BIM技术在建筑结构设计中的应用

席新元

（中铁十九局集团电务工程有限公司，北京 100076）

近年来，我国建筑结构设计工作有了很大的进步，但是随着建筑行业的快速发展，一些不利因素也逐步显现出来，如设计效率低下、工程造价高、设计深度不够、不同专业间缺乏配合与协调等。因此，当前建筑结构设计需要紧跟行业发展步伐，在保证技术规范的基础上，进一步提升设计能力，在此背景下，BIM技术应运而生。将BIM技术应用到建筑结构设计中，可以进行建筑设计项目的结构分析、结构性能分析、结构协调分析等，发现建筑设计中存在的问题，并提出相应的修改意见，有效提高建筑设计的效果。

1 BIM技术的实现功能

1.1 模型集成

建筑设计人员利用BIM技术可以把整个建筑结构设计过程中的各项数据信息加以量化，对各工程设计单位的参数进行详细阐述，并把各项数据信息汇总起来，构建涵盖各建筑结构要件的数据信息模型。利用BIM模型集成可以实现对建筑结构内部所有构件位置与相互之间关系的精确展示，如墙、柱、梁等房屋的重要支撑构件，并可以真实、准确地反映建筑物设计的具体结构特征，还可以利用设计系统内的物理信息处理技术进行设计结果的动态化模拟分析。利用BIM技术，建筑设计人员可以更加直观、全面地了解建筑结构的具体情况，更加准确地预测、判断建筑设计效果，避免设计人员在建筑结构设计中发生失误，防止建筑施工过程中出现安全事故。

1.2 参数编辑

BIM技术的核心是构建建筑结构的模型数据库，建筑结构设计过程中形成的量化参数是构成模型数据库的基本要素，所以编辑并形成建筑结构模型参数就成为BIM技术的重要功能之一。在模型数据库的参数编辑过程中，必须保证所构建的建筑工程模型与结构实体能够准确地一一对应，从而协助建筑设计人员更为方便快捷地利用建筑设计模型，使建筑物的实际施工与设计方案保持一致。

1.3 信息共享

BIM技术的另一项重要功能是实现建筑结构数据信息的交换与共享。利用BIM软件，建筑结构设计人员可以以模型封装的方法把建筑设计结构图录入数据库中，其他工作人员在进入数据库进行查看时，就可以非常方便快捷地利用结构模型中的全部数据信息。根据不同的建筑结构设计图，建筑设计人员可以充分参考其他科学的设计理念并应用到自己的建筑结构设计中去，根据自己设计的建筑物特点及建筑用途，适当地对设计方案予以调整和优化，使建筑设计更具有整体性、科学性。近年来，随着互联网技术的快速发展，云计算、物联网、大数据技术相继涌现，为BIM技术的快速发展创造了更加便利的条件，通过BIM技术和数据模型的资源共享，能够使其在建筑结构设计上的协同配合作用得到更好的发挥。

2 BIM技术在建筑结构设计中的作用

2.1 部门一体化

在建筑结构设计中应用BIM技术以后，可以把建筑设计中的数据通过信息化的形式展现在建筑设计人员面前，并形成以建筑施工项目为单位的信息存储平台，单位所有的建筑项目信息都能在这个信息平台上快速、准确地检索出来。另外，数据关联也可以使工作人员从全局角度对建筑设计中出现的问题加以分析。所以，在建筑设计中应用BIM技术可以充分节省设计人员在数据查找方面耗费的时间，并且也能够减少数据录入及不当使用造成的数据丢失或管理漏洞，全面提高建筑设计的正确性与科学性。

2.2 设计三维化

BIM技术的最大特点是实现了建筑设计全部参数的三维化与信息化。该技术在传统的平面图纸设计的基础上，利用信息技术构建起三维立体模型，可以使建筑设计人员更加直观地看到设计方案中建筑结构的整体效果，同时可以观察到建筑设计中的细微变化，如墙体厚度、供水管道等，还能发现设计中存在的问题并及时纠正，保障建筑项目在全面施工时的安全性与合理性，充分提高建筑项目的整体质量。

