探析建筑结构设计中BIM 技术的应用

韦广添

（广东鸿宇建筑与工程设计顾问有限公司，广东东莞 523000）

0 引言

随着社会科学以及建筑信息技术的飞速进步，各种各样的高新技术成为建筑行业重要的设计辅助技术，其中BIM 技术为建筑设计行业的发展提供了有力的支持，形成了一种形式的设计平台。通过应用结构设计，该设计技术可以创建科学、智能的设计，减少设计过程中的数据错误，同时也方便在后续的施工过程中有效地执行修改设计缺陷的操作。在新时代的发展中，不断出现新的建筑设计技术与设计方法，这就要求建筑设计人员要不断地提升自己对于新事物的接受水平，将新技术融入自身的建筑设计工作中，使设计出的建筑更加符合新时代的发展以及新时期人们对于建筑的使用需求。接下来本文将详细介绍BIM 技术在建筑设计中的运用。

1 建筑结构设计中的BIM 技术

1.1 BIM 技术的概念

BIM 是一种将信息技术投入建设过程的数字模型。将三维结构呈现给人们，使人们能更直观、清晰地观察建筑结构，从而得出正确的结论。设计适配、财务评估、施工方案为资源和设计培训提供可靠的安全保障，确保结构的整体结构更科学。BIM 技术还可以与信息技术相结合，形成一个集成的信息数据库。

1.2 BIM 技术的优点

1.2.1 可视化

BIM 的主要优势是可视化技术。通过在BIM 系统中放置建设项目的各类信息并建立一些参数，利用3D 数字技术向人们展示3D 模型。在一些更复杂的结构中，BIM 技术还可以呈现更复杂的细节，对于用户评估程序的软件资源非常有用，能及时了解设计中存在的细节上的问题，施工人员也能够更好地了解结构设计的意图和施工相关重要技术的运用。因此，BIM 技术发展在建筑行业有着广阔的发展前景。

1.2.2 协调性

BIM 技术的协同作用主要体现在它可以应用于建筑设计的各个环节，促进工程建筑设计部门和其他各部门之间的协调与协作。基于视觉运用特征，能帮助不同的设计部门之间就存在的配合问题形成协调一致的意见，可以更加高效地解决关于交叉专业的问题，保证工程施工的正常进行。

2 BIM 技术在建筑结构设计中所发挥的功能

2.1 设计图纸可修改功能

在传统的建筑设计方法中，一旦发现设计问题，就必须要重新调整整个项目的建筑设计图。这意味着需要大量修改图纸，浪费了设计时间[3]。BIM 技术的使用能够显著地改善这种情况。设计师只需要使用BIM 技术改变有问题的部分，系统会自动校正剩余的尺寸，这给了设计师更多的时间和精力来完善建筑物的其他细节。

2.2 设计数据信息化功能

在特定的应用过程中，基于信息技术开发的BIM 技术，可以利用其他先进技术，建立土木工程信息数据库，获取与土木工程相关的信息。设计师可以方便地进行分类，分析和保存。设计者或工程师可以提取信息，根据信息分析结构设计或施工问题，优化施工图，为后续标准化和合理地施工工作创造条件。

2.3 工程设计一体化功能

BIM 技术的内置施工规划功能是获取工程信息，对施工结构进行评价。这代表着BIM 技术能够非常高效地帮助建筑项目的结构设计，获取相关信息并根据建设项目的实际情况构建建筑模型。在设计特定的建筑项目时，可以根据设计要求和相关标准，科学合理地设计建筑物的外部和光源等，使得设计方案具有更高的应用价值；还可以根据设计计划优化建筑模型，确保在建筑项目中的有效应用，根据建筑物的舒适度、采光效果和建筑物的能源效率来评估建筑整体设计，保证其可行性[4]。

2.4 建筑工程模型三维化功能

传统的建筑设计主要以CAD 图纸为主。由于CAD 最终以平面形式表示建筑形象，因此设计人员很难发现将各种建筑环节组合在一起时会产生的隐患，这是传统建筑设计面临的主要问题。BIM 技术通过对CAD 图像的三维表现，使设计人员可以清楚地观察建筑物的结构组件之间的关系，从而可以及早发现建筑设计问题并做出调整，提高建筑设计的效率和质量。

