BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究

王永胜，李永才，孙立环

（东营筑城建筑设计有限公司，山东 东营 257000）

随着社会的发展与进步，当前人们已经不再满足于传统的建筑所提供的服务与功能，越来越多新的需求也推动着建筑工程行业的进步。在此基础之上，结合当前新科技与新技术，将电子信息技术融入建筑工程的结构设计之中，已经逐渐成为当前建筑工程施工行业所面临的主要问题之一，而BIM技术在建筑工程结构设计中的使用在很大程度上就能帮助解决当前建筑工程行业所面临的这些实际问题。

1 BIM技术概述

电子信息技术的飞速发展带来了时代的变化，电子信息技术与传统行业相互结合也逐渐衍生出一些新的科技与技术，BIM技术就是在电子信息技术的基础之上，将建筑工程通过信息化的数据加以表现的一种新的建筑工程领域的技术方法。BIM技术是基于电子信息技术的基础之上的，致力于构建工程施工中可视化以及量化的一种工程技术。BIM技术相关概念起源于美国，我国对于BIM技术的起步较晚，相应的数据库和信息库等还不够完善，导致BIM技术在实际的应用中受到较多的限制。将BIM技术应用于当前的建筑工程结构设计之中，能够更好地帮助推广BIM技术，实现工程项目的数字化、智慧化转变。

BIM技术是一种数据化的精细管理技术，也是一种数据信息模型。BIM技术被广泛应用于当前的各种建筑施工、交通工程、矿山采集等各个领域之中，其在建筑工程施工中的应用尤为普遍。BIM技术在实际的使用过程中，需要将工程中的一些具体的项目数据和信息进行输入，在此基础上就可以对这些建筑工程的信息进行有效的模拟，将实际工程施工中可能出现的一些问题进行有效的模拟。这样就能够在很大程度上帮助排除一些施工中可能存在的问题，也有助于直观地看到整体建筑工程项目中的不足，有助于合理有效地降低工程施工项目的成本投入，保障建筑项目的质量与工期。

2 BIM技术在建筑结构设计中的意义以及主要功能

随着电子信息技术的发展，BIM技术等相关技术的产生，对于建筑工程行业带来了十分良好的影响和意义。在建筑工程的结构设计中，对于提升设计科学性和有效性有着十分重要的意义。

2.1 BIM技术在建筑工程结构设计中的重要性

众所周知，BIM技术的出现，将传统的建筑工程设计从二维平面延伸到了三维立体之中。并且，BIM技术的可视化能够在很大程度上帮助全方位地进行建筑工程结构设计的观察，提升结构设计的准确性。对于建筑工程结构设计中的一些缺陷和不足之处，也可以通过BIM技术进行设计的模拟，从而及时发现问题，提升建筑工程结构设计的效率和准确性。

2.2 BIM技术在建筑工程结构设计中的功能

BIM技术在当前的建筑工程的结构设计中有着诸多实际的应用功能，主要体现在以下方面：（1）BIM技术有着设计数据信息化功能。BIM技术的数据信息化功能可以建立大规模的信息库，将相关建筑工程结构设计的信息进行梳理和归纳，这样就可以在很大程度上提升结构设计的效率。（2）BIM技术应用于建筑工程的结构设计之中可以实现建筑工程设计的实时修改，修改后的图纸上也会保留修改的痕迹以及相关记录，进而给后续的设计工作提供正确的方向，使得建筑结构设计更加科学合理。

2.3 BIM技术在建筑设计中应用必要性分析

随着当前我国社会经济的不断进步与发展，对于建筑工程的设计、施工等都有了更高的要求。而建筑工程的设计在很大程度上会影响后续建筑工程施工的建筑安全与施工投入。为了能够更好地对整体建筑工程进行质量控制，就需要在设计环节利用BIM技术的支持，建立三维动态的建筑施工模拟系统。将设计图纸中与模拟数据中的建筑数据进行对比和分析，并结合其误差完成设计合理性、可行性、科学性的判断。

3 BIM技术在建筑结构设计中的难点

3.1 参数的复杂性

将BIM技术应用到建筑结构设计中，需要BIM系统的正常工作。利用数字信息技术，实现建筑结构设计信息的集成和反馈，并根据用户要求完成动态施工图和结构模型。因此，在实际使用过程中，设计人员首先要考虑BIM技术的安全性，其次是整体真实性，但由于参数的复杂性，设计人员在设计中缺乏全面的考虑，尤其是建筑材料的荷载问题，这也将对结构产生更大的影响。

