建筑结构设计中BIM 技术的应用实践分析与探究

胡波 滁州市建筑勘察设计院

一、BIM 技术概述

20 世纪70 年代，由BIM 之父ChuckEastman教授提出了这一概念，并在新加坡、日本、欧洲等国逐步推广应用。如今，它已经成为我国建筑行业的新技术。近几年来，随着我国学术界对BIM 研究的增多，提起BIM 的次数也越来越多。尤其在建筑设计、建筑设备设计等专业中有着广泛的应用。但对大多数建筑行业来说，BIM 在结构设计中的应用还很少，要实现建筑、结构、设备、机电等各个专业的协同，还有很长的路要走。

BIM 技术是随着信息技术发展并在建筑行业中深入应用而形成的新型建筑设计技术，通过计算机技术能够把建筑数据信息化并把建筑的设计、建造及管理等环节融合在一起，实现了高效设计管理建筑结构。BIM技术综合了多种技术支持包括三维建模和信息管理等，所搭建起的流程图能够囊括了建筑设计施工及后期维护，不同环节的工作人员能够同时获取建筑相关数据实现了建筑结构基本信息数据的共享。传统建筑设计消耗大量资金且因受制于技术、人工失误等原因建筑设计效果并未能十分理想，而BIM 技术可以利用目标建筑基本数据设计出不同的方案，且能够搭建出多个1：1 虚拟建筑模型以供选择，因此BIM 技术拥有更好的设计效果与效率，为建设单位节省大量的资金投入。

二、BIM 技术在建筑结构设计中的优势分析

（一）BIM 技术工作效率高，有助于降低设计成本

与传统的建筑结构设计相比较BIM 技术无疑具有更高的工作效率，且能够节省人力物力降低设计成本。除此以外BIM 技术能够根据不同场景要求建立多个虚拟方案，构建出不同的虚拟模型，为后期施工提供更加详尽的依据。在对施工环境分析方面BIM 技术能够进行更好的把控，对于施工场地信息例如地质、周边居住情况等能充分考虑进设计中，对方案能够及时进行调整确保最终的方案施工可行性得到提高。对于施工进程的控制BIM 技术也可以结合地理信息等模拟出详尽的流程方便发现问题和改进完善，尤其是对各种突然情况的模拟可以进行预处理方案的制定及完善。然后根据多个模拟的结果不断地优化实际设计方案，最终使方案的可行性大幅度提高，为后续施工提供可靠的依据。此外在传统的建筑设计中，如果设计者在设计过程中发现问题，就必须调整建筑物的总体尺寸，修改设计方案，但这样做既费时又费力。与此同时，BIM 技术能很好的解决这个问题。设计者只需对问题零件进行修整，系统将自动修正其余零件的尺寸。

（二）BIM 技术综合协调多种应用技术

BIM 技术综合协调多种应用技术，包括数据库技术等。在建筑结构设计过程中数据库技术发挥着巨大的作用，利用数据库技术能够把建筑基本信息参数、材料资源信息、成本控制信息等综合在一起搭建起建筑数据库，以方便建筑设计施工甚至后续使用维护保养。根据实际的设计情况工作人员可以进行数据的增删改查，实现建筑设计调整和提高整个建筑项目运作效率。此外BIM 技术能够为设计者提供有关建筑的最新资料。设计过程中，设计者需要从各个方面收集信息，以设计出符合国家标准和时代感的建筑。与传统的建筑结构设计比较，BIM 技术可以为设计师供给最新的信息建造。在设计者需要建立相关信息时，BIM 技术可以为设计者提供一系列最全面、最可靠的报告。

三、BIM 技术特征的简要阐述

（一）信息集成

BIM 技术是集成了多个信息技术应用于建筑结构设计中，因而拥有了不同信息技术综合优点，所以BIM 技术的一个功用是有利于信息的有效整合，相关资料的收集、整合、规划与设计，进而为施工单位设计部门提供相关参考，从而能够缩短数据检索、锁定与了解优秀的建筑设计的时间。针对工程的具体情况，提出了更全面的设计方案，以促进建筑设计的发展与完善。

（二）协同设计

BIM 技术是一项综合技术，其特点是能够充分利用BIM 技术，有机地构建专门的建筑设计平台，为业主、相关设计单位和施工企业之间的信息共享提供了良好的沟通渠道。有关各方就能根据各自当事人的实际情况，更快地对要求提供的信息作出反应。可自动检测结构构件与设备管道的相互作用。该方法可以大大提高设计团队的沟通效率，同时也可以减少其他设计者在架构设计过程中所花费的时间，因而能够切实有效地提升工作效率。

（三）可传递工作过程

利用BIM 技术建立几何信息模型的优势在于，它能够保证各传输链路中数据信息的一致性，并结合自动管理模式，使用BIM技术系统能够修改某些模块或某些数据，但BIM 技术的发展在不断变化。此应用程序不需要遵循传统技术来修改参考数据或处理相关数据，要确保变量数据系统完成自动修改，从而最大限度地减少了雇员的工作量，确保他们能够完成工作。将BIM 技术应用于建筑结构设计中，在规定的时间内完成相关任务，减少建筑设计过程中的失误。

