BIM技术在建筑结构设计中的应用研究

田建民

（济南城建监理有限责任公司，山东 济南 250000）

1 BIM技术特点

1.1 可视化

在BIM建筑信息模型中可以直观的看到不同构件之间形成的关联性及反馈性，清楚的看到所有过程，设计方、施工方、业主之间可以在可视化的环境中进行模型的探讨及决策。其次，协调性。传统建筑项目建造初期各专业之间的协调设计是一项十分复杂的工作，而应用BIM可以优化各专业的协调结果，比如协调人防分区设计与管道设计，或者协调房间净空高度与其他设计布置等。

1.2 优化性

BIM提供了海量的数据资源，包括形状、位置的几何、物理以及规格信息等资源，这些资源对于设计方案的进一步优化提供了巨大的帮助。有了这些强大的数据资源信息，BIM就可以对建筑结构设计中的一些复杂数据进行快速的处理和优化，对工程量进行准确计算统计，加入价格因素，就能计算造价。BIM可以通过碰撞检测，对结构设计中的错误自动纠正。在施工中发现问题时，可以直接通过模型查找来解决。如果在结构设计中需要更改某个组件或参数，往往是“牵一发而动全身”，但在BIM中，就只需要在界面上输入更改的内容，一键确定，其他关联＃息就会自动更改生成，如果是传统的CAD图纸修改，整个设计方案都得重来。

1.3 模拟性

利用BIM可以在设计阶段模拟建筑的各项性能，比如日照模拟、紧急疏散模拟、招投标阶段的4D模拟等，性能模拟可以及时发现施工组织计划的问题，及时调整施工计划，以减少设计变更，提高施工效率；此外，以3D模型为基础结合造价控制及项目发展时间可以实现SD模拟，可以提高成本管理的有效性。

2 BIM技术在建筑结构设计中的应用

2.1 BIM技术在结构施工图设计中的应用

BIM技术的应用是建立在BIM模型的基础上的，利用BIM完成对于建筑项目的建模：建立新项目-轴网建立-楼层标高设定-结构柱-混凝土梁-混凝土楼板-基础。以某三层别墅的BIM建模为例，别墅整体采用混凝土框架结构，基础采用柱下独立基础，借助于BIM技术可以方便地完成结构主体的建模与结构分析以及各专业之间的协调。此别墅的BIM建模采用平法表示，通过共享参数标注族和自己制作的标签族，实现结构的全过程平法表示。在对此别墅进行建模的过程中首先按照建模步骤完成别墅所需基础、梁、板、柱等构件，并借助参数共享与标签族绘制平法施工图的方式完成相关制作，结构设计师需要结合自身习惯完成相关构件的构建，在制作构件时需要结合平法施工图规范图集制作合适的文件，完成别墅模型的建立。通过建立共享参数与标签族可以方便建筑结构图构件信息参数的共享，在一处信息改变后其他位置的信息都将跟着改变，保证了BIM中参数的一致性。完成了对于BIM结构模型和族文件的编制后，可以从BIM结构软件中设计出梁板柱和相关详图的平法施工图表示，其所显示出的图纸与用CAD所表示的图形相一致。

2.2 强化建筑基础设计

建筑基础设计时要提前做好准备工作，对建筑框架梁柱与填筑墙之间的连接点进行详细的处理，为建筑获得较高质量奠定基础。建筑基础设计工作异常重要，会直接对后期整体质量产生影响，这就需要建筑设计人员根据工程具体情况设计合理的方案，保证设计方案的合理性是工程质量提升的基础与关键所在。利用BIM技术的便捷性特点，构建基础方案设计模型，通过观察模型的各个方面了解设计方案存在的缺陷与不足，及时采取优化措施。具体到本次工程来说，设计人员结合工程情况，合理利用BIM技术，大幅节省设计人员的时间与精力，奠定高质量工程的基础。此外，工程设计时很容易出现交叉施工的现象，针对交叉施工现象，如果不能提前采取处置措施，很容易在施工过程中出现延误工期的情况，利用BIM技术的仿真模拟，可以为整个施工顺利奠定基础。

2.3 设计动态控制

BIM技术在建筑结构设计上的应用打破了传统设计的平面框架，实现了从二维到三维的飞跃，是一种全新的结构设计方式。当前，BIM建筑信息模型不仅可以实现分析计算、施工总设计、工程量计算、造价计算、方案设计、审核审计，还可以建筑工程内部结构的具体分析及定位，精准地掌握着结构的设计动态，便于设计人员对设计环节进行合理调整。建筑中一个微小的变量，都会对建筑整体造成延续性的影响，因此在结构设计中，利用BIM技术对结构的整体进行模拟，并实时地监控设计环境，掌握设计动态，能够将设计的风险变量控制在合理的范围内，切实保证了结构设计的合理性，有效地维护了建筑工程的整体安全。例如，在实际的结构设计中，相关设计人员可对不同材料在结构中的应用损耗情况进行动态监管，分析不同材料的磨损变量，进而合理选择耐磨材料。

3 结语

BIM属于一种描述系统，其包含着丰富的视图数据，体现出一个建筑项目的全生命周期，通过数据共享实现建筑项目各个环节的沟通、协调，应用数据预测进行模拟，再通过反馈改进设计、文件、成果完成系统的优化。在实际建筑结构设计中应用BIM，可以大大提高设计效率及效果，从而保证建筑项目的安全性、经济性及适用性。