建筑结构设计中BIM 技术的应用

李永增

（大同市二院建筑设计研究有限责任公司，山西大同 037000）

如今，我国经济现状的得到显著的改善，建筑工程也呈现良好的发展态势，BIM 技术应用于建筑工程，改善了传统的运维方式，创新了工作模式。BIM 技术的应用可提高建筑结构设计水平，充分展现该项技术可视化、信息化和仿真化的特色管理。

1 BIM 技术概述

BIM 技术也称为建筑信息模型技术，该技术在建筑工程建设和施工中以数字化技术为基础，高效整合重要信息，也可创建符合实际的数据模型。不仅如此，BIM 技术可全面整合工程设计、施工、运维等多个流程的信息，如图1 所示。BIM 技术独特的优势使其成为建筑工程设计中十分重要的技术，在建筑工程建设中扮演关键角色，推动现代化建设朝着更加先进的方向发展。

图1 BIM 技术

2 BIM 技术特点分析

BIM 技术具有显著的优势特点，在建筑工程结构设计中得到广泛应用。如可视化、互助协调性、数据模拟功能等，下面笔者就将具体分析BIM 技术的功能特点。

2.1 可视化

建筑结构设计中，可视化尤为关键，传统建筑结构设计主要采取设计人员手动操作完成二维图纸设计。但是这种设计方式的效率较低，容易因人为因素引起误差。创建BIM 模型可将传统的抽象线条设计转化为三维立体图形。利用专业软件自动创建建筑结构设计模型，以生动可视的方式展示设计思路和理念，该处理模式可有效减少设计和施工中的误差。我国多数建筑设计方案中均需制作效果图，且均为CAD 制成的二维效果图，无法自动生成结构设计效果。采用BIM 技术便可有效弥补上述不足，以生动的可视化形式生成效果图，也可列出与工程相关的数据表格。建设单位、设计单位和施工单位交流沟通中可在BIM 模型可视化的基础上进行工程设计演示。

2.2 互助协调性

工程项目管理需要不同部门间的协调与配合。如工程建设中受多种因素的影响出现问题，就必须认真分析问题的原因，明确解决问题的有效方式，采取切实可行的应对措施。BIM 技术是基于可视化对不同部门间可能出现的协调问题所产生的自动协调数据，以此有效处理工程建设中出现的部门交叉问题。工程设计中，建设单位、施工单位和设计单位可在BIM 可视化模型的基础上提出切实可行的修改意见，引导各部门沟通交流，设计人员也可根据实际及各方的意见做出合理调整，以推动工程施工的有序开展，减少成本投入。

2.3 具有理想的数据模拟效果

BIM 模型一方面能够模拟建筑结构，另一方面也可模拟现实生活中无法构建的环境。工程设计中，BIM 技术能够模拟结构设计中的的场景，如节能模式和热能传导模式的模拟等。招投标和工程施工中，合理利用BIM 模型可在施工组织设计模拟的基础上科学安排施工作业，采用最佳设计方案，增强工程施工的科学性与合理性。BIM 技术在建模和数据处理的基础上，可模拟建筑结构设计数据指标，在调整参数的过程中，根据人们的个性化需求模拟不同的建筑形式，营造多种不同的建筑环境，也可模拟多种场景下建筑结构实况，提高勘测和设计的效率。

3 基于BIM 技术的设计流程

3.1 方案设计

建筑结构设计中，为更加生动地展现建筑设计效果，务必高度关注BIM 技术并做好建筑方案规划工作。建筑方案规划工作中，应由结构工程师和建筑设计师沟通交流，认真分析建筑结构力学、建筑功能及艺术形式，以三维模式在BIM 软件上展现建筑结构设计方案，以此确定结构方案的内容。