四、BIM 技术在建筑设计中的应用实践分析

（一）设计方案中的建筑模型解释

BIM 技术需要操作者有很强的计算机操作能力，虽然二维平面结构已从手工绘图跃升为电子绘图，但它仍不能真正与建筑物的原始外观相适应。BIM 技术的出现打破了这一局面，并促进了对之前二维规划的分析。

（二）开发综合项目模型

全面、完整的模型工程在充分实现现有建筑结构的同时，其价值与实用性也十分重要。这种设计主要采用有限的标准处理方法，并且有各种系列，线条风格，字体，线型，符号和表达方式进行优化。充分利用BIM 技术，可以创建完整的项目模板。此外，还必须特别注意设计速度，尽可能地提高速度，这样可以更好地为大多数普通用户和特殊用户有效地提供相应的指导效用。

（三）在场地分析中的应用

将BIM 应用于建筑结构设计，对于加强现场分析具有重要意义。施工分析是保证建筑结构合理、科学设计的重要依据。因此，只有从根本上保证施工现场各项指标分析结果的准确可靠，才能有效地提高预设计工作的效率。常规的现场分析方法存在一定的缺陷和问题，分析过程受分析者主观因素的影响较大，对结果的准确性有一定的影响。利用BIM 技术，既能从根本上保证现场分析结果的准确性，又能保证其完整性。利用BIM技术对建筑结构进行现场分析，还可以与GIS 技术有效地结合。有效地缩短了建筑结构设计的时间，使其更加科学、合理。

（四）建筑空间规划上的应用

建筑设计首先要进行空间规划。选定建筑位置之后，就可以对当地空间进行地形分析。尤其对于地形较复杂的建筑地基，需要进行地形分段。建筑基础的BIM 空间分析，如特定坡度、斜率、长宽比等。对建于地形复杂地区的建筑，可采用BIM 技术进行初步探讨，为设计工作提供强有力的支撑，拓展设计思路。利用GIS 可以对坡度分析中的各种参数进行建模。设计者可以根据需要从不同的角度进行探索，并生成一系列基本数据，以供未来设计参考。探索完地形之后，就可以规划建筑空间了。建筑物空间规划通常采用BIM 视觉分析技术，利用BIM 技术对建筑物进行三维显示，在进行各种分析前先建立相应的模型，并利用BIM 技术进行调试，综合各种因素，供综合参考，得到最佳的空间规划模型。

五、BIM 技术在建筑结构设计中问题分析

（一）使用BIM 技术经济成本问题

BIM 综合了多项技术，它的优势是显著的，但其使用成本也是较大的，需要足够资金支持方能实现。BIM 技术需要使用到机械设备及软件系统，这些都需要大量资金投入。根据目前对BIM 技术费用调查研究可以看到，随着BIM 技术发展强大，其使用费用在也在不断攀升。对于中小企业来说使用BIM 技术的费用支出并不是小额资金，因此中小企业应用BIM 技术的广泛性有所降低。

（二）行业整体应用BIM 技术水平低

BIM 技术在我国建筑行业中的应用发展起步比较晚时间比较短，加上BIM 是综合技术需要掌握的知识及技能都较为繁杂，在国内能够完全理清BIM 技术脉络的专业技术人才较少，建筑行业融通BIM 技术还需要一定的时间。此外还存在一部分建筑设计人员对BIM 技术认识不足的情况，认为BIM 技术是简单的计算机技术，与传统设计经验相比重要程度不高，唯经验论未能得到有效的破除。

（三）BIM 技术标准缺失

BIM 技术在国外发展较为成熟，但在国内应用时间尚浅，相关的技术标准体系尚未建立起来，BIM 在我国属于初级发展阶段需要不断地摸索发展的方向与道路。此外BIM技术人才培养标准缺失是另一重要的不足之处，如何对BIM 技术人员进行评价并建立标准是当前需要解决的重点问题，人才培养方案到位其他相关的技术标准也会迎刃而解。

六、在建筑结构设计中应用BIM 技术的策略

根据目前BIM 技术在国内应用中遇到的问题可以看到，要完善BIM 技术应用充分发挥出其应有的作用，就需要建立起BIM技术规范体系和人才培养标准。技术标准得到完善发展程度较为成熟后其他的问题例如资金投入及认知不足等方面问题就会水到渠成得到解决。同时也可以走出国门向先进国家学习BIM 技术的标准体系，并结合国内的实际情况加以修改制定出符合我国建筑行业的BIM 技术标准体系。同时应为BIM 技术在建筑结构设计中的应用搭建一个完善的环境，保证BIM 技术能够为更多的设计人员所接受和使用。针对最为重要的人才培养方面，可以实行深层次的校企合作和产教融合，设计更具针对性的课程方案，并注重实践应用与理论应用相结合的效果。现阶段国内对BIM 技术的认可程度逐渐提高，加上政策及行业对技术应用的支持，中小企业跟上时代步伐应用BIM 技术指日可待。

七、结束语

综上所述，BIM 技术目前已被应用于建筑结构分析与设计中，虽然在国内发展起步较晚，但发展势头是良好的。当前我国BIM技术是以IFC 国际标准为基础，利用智能技术将目标建筑物转化为三维结构模型图。通过BIM 技术的具体应用，可以帮助设计者进行模型分析、程序选择和修改，提高设计效率。