浅析BIM技术在建筑结构设计中的应用

敖文

天津建工集团建筑设计有限公司 天津 300384

引言

伴随着信息技术的不断发展进步，社会经济发展对BIM技术在建筑结构设计中的应用也提高了关注，而且BIM技术对于建筑结构设计有强大的促进作用，又是结构设计中的重要组成部分，其对于确保建筑设计的效率和质量有着非常重要的作用。但是不可否认，当前的BIM技术的应用还不够成熟，存在有一定的问题需要进行改进，制约了其进一步的发展[1]。

1 BIM技术的概念与特点

1.1 BIM技术的概念

BIM技术在建筑行业的应用促进了设计师的设计，对于建筑行业的发展也起到了促进的作用。BIM技术基于数据而成，是建筑设计行业广泛应用的一种3D数据工具。同时他蕴含着庞大的共享数据，在实际是进行设计的过程中能够提供可靠的数据支撑，为从设计到拆卸的整个过程设计师决策做依据。同时，它也是一个体系结构信息模型，根据建立的模型提供的数据，虚拟模型能够充分反映实际结构内外部的具体特征。它将以三维结构呈现，以便管理者做出项目调整或修改的决策。

1.2 BIM技术的特点

BIM技术是一种基于数据信息的先进技术，以其可视性、协调性和模拟性的特点在建筑设计中得到了广泛应用。在可视性上，BIM技术可以根据提供的数据建立建筑的二维和三维结构，并对模型中发现的设计缺陷进行修正和优化。根据BIM技术，我们可以分析零件所用材料的优缺点，然后设计方案，并根据方案进行优化和修改。BIM技术的协调性，即水管、电线和消防设备的部署。此时，BIM技术在减少设计过程中的实际冲突方面发挥着极其重要的作用。其次，BIM技术可以在模型中进行注释。例如，在最重要的钢筋混凝土工程中，设计者可以通过多角度、多环节表达钢筋混凝土的水平。BIM的模拟性特点，即根据实际结构建立二维模型。如果与BIM技术相结合，首先要做的就是对仿真数据和信息进行处理，使设计者能够理解和设计解决方案[2]。

2 BIM技术在建筑结构设计中的作用

2.1 图纸易于修改

BIM技术反映了建筑模型设计过程中建筑的各种情况。如果能及时修正局部误差，在系统修改过程中可以同步修改图纸，并自动匹配其他图纸数据，减少了手工计算的时间，节省了工作，提高了工作效率。同时，BIM技术的自动修改功能减少了设计人员的时间和精力，可以更有效地用于计算建筑物的参数和间距，有利于优化设计方案。

2.2 三维建筑模型

BIM技术与以往的设计过程的不同之处在于，BIM为建筑工程设计提供三维立体化的模型。该模型允许设计师仔细检查建筑物所有部分，包括墙的相交、厚度、水线和各种因素，及时发现模型中的错误，修改设计最佳方案，避免在正式设计过程中可能产生的不利影响。此外，模型生成可以帮助设计师检查进行项目的早期阶段检查，一旦发现误差，立即调整各项指标，降低材料损耗和返工风险，保证设计质量，促进优质建筑结构的设计。比如，某建筑建设地点在北方，对采阳的要求较高，完成基础建模工作后，模拟光照条件，了解接受光照的水平，发现建筑8层以下无法接受有效光照，直接对参数进行调整，使不同建筑之间的距离增加1.5m，光照条件明显改观。

2.3 设计阶段技术应用

设计阶段的BIM技术应用主要包括细节调整、孔洞预留等。常见的建筑结构设计细节包括入室线路孔洞、采阳窗位置、隔热材料选取、保温材料选取、墙内线路走向，等等，这些细节方面的结构设计出现问题极可能导致建筑性能下降，比如保温材料的选择。我国北方进入秋末时节之后，温度即会显著降低，直到来年春季才会回暖，这一时间段内北方会进行集中供暖，但供暖期外低温环境也会影响正常生活，因此保温材料非常重要。选取保温材料时，可通过BIM技术不断进行模拟，以10℃、0℃、零下10℃环境为固定条件，判断分析不同材料的保温效能，最终选择合适材料[3]。

3 BIM技术的具体应用及发展前景

3.1 BIM技术的具体应用

3.1.1 应用于前期模拟数据现场设计。在具体的设计设计中，很多的住宅建筑设计都是采用BIM技术进行设计模拟，并且根据设计活动进行技术的现场情况模拟。这样可以根据模拟数据结果探索出部分设计方案的问题，以便调整相应的住宅设计设计计划，在后续进行设计时能够减少安全隐患的发生，进一步加快设计计划和设计速度。不仅如此，在进行方案的分析时，还可以模拟投标招标的过程，针对方案进行具体问题的调整，避免出现任务延时和设计技术资金减少的情况。

3.1.2 应用于动态数据控制设计。在具体的工作中，应用BIM技术有利于模拟住宅建设工程的动态数据控制，可以进一步全面跟进设计单位所提供的设计进度和设计状况，根据具体情况提供有效的管理。对于其中设计不合理的地方可以积极地调整相关的设计建设方案，进一步根据实际情况进行住宅设计方案的选择，及时改进物资使用中部门间所给的对比设计物资使用情况，做到各部门之间信息共享，保证住宅设计方案活动的有效开展。

3.1.3 应用于可持续发展应用。在具体的住宅设计方案规划中，首先要保证设计住宅中的建筑设计环保性设计，积极利用BIM技术进行建筑结构的设计全面化，及时对建筑设计方案进行3D模拟，并且模拟数据中还要坚持以环保性和可持续性作为最主要的建设理念，积极控制某些可能会额外产生的成本。除此之外，还要对建筑住宅设计中的所在地环境和地质情况进行分析改造，积极在模拟数据中添加相应的人文元素，提高设计方案的科学性。