3.2 初步设计

BIM 技术应用与发展的过程中，为彰显建筑结构设计效果，首先，需加载BIM 建筑模型。建筑结构设计师要在建筑结构初步设计中充分考虑构件和设备等因素的影响，创建主体构件结构模型，之后在创建BIM 建筑模型中，合理利用Revit 软件当中的可视化功能，将CAD 文件导入结构样板中，随后参考其他模型显示的效果合理调整和优化建筑模型。

其次，合理布置受力构件。BIM 建筑模型加载后，结构师要基于BIM 平台按照要求做好承重构件、水平构件和竖向抗侧力构件的碰撞检查工作。在碰撞检查中应用的方法主要有两种，一种是在BIM 平台上做到多窗口同步工作，显示构件布置的结构，并与其他模型建立联系，进而及时调整和完善设计中的不足。另外一种是在受力构件碰撞检查过程中，可借助碰撞检查软件检查确定受力构件存在缺陷的具体位置。且基于受力构件检查，结合主流软件的特点和优势做好建筑、结构和设备的碰撞检查。在工作的过程中必须严格遵守规范流程，保证建筑结构设计的效果。

最后，认真检查模型。完成受力构件布置后，应充分发挥BIM的作用，利用有限元分析软件，认真分析BIM 建筑模型的几何尺寸、边界约束条件和荷载概况等，且全方位结合模型分析的结果，合理调整并完善结构模型设计方案，完成调整优化后方可将模型导入BIM 核心建模软件当中，以增强建筑结构设计模型的科学性与合理性。

3.3 施工图设计

工程施工图纸设计中，为有效改进建筑结构设计的整体效果，应全方位展现BIM 技术的作用和优势。建筑结构施工图具有指导建材采购、结构设计、非标准设备制作等环节。基于BIM 技术开展施工图设计的过程中，工作人员要全方位展现专业设计软件的优势，实现结构平面图向施工图的转化。再者，允许操作人员合理应用Revit 平台浏览施工图信息。在浏览施工图的过程中，如发现建筑设计存在明显的不足和缺陷，则需要及时分析和处理问题，利用视图之间的关联功能，更新其他图纸，以提高施工图纸设计的效率。与传统建筑结构设计相比，BIM 技术具有十分理想的协同设计功能，故而在建筑结构施工图设计中，务必参照工程设计的要求，注重设计的科学性与合理性。

3.4 结构抗震的分析

Revit 软件的建模功能比较完善，故而在建筑结构抗震分析中，工作人员需要充分利用Revit 软件，自动生成工程设计中需要的建筑结构设计图纸，加强工程量计算的科学性与合理性，如图2 所示。不仅如此，也可在软件工况设置、边界约束条件设置及荷载模型设置的基础上，全面增强建筑结构抗震分析效果，推动后续工作的顺利开展。

图2 Revit 软件

在建筑结构抗震分析中，工作人员可充分利用系统族文件设置梁、板、柱等重要结构，或者也可开设符号表示法，设置荷载工况、荷载组合、分析模型设置和边界条件设置等多个窗口，在窗口中设置多个参数。待完成所有窗口的参数设计后，工作人员需要充分结合IFC 标准进入结构抗震分析当中，进而详细显示几何属性、材料属性、配筋信息、荷载和支座约束等多个分析结果，合理判断建筑结构设计可否满足抗震设计的规定与要求。该建筑结构抗震分析方式更科学，能够得到更为准确的分析结果。除此之外，还可以更好地展现几何属性、荷载、制作约束等多个抗震性能参数。为达到上述目标，相关人员务必在建筑结构设计的过程中合理应用BIM 技术。

4 结束语

综上所述，BIM 技术在建筑结构设计中的应用极大地转变了传统的建筑结构设计模式，能够更加生动地展现建筑结构设计的效果，设计人员也从繁重的劳动中得以解脱，全面提高了建筑结构设计的整体效率。日后的建筑工程结构设计阶段，还需继续推广和应用BIM 技术，以增强建筑结构设计工作的准确性，保障整体结构的稳定性和安全性，最终促进建筑行业的稳定、可持续发展。