BIM 技术在建筑工程结构设计中的应用研究

王立

摘  要：建筑是一项统合了土木结构、电气系统、给排水系统等多重结构的综合体，而在建筑结构设计工作中积极运用新型信息技术不仅能够有效提升建筑各专业设计与结构设计的协调性，同时还能够为结构设计的优化提供更大便利。BIM技术平台能够在前期决策、设计及后期施工中通过动态展示对结构设计的特点进行剖析，因此受到建筑同仁的认可。

关键词：BIM技术;建筑工程;结构设计;应用

1BIM技术的定义

BIM技术是依托计算机与信息技术为基础的软件系统，该系统主要应用于建筑工程设计，也被称之为建筑信息模型。通过该系统自身所携带的三维模型创建以及可视化系统，实现了对建筑结构所涉及的各类数据和信息进行收集然后应用在三维模型创建的过程中，使得数据与模型中的各个参数进行对应，在进行建筑工程设计时能够更加高效的对设计图纸进行优化和完善，通过可视化系统能够实时的对三维模型的数据进行调整，一方面是施工设计图纸更加完善;另一方面也降低了建筑工程的整体成本。

2结构专业运用BIM技术的特点

在进行全过程设计的时候，可以合理的使用BIM技术，通过协同设计来整合不同专业的专业设计内容，让BIM正向设计流程能够更加完整、更加科学。BIM设计流程可以与很多专业要求相匹配，实际应用时BIM作用在结构专业中有以下几个主要特点：第一，可以建立计算分析模型，让建筑信息模型有更好的应用价值，另外还能增加专业工作量，提高模型一致性，让模型信息更加丰富;第二，可以使用平法标注来表达施工图纸，平法标注会以平面的方式表达配件标高尺寸这一系列的信息，BIM设计则可以把相应的设计信息投射到三维模型中，通过软件处理后可以实现本土化应用;第三，结构专业包含配筋信息，BIM技术难以完成钢筋建模;第四，建立好计算模型后可以做结构专业的施工图，但是一旦需要更改，就要做大量的计算、改动，才能让施工图得到相应的修正，成本浪费比较大，无法灵活修改。

3BIM技术在建筑工程结构设计中的应用

3.1建筑结构和场地环境分析

企业在对建筑的结构进行设计的过程中应遵循一定的原则，其中的原则主要体现在安全性和稳定性两个方面，目的是满足人们对于房屋建筑安全性的需求。在建筑结构设计时利用BIM技术衡量建筑结构的合理性，能有效提高建筑的稳定性和安全性。同时，利用BIM技术对建筑工程施工地周围的地形进行分析，对比先前设计的建筑结构方案，能找到双方在某个设计点出现的属性冲突，并以此优化设计方案。企业有条件的情况下也可以将施工工地周围的地质结构、地质情况等信息输入BIM系统，利用BIM系统综合分析施工条件、地质影响、气候影响等客观因素，用长远的眼光看待建筑结构设计和施工场地环境之间的内在联系，确保在施工过程中不出现意外，保障施工的安全和效率。除此之外，BIM技术也可以分析项目对于环境的总体影响，将项目对施工工地周边的生态环境污染降到最低。

3.2结构可视化设计

BIM技术的三维技术能将各种抽象的设计信息汇总并生成较为具体的三维图像数据。这种三维图像能为建筑结构设计人员全方位展示设计成果，将各种细节问题放大。如设计人员可以对建筑构件的大小、方位以及采用的材料进行追溯，并对发现的问题进行综合性分析。同时，BIM可视化的技术特点也能让设计师用肉眼观察建筑结构设计中可能存在的漏洞，利用BIM技术观察建筑结构的总体结构布局，使设计师在进行结构设计时更加富有张力，帮助设计师更好地发挥自己的实力。

同时，可视化特点能够更好地确保制定出的结构设计方案更加符合实际情况，能在发现不合理的因素后快速对问题原因进行调查，并对设计中不合理的部分进行及时补救。由此可见，BIM技术在建筑结构可视化中发挥着巨大作用，利用BIM技术进行建筑结构设计，不仅能提升设计效率，也能规避大量设计风险，提高设计总体质量。