2.5 各项信息数据的共享

尽管设备分类中使用了不同的信息，但传统编程缺乏信息共享和交换，BIM 技术能够非常高效地完善这个情况，不同专业的设计人员可以通过BIM 技术在项目设计的数据平台中注明所有相关结构的重要数据信息，其他人在需要查询项目结构中的信息和数据时可以访问数据库[3]。在实际的结构设计中，设计师会参考其他设计师的数据库和其他设计输出，帮助他们的设计工作，改进设计计划并科学全面地执行。大数据和云计算的出现为技术信息管理中的BIM 功能提供了更便携的存储方式。在数据交换功能中实施BIM 技术是提高结构设计效率和水平的关键。

3 BIM 技术在结构设计中的应用

3.1 在建筑结构设计场地分析中的应用

建筑设计的内容非常复杂，不仅要分析主体建筑结构的科学合理性，还要分析施工现场的环境和水力条件，以及保证施工安全。BIM 技术不仅在分析基础结构的合理性方面发挥着重要作用，而且对施工现场的地质、水文环境也有重要影响。该技术可以使用数字动态信息分析和确定结构对土壤结构和水文条件的影响。此外，它将确保工程的完成和详细的技术分析，并确定结构和系统选择，可以为施工现场提供更加准确的参考标准，使结构设计在机械上与施工现场的地理、水文和气候条件相适应。一体化可保证正式施工过程及后续施工的顺利运行。

3.2 在中期设计阶段中的应用

中间阶段的主要任务是完成建筑物的各个结构，如结构模拟、结构结构分析、相关结构分析等。

3.2.1 BIM 技术在结构仿真中的应用

钢结构是建筑结构的重要部分。在结构工程的建设中，钢结构也是所有建筑工作中最困难的。在实际的钢结构项目中，BIM技术的应用用于定义梁和柱之间的连接、梁和梁的铰链、梁和梁的固定连接以及其他连接方法。验证参数以确保连接方法的有效性和科学性，并在此数据库的基础上模拟钢结构的连接，保证钢结构设计的准确性和有效性。

3.2.2 BIM 技术在结构性能分析中的应用

在设计建筑物的结构时，不仅要确定结构，还要注意分析结构的其他建筑特征，如断裂力和建筑物外观[4]。因此，为了分析建筑结构，有必要应用BIM 技术。根据外墙、钢材等材料的应用，确定建筑物的材料。对于所选材料，必须将载荷元素定义为材料读数值。BIM 技术还可以应用于与结构设计相关的各种分析属性，寻找性能差距，确保结构稳定性和结构设计的补充充分性。

3.2.3 BIM 技术在关联结构分析中的应用

在建筑物的结构设计中，各种结构之间的相关性至关重要。为了确保结构相关分析的准确性，须使用BIM 技术来模拟和实现真实的建筑结构，具体反映建筑结构之间的关系。例如，要分析建筑物中洞口与墙体的关系，洞口的存在必须依附于墙体，并且墙壁的存在可以具有洞口。两者之间的关系非常紧密。

3.3 在建筑设计各专业协同中的应用

BIM 技术在结构工程中的应用研究不仅由设计师进行，建筑结构设计的许多不同学科中也在进行[5]。因此，在设计过程中加强不同学科之间的信息交流以及信息的聚合和协调，是提高建筑设计效率和完整性的重要途径。在如今的建筑设计中，利用BIM 技术进行信息交流主要体现在两个方面：一方面，中间信息可以用在不同位置并且通过使用不同的软件设计来构建模型的不同数据和信息度量；另一方面，土木工程、套件、建筑等专业相关的计算机使用集成模型可以完成跨数据跨专业的信息和能力的共享、传输和集成。

4 结语

在社会经济快速发展时期，城市化的趋势日益明显，建筑业也在稳步发展。各种建筑设计的新技术新方法也随着时代的需求不断涌现，建筑结构的设计是反映现代建筑技术并有效促进城市规划和文明发展的重要途径，设计的重要性不容忽视。将各种新技术合理地运用于现代建筑设计中就是如今相关工作者的重要任务，BIM 技术的使用可以为建筑设计师提供直观易懂的建筑模型。使我国建筑设计的更加快速地发展，同时我国建筑设计的质量也能得到有力的保障。