3.2 物理模式和分析模型缺乏关联性

建筑结构设计采用BIM技术建立模型，基本上是物理模型和建筑结构分析模型。因此，为了保证物理模型与分析模型之间的连接和无缝连接，建筑结构设计需要采用完全柔性的结构构造。但是，如果建筑结构设计的整个模型没有采用规范的施工方法，模型就不符合相关规范的要求。BIM系统在运行中会丢失大量数据，导致建筑模型不完整，无法应用于建筑结构设计和分析。

4 BIM技术下的建筑工程结构设计的过程

结合当前建筑工程项目的施工现状来看，建筑工程的施工设计是其中一个十分重要并且关键的环节。在传统的建筑工程设计中，设计往往是在图纸上的二维模型展示以及CAD软件上的较为简单的设计模型。但是，随着BIM技术的发展，其在建筑工程结构的设计环节有了更加突出的表现：（1）BIM技术的实时共享的数据与信息，能够在很大程度上促进建筑工程项目中各部门之间的信息交流，在进行建筑工程结构设计的初期，就可以降低由于信息数据等问题而产生的失误。（2）运用BIM技术进行建筑结构设计的工作优化，建筑工程结构设计的相关工作人员可以利用三维的数据模型来进行结构设计的检验工作，将设计进行一步步的优化。（3）运用BIM技术进行设计质量的提升。通过在建筑的设计环节中融入BIM技术的使用，可以帮助相应的工作人员更好的进行工种交又、错漏项等问题的解决，提升建筑工程的设计质量。

5 BIM技术在建筑结构设计中的实际应用

在建筑结构的设计中，BIM技术的应用范围十分广泛，能够在项目前期的勘探、设计建模以及室内的设计上加以应用。

5.1 BIM技术在建筑项目设计勘探环节的应用

在建筑工程项目中，建筑工程的前期准备工作是十分必要的，尤其是在前期的勘探环节，对于后续建筑工程的设计有着十分重要的影响。在此环节之中，可以充分利用BIM技术中的可视化的功能，对于建筑施工现场的地形与环境进行详细的勘探，掌握相应的数据信息。在此基础之上，相关的设计人员可以更好地掌握建筑施工现场的情况，从而提升建筑工程结构设计的科学性。

5.2 BIM技术在建筑结构参数设计中的应用

在结构参数的设计中，可以充分利用BIM技术中的系统数据功能，将建筑工程结构信息进行实时更新，并且建立相应的数据共享的机制。通过信息共享，可以更好地优化内部的沟通，并且可以及时发现建筑结构设计过程中存在的问题，最大程度上减少具体施工过程存在的各种隐患。

5.3 BIM技术在建筑工程结构设计与规划中的应用

结合实际的建筑工程施工的情况来看，建筑工程的设计环节不仅需要考虑整体的结构设计，同时还需要结合实际需求进行内部的布局和设计。通过BIM技术在结构设计与规划中的使用，可以更加直观地将空间结构设计效果展现出来。

5.4 BIM技术在建筑节能设计中的应用

建筑的节能设计主要是利用建筑本身的结构特点，合理进行建筑周边自然资源的应用。当前的建筑节能设计主要包括了室内采光的设计、通风设计等方面的内容。利用BIM技术的信息数据库以及可视化的动态呈现，可以在进行结构设计时，就充分地将自然环境与房屋建筑进行有机的结合。在室内的通风设计中，室内通风往往受到建筑本身的结构、朝向以及周围的环境影响较大，通过BIM技术就可以对于建筑设计进行有效的模拟，从而提升对于周围环境的利用率。建筑的采光一直都是一个十分重要的设计标准，在BIM技术的支持下，设计人员可以在系统中输入建筑周边的环境数据，结合当地的日照情况、气候条件，完成件数参数值的设置，最终获取最优结构设计与比例，从而提升整体建筑工程结构设计的质量与水平，有助于构建人与自然的和谐社会。

6 结束语

综上所述，BIM技术的出现改变了传统建筑工程领域的设计模式，极大地提升了建筑工程结构设计的效率与质量，BIM技术的可视化功能以及实时动态的功能帮助建筑工程结构设计更加地科学与合理。通过在建筑工程结构设计中使用BIM技术，对于建筑周边的信息数据掌握更加明确，有助于建筑工程项目的内部沟通，从整体上提升了建筑工程领域的设计与施工水平。