BIM 技术在建筑结构设计中的应用

高 涵，关 群

（合肥工业大学，安徽 合肥 230000）

BIM 技术通过整合各项施工数据，再用数字仿真模型对数据进行模型搭建，以此来完成对施工的管理，能够有效提高管理工作的精细度。BIM 技术在建筑行业中可应用的范围非常广泛，在前期结构设计中的应用尤其突出，它一方面能够实现各种信息数据的资源共享，提高工作效率，另一方面还能有效保障各个施工主体之间的交流和协调，能够有效降低施工中的成本。此外，BIM 技术所具备的先进技术理念，又为施工质量提供了强大的支持。但就目前而言，我国建筑结构设计方面对于BIM 技术的使用还存在一些问题，限制着其价值的发挥，加强对BIM 技术在建筑结构设计中的应用研究对于促进其价值发挥、促进施工水平提升具有重要意义。

1 BIM 技术概述

BIM 技术是通过对3D 技术的应用来整合分析各种施工数据，并在此基础上完成对数据模型的构建。BIM技术在各个领域都得到了应用，其中建筑领域的应用最为广泛。它在建筑中的运用，涉及前期设计、施工环节、运营与管理环节、后期维护等多个施工环节，实现了文件类型的升级转化，由纸质转化为了数字化，通过可视化技术加以展示，为机构设计工作提供了更大、更可靠的帮助。BIM 技术具有可视性、协调性、模拟性等多种优势，出图效果非常好，参数化设计也是其一大特点，在建筑结构设计中其优势能够得到有效发挥。

1.1 可视化方面

在传统的建筑结构设计中，设计软件使用较多的是2D 技术，它具有精确性不足等缺点，导致在一些部件位置、空间等信息数据的显示上无法满足设计的需求，数据信息的不足会影响后期施工效果。BIM 技术主要利用的是三维模型进行设计，可以对建筑的各项数据进行有效整合并进行模拟，能够以更立体、更直观的模型对建筑结构进行展示，有利于后续施工工作的精准度保证，在确保施工效率的同时，更是对施工质量提供了高保障。

1.2 协调性方面

在实际的设计中，各个专业可能会存在冲突情况，机电互相之间的、机电与机构之间的冲突和碰撞，以及预留孔的尺寸和位置不符等问题，都可以利用BIM 技术的协调性优势进行调整。

1.3 模拟性方面

用三维技术对施工进行模拟，对各种施工必要流程进行模拟，可以有效确保施工效率和质量；出图方面。它包括施工图、设计图、加工图等多种类型，BIM 技术中2D、3D 的结合，能够通过碰撞检查出经过深化设计后的施工图。

2 BIM 技术在建筑结构设计中实现的功能

2.1 模型集成

BIM 技术可以实现对设计过程中各种数据的量化处理，通过对结果信息的整合分析构建出机构设计所需要的信息化模型。BIM 技术在模型集成上的应用，能够对建筑机构的各种组件的位置与空间信息以及互相之间的联系都能够更加准确清晰的进行模拟展示，墙面、梁柱等主要构件都能够得到明确清晰的展示，同时还能对建筑机构的特点进行准确、具体地展示，总之，BIM 技术的应用能实现通过模型集成能够实现对设计想法及设计结果直观、清晰、动态地展示。设计者在设计中也能够利用BIM 技术的这一特点来深化对建筑结构的了解，确保设计结果的准确性，预防设计中出现失误影响施工进程以及施工质量。

2.2 各项参数的整合与编辑

BIM 技术的关键点在于对建筑模型数据库的建立，对各项参数的量化处理，实现了建筑模型数据库内部涵盖模型的构建。可见，对参数的整合形成以及编辑是BIM 技术在建筑机构设计中的核心。BIM 技术在参数的形成整合以及编辑的过程中，要保证模型和实际的建筑结构的各项参数都是相对应且完全一致的，一方面是为了提高设计人员在模型使用上的效果，另一方面，是为了保证实际建筑的施工效果和设计方案的要求是相同的，确保工作有效性。

2.3 各项信息数据的共享

建筑结构设计中，会用到多种、多方面的信息数据，而传统的设计软件在信息共享和交换方面存在一定的不足，BIM 技术的应用，可以有效改善这一问题。设计人员可以用BIM 技术以及模型把设计结构中的所有数据信息都录入到相应的数据库里，其他的人在需要查询时即可通过访问数据库来获取设计结构中的信息和数据。在实际的结构设计中，设计人员还可以通过参考其他设计人员的数据库等设计成果来启发自己的设计工作，并自己的设计方案进行改进，促进设计方案科学性、全面性的提升。在互联网飞速发展的情况下，大数据、云技术的出现又再次为BIM 技术信息管理方面的功能提供了更多的选择和更便携的储备途径。BIM 技术在数据信息共享功能上的实现，是促进建筑结构设计效率和水平提升的关键。