3.1.4 应用于空间规划设计应用。在具体的住宅设计过程之中，应该要全面的分析住宅建筑所在地的地形和地貌情况，根据当地的具体建筑行情和实际情况，对建筑物的初始设计方案进行优化。为了进一步提高整个建筑设计地区的考察结果的准确性，强化整个建筑的可视度，可以采用GPS技术该地区的地形进行勘测，将具体的技术成果打包，采用3D模拟软件技术进行数据的模拟。不仅如此，利用各项技术进行建筑物的全方面分析，可以使得建筑物的住宅门窗等能够进行合理的规划设计。这能进一步的提高建筑设计的科学性和合理性，也能够使得建筑物的数据进行有效保存，为其他建筑物的建设奠定一定的设计基础。

3.1.5 应用与结构性功能分析。在具体的住宅建筑设计中，想要进一步的优化整体的建筑物设计效果，必须要根据当地的实际情况做好相应环节的设计工作。对于住宅建筑物的单元结构，应该及时采用BIM技术对其进行分析，确保每一个单元结构的建筑物组成部分都能够具有抗震的效果，能够符合建筑物的稳定性设计要求。与此同时，还应该具体分析建筑物的结构性性能，采用网络云技术的方法，在原先设计的BIM方案模型中输入采集到的数据，通过模拟软件获得分析结果。如果没有达到相关技术标准要求，就要调整住宅建筑物设计方案，提高住宅建筑结构的性能。

4 BIM技术应用中的存在的问题及优化措施

4.1 BIM技术应用中存在的问题

BIM技术在建筑设计行业已经得到了较为广泛的应用，但是由于发展时间尚短，还没能达到完全成熟，还存在一定的问题需要优化改进。一方面，设计师在应用BIM技术过程中还不具备足够的专业素质，建筑数据收集以及参数的设置上存在严重不合理的情况，使得BIM技术的优点很难发挥出来。若设计师不能够在自身基础上加强对BIM技术的学习，就会限制了建筑工程设计水平的提高。工程设计编制通常是依赖于管理者的实际管控经验，并没有结合当地改革项目的实际情况做好针对性的改进，导致设计计划中层层不合理的情况屡见不鲜，直接影响到项目设计的顺利交付，也会对项目造成较大的经济损失。在建筑工程中，由于部分工作人员对于BIM技术的掌握性不足，也不了解该项技术的实际效用，导致在传统施工中还是采用传统的施工技术，直接导致施工效率的低下，施工的技术陈旧。

4.2 BIM技术应用措施

4.2.1 在建筑结构和设计场地的分析上，设计过程中，工程师应该仔细检查建筑结构和建筑工地，以及设计方案根据设计现场的特点，因为水电设计现场的条件和土壤环境影响人工方案设计。建筑的结构性能是指建筑的抗震性能和稳健性，直接决定着建筑的质量和建筑者以及使用者的人身安全。在设计中，设计师需要将建筑的各个部分分开设计之后拼接到一起，使之形成一个完整的整体，之后进行全面的设计考量。BIM技术在这一过程中能够提供极大的帮助，在分析软件的帮助下能够极大的解放人力物力的投入，在数据分析结果上也因减少了人员的参与而提高了精确性。BIM技术最大的优点在于信息共享的建立。在应用BIM技术的过程中，可以有效地解决传统设计方式中信息交换和共享机制缺乏带来的弊端。建筑的设计不单单包括外形结构完整的建筑结构，还有其中的水电、装饰等环节，需要多个不同环节的专业人员参与。BIM技术的中性数据库的存在实现了信息共享，提高了建筑设计环节设计师之间的沟通与交流，提高合作的质量。

4.2.2 将BIM技术进行试点应。BIM技术是建筑施工行业中的一项新技术。作为施工单位，想要在未来的建筑行业中占据领先优势，必须拥有先进的可适用性技术。对此，可以首先应用BIM技术在工程施工中进行小范围的技术试点，从试点的情况上判断该项技术的改进方向，增加各单位对于新技术的支持和应用，投入相关的资金、物料以及科研团队，针对其复杂节点的应用以及工序排布方法的解决对策应用BIM技术进行创新融合，且做好一定的宣传，使得建筑行业人员熟悉该项技术，了解BIM技术的优势，扩大技术的应用范围，使得技术使用变得愈加成熟化。在对BIM技术进行试点应用时，必须要以施工进度为主，提升施工的合理性与准确性，改进传统的施工标准，以计算机技术为主，增强不同环节的可适用性，提升人们对该项技术的重新认知，了解该项技术的可适用性标准。而应用BIM模型可制作成三维可视化模型岩板，及时地对信息参数调整，获取针对性的解决方案，快速地对施工人员进行交底，加快施工进度，节省成本支出，获取多样化的数据信息。在技术应用中一旦任何一项参数发生变动，整个模型的信息会自动更新，这样就可以自动的获取相关的数据信息，根据现场的实际情况合理调整参数，了解施工进度变化情况。

5 结束语

简而言之，目前BIM技术已经在建筑设计行业得到了应用上的认可，但是在应用效率上还存在一定的问题，这主要是由于设计师对于这一技术了解不够深入造成的。而设计师对于信息资源的收集以及对共享资源的不够重视或多或少都对BIM技术的有效运用形成了限制，制约了BIM技术在建筑工程设计应用过程中效率的提升。基于此，笔者针对建筑结构设计的具体情况提出几点促进BIM应用的措施，着手加强建筑设计的效率和水平。