空间规划包括室内的空间格局、建筑物外形以及道路等。利用BIM技术可视化的特点，在数据库的基础上，可把初步设计的建筑物以立体的形态呈现出来，进而促进设计师直观的对自身空间规划进行可视性分析，从而使得建筑物的空间规划达到最佳的程度。

4.5 在建筑结构性能中的应用

BIM技术的应用，可以实现对建筑结构稳定性、牢固性、抗震性等基本要求进行科学分析，还可实现对建筑结构三维设计中BIM模型的碰撞检查，确定各项数据是否满足标准，解决建筑结构设计中存在的问题，提升建筑结构设计的质量。

5 结语

BIM技术的特征决定了其在建筑结构设计中应用的意义重大。因此，在目前基于竞争日益激烈的环境背景下，相关建筑单位必须重视对新兴技术的研究和应用工作，构建高水平的BIM团队，并提高BIM团队工作的严谨性，确保BIM技术应用的可行性，在推动自身的发展的同时，使BIM技术在建筑结构设计中发挥最大的作用。