3.3准确计算结构设计参数

设计人员在对建筑结构进行设计的过程中往往涉及大量的数据计算和数据分析，BIM技术能将各种相互关联的数据进行串联，并主动提醒设计者哪些设计的数据存在异常，帮助建筑结构设计者找到设计中存在的问题。为了提升设计的质量，建筑结构设计人员可以利用BIM技术对数据进行宏观联动更新，避免在人为修改设计内容过程中造成修改误差，更大程度上保证工程设计的内容和设计要求一致。

建筑结构设计人员可以通过建立BIM5D关联数据库，准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率，将BIM应用在算量中。对于建筑结构设计而言，为保障设计成果的最终质量，设计人员可以采用BIM技术对要计算的数据进行变量控制，对各种不同的数据按照设计要求进行梳理，以增强结构设计的合理性。以预制结构为例，为了避免设计结果和后期施工过程中发生建筑结构变形和结构裂痕，应对预制材料各方面的物理数据进行科学计算，预测形变量的范围，从而满足各种设计要求。

3.4优化房屋建筑形体结构

建筑结构的设计优化不仅仅是对房屋的结构进行优化，同时也要对建筑的外形形体进行合理化设计，从而达到更高层次的设计要求。就此而言，BIM技术能在对建筑结构优化设计的同时提高建筑的稳定性和安全性，并根据要求对建筑的布局、外观进行合理化设计指導，确保建筑外形既符合当下人们对建筑审美的要求，又能通过建筑的外形对房屋结构设计进行补充。设计人员可以利用BIM技术科学地调整建筑内部的创新设计，在原有结构优化的基础上对建筑内部的布局和形状进行调整，提高设计完整性。设计人员还可利用BIM技术收集建筑选址、建筑布局、周边环境、气象条件等综合信息，让设计人员通过这些信息重视建筑外形对整体结构设计的影响，利用建筑的外形解决一些结构设计中存在的问题和困难。同时，BIM技术也能对一些特殊结构进行设计调整，如对连续性结构以及杆系结构BIM优化设计，保障其发挥设计预想功能的同时不破坏房屋外形的美观性，增强房屋外观和结构设计之间的紧密性。

3.5实现建筑节能设计

建筑节能设计主要有室内采光设计、室内通风设计等方面，在建筑节能设计的过程中，通过BIM技术的有效应用，可以更加清晰地掌握信息数据库，同时也能呈现出可视化的动态设计图，利用BIM技术实现建筑与自然环境的有机结合，充分利用自然采光环境优化建筑物的采光，实现建筑物在采光方面的节能效果。另外，建筑物会受到本身的建筑结构、所处环境以及建筑物朝向等因素影响室内的通风设计，而若在设计过程中应用BIM技术进行模拟，可以对影响建筑物室内通风设计的因素进行充分的掌握和分析，建筑设计人员将周边环境数据通过BIM技术输入系统数据信息库，然后再根据当地的自然环境状况，如日照、气候等环境的分析，从而设置出建筑参数值，结合数据对建筑设计进行分析调整，使得建筑物周边环境得到有效的利用，以最优质的设计结构与设计比例实现建筑无采光节能设计，并有效提升建筑工程结构设计质量与水平。

4结束语

总之，在我国建筑工程结构设计工作中，由于结构有一些个性化需求，结构设计的难度也非常大，加上相关功能系统的安装协调需要也就要求建筑结构设计者不断提升自身能力，优化信息统筹效果。而采用BIM技术可以对结构设计的诸多信息进行可视化体现，与当前建筑结构设计发展方向契合。但是我们也要看到BIM技术平台在应用的过程中还有很多细节需要与我国国情融合，尤其要符合我国建筑结构设计需要，这也是未来我国信息与建筑技术人才的努力方向。

参考文献

[1]王磊.基于BIM技术在建筑工程结构设计中的推展应用分析[J].建筑技术开发，2020，47（15）：14-15.

[2]蒋衍洋.BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究[J].智能城市，2019，5（17）：71-72.