2.3 设计方案修改

在建筑结构设计中应用BIM技术，能够将设计人员手工绘制的图纸在电脑上以更加细化与量化的状态展现出来。此外，当设计人员需要对建筑设计方案进行细节修改时，如根据实际需要增加梁柱数量时，可直接运用BIM技术对图纸上增加的内容进行修改，并自动修改全部与设计图纸相关联的数据。这样不仅使得工程参数更加准确，确保施工项目可以规范、有序开展，而且可以减轻设计人员的工作量，提高设计效率，把设计人员从烦琐、枯燥、重复的图纸绘制工作中解放出来，大大减少他们的工作强度。同时，设计人员也可以把全部精力都放到建筑项目的整体设计中去，在树立企业良好信誉的同时，实现企业健康有序发展的目标。

3 BIM技术在建筑结构设计中的应用

3.1 建筑结构分析

建筑结构设计具有系统性与科学性，其内容不仅包括建筑主体设计，还包括对与施工项目相关的地质、水文条件的分析与研究。建筑结构主体是否稳固、安全，在很大程度上取决于建筑结构的设计是否合理，而建筑结构主体的稳定性与安全性会直接影响建筑结构的整体性能。此外，建筑施工现场的地质条件也会对建筑结构性能产生较大影响。为保障建筑结构设计的科学性、合理性，可以应用BIM技术进行建筑结构与施工场地分析，利用动态信息分析建筑结构在客观环境中的应力表现，通过全面分析潜在的风险及其可能造成的负面影响，及时对建筑结构进行重新规划。同时，在建筑结构与场地分析中应用BIM技术，应站在建筑项目长久使用的角度上，对建筑结构与建筑场地加以全方位的分析，并提出切实可行的建议，从而为建筑结构设计创造更好的条件。

3.2 建筑结构性能分析

建筑结构是建筑项目的核心部分，进行建筑结构设计不仅要选取具体的结构件进行组合，同时还要研究建筑项目建成后的应力表现，判断其在竖直、水平及振动载荷条件下是否具有较高的水准。建筑结构性能是否科学、合理，直接关系建筑项目是否坚固、稳定，是否可以长期安全地使用。因此，为保障建筑项目的施工质量，在建筑结构的设计阶段就要做好相关性能分析工作。在传统的建筑结构设计模式下，有时消耗了大量的人、财、物力，但得出的成果却没有足够的价值。为避免这种情况的发生，在建筑结构性能分析中要注意合理、科学地应用BIM技术，把建筑项目模型的全部数据导入到分析软件中，通过自动化分析得出精准的数据信息，指出建筑设计存在的不足，并提出相应的修改建议，使设计人员可以根据建筑项目实际与改正意见修改设计方案，进一步提升建筑项目的结构性能。从这个角度来看，将BIM技术应用到建筑结构的性能分析中，可以根据建筑结构的使用需要，明确建筑结构应具有的性能，并提出优化意见，这对于提升建筑项目的整体使用价值是大有裨益的。

3.3 建筑结构协调分析

为确保建筑结构设计符合实际施工条件，并可以与建筑结构设计以外的其他工程项目良好配合，在开展建筑结构设计工作时，必须加强建筑结构协调分析。为此，需要利用BIM技术，以建筑工程的相关数据为依据，构建施工项目模型，并把建筑结构的数据信息导入模型中，对建筑项目模型进行更新，判断建筑结构是否会对土木施工、水电暖施工、装饰施工等造成阻碍，并提出优化建议，从而使建筑结构设计更加合理。此外，为提升BIM技术的使用效果，在应用BIM技术对具体的建筑项目进行协调分析时，应做到如下两点：一是对于不同地区的建筑结构设计要选择合适的软件来开展建筑项目模型设计，从而保障数据模型的有效性；二是根据建筑项目的实际情况构建合理的数据库，保障专业设计人员与技术人员可进行良好的交流、沟通。

4 结语

总而言之，随着科技的进步，BIM技术得到了越来越广泛的应用。在建筑结构设计中应用BIM技术，能够有效提高设计质量与效率，确保工程项目合理安排工期，优化配置项目经费，实现建筑企业经济效益的最大化。从BIM技术在建筑结构设计的应用现状来看，该技术可以满足建筑设计与项目施工的总体要求，但是也对设计人员与施工人员的业务技能及职业素养提出了更高的要求，所以建筑企业要从基层工作人员入手，做好人员培训工作，完善管理体制，提高BIM技术的应用水平，促进企业更快、更好地发展。