3 BIM 技术在建筑结构设计中的应用

3.1 在建筑场地分析中的应用

建筑结构设计工作的内容非常繁复，既要对建筑主体结构的合理性进行分析，还需要对建筑施工的场地的地理环境、水文条件进行详细的分析，以确保建筑结构设计的科学性和安全性。BIM 技术不仅能够在建筑主体结构合理性分析上发挥重要作用，还能为设计前期的建筑场地地质、水文环境分析提供有力支持。它的应用，可以通过动态数字信息对建筑结构在特定地理水文环境中的应力情况进行分析确定。另外，BIM 技术与GPS技术的融合，能够在建筑场地的分析过程中发挥出更大的作用，能够进一步确保场地分析工作的全面性、深入性，从而对建筑结构的选型确定、体系结构确定提供更加合理更加准确的参考依据，也能够为建筑施工的场地选择提供更科学的参考，以保证建筑结构的设计能够与实际施工地点的地理情况、水文情况、气候情况等多种自然环境进行有机融合，确保正式的施工过程以及建筑后续的使用过程的顺利、安全与稳定。

3.2 在中期设计阶段中的应用

中期设计阶段主要的工作内容在于对建筑结构细节的完善和敲定，例如对钢结构的仿真模拟，对建筑架构性能的分析以及关联性设计等内容。

（1）BIM 技术在钢结构的仿真模拟方面的应用。钢结构是建筑结构中的核心和关键，对于建筑结构设计工作而言，钢结构的设计也是整个设计工作中的重难点躲在。在实际的钢结构设计中，BIM 技术的应用需要确定好梁与柱之间的连接、梁与梁之间的铰接、梁与梁之间的刚接等多种连接方式，并通过对各种参数的核实来确保连接方式确定的合性和科学性。此外，还需要把各种数据信息进行整合，然后构建出相应的数据库，再在数据库的基础上进行钢结构连接模拟，以确保钢结构设计的有效性和精确性。

（2）BIM 技术在结构性能分析中的应用。在设计的建筑结构设计工作中，仅仅确定建筑框架是远远不够的，还需要重视对建筑结构其他性能的分析明确，例如，建筑结构的抗破坏性、保温性等。所以，BIM 技术在建筑结构设计中的应用，需要对建筑结构的使用性能进行全面、综合的分析，根据实际用途来对施工材料进行确定，例如外墙体材料、钢材料等，在对施工材料的选择上，还需要明确到其荷载系数，确保材料选择的价值。另外，还需要运用BIM 技术对建筑结构设计方案涉及的多种性能进行分析，找到其中的不足与欠缺，并对其进行完善补充，确保建筑结构设计方案的可靠性。

（3）BIM 技术在关联性结构分析中的应用。建筑结构设计中，对各种结构之间的关联性分析是一项必不可少的工作，为了确保结构关联性分析的准确性，需要用到BIM 技术来对建筑结构进行模拟，以此来真实、具体地反映出施工结构之间存在的关联性。例如建筑的洞口和墙体之间的关联性分析，洞口的存在必须依附于墙体，墙体的存在才能有洞口的存在，两者的联系非常紧密。

3.3 在建筑设计各专业协同中的应用

BIM 技术在建筑结构设计中的应用，不是单靠某一项专业来完成的，它需要通过对多种不同专业的协同来完成建筑结构设计。因此，在设计环节中，加强各个专业之间的数据、信息的交流、汇总以及处理工作的协同，是提高建筑结构设计工作效率和完整性的重要方式。在实际的建筑结构设计中，BIM 技术在信息交流、共享方面的应用主要体现在两个方面。一方面，是通过对中间数据问题的运用，向不同地方、不同设计软件完成对建筑模型搭建所需的各种数据何种参数信息的共享。另一方面，是通过数据库来完成把各项信息、资源在不同专业之间的共享传输，并融合了土建、装饰等多种与建筑有关的其他领域的专业信息，利用统一的数据处理模型来对这些专业信息进行整合、分析处理，确保信息整合的规范性和统一性，保证各种信息能够在不同专业、不同地点的系统中得到共享和利用效果最大化。

4 结束语

在社会经济飞速发展的现今时代，城市化进程趋势越来越明显，建筑行业的发展也将稳步向前。在建筑中重视对建筑结构的设计工作，一方面是体现现代建筑技术的重要方式，另一方面也有效推动了城市建设文明发展，因此，建筑结构设计环节的重要性不容忽视。BIM技术在建筑结构设计中的应用，能够为设计人员提供一个直观化、清晰化的建筑模型，对于提高设计效率以及设计水平方面发挥着重要作用。在对BIM 技术的应用上，需要充分结合其优势和特点，并与实际设计需求相结合，确保设计方案的合理性。