建筑结构设计中BIM技术的应用实践分析与研究

康晓鹏 文 军

（北京城建设计发展集团股份有限公司郑州分公司 450000）

0 前言

BIM技术即建筑信息化模型，英文全称building information modeling，，简称BIM。在建筑结构的设计过程中，对于BIM技术的运用，能够实现建筑结构设计与信息技术之间的完美结合，以解决建筑结构设计过程中存在的不足，为后期建筑工程的顺利施工夯实基础。

1 BIM技术

在建筑工程当中，通过应用BIM技术能对工程设计、建设以及管理得以实现。在开展建筑结构设计工作时候，BIM技术可以真实反映各工程分部之间的关系，从而确保建筑信息的真实性，也能进一步反映建筑构件的整体性，完全将不同工程设计建的关系呈现出，科学有效地避免不同岗位设计之间的重复率，使得其能够有效满足相关标准。BIM技术的应用流程如图1所示

通常情况下BIM技术具备以下两个方面的特征：（1）数据信息共享性，就是对所有数据信息实现共享。开展建筑工程结构设计工作时，经常使用的方法为构建模型，建模技术很好的推动着工程设计工作，其可以收集所有结构设计数据信息，整合与运用收集到的数据信息。实施建筑结构设计工作时，各个部门的设计人员能同时应用BIM技术，其能实现各个部门设计目标的一致性。（2）协调一致性。对BIM技术来说协调一致性是显著的特征，可以实现各个部门设计平台的一致性，将多个方面的限制性因素打破，促使各个部门设计人员信息共享得以实时实现，确保数据信息共享的及时性[1-2]。另一方面将BIM技术应用到建筑工程当中，使用不同专业原理能够实现最终的测试，把有可能存在的问题作为重点，探索出具体的解决方法，这样不仅可以加快结构方案的设计工作，提高设计效率，还能提高结构设计质量。

图1 BIM技术的应用流程图

2 建筑结构设计中BIM技术的应用实践分析与研究

在对S工程进行设计时，其所设计的建筑面积为4 136 m2。对于建筑工程的防火等级，要求其达到二级以上的标准。S工程分为地上和地下两个部分，其中地上部分有8层，还剩下的两层为地下部分。该建筑工程的主体结构形式是钢筋砼框架结构，其设计的年限是50年。对于抗震等级的设计，则需要确保其达到七级以上。

2.1 构建结构模型

对于S工程，结构形式以钢筋混凝土为主，主要的设计要点在于结构的连接部位。对于连接部位的设计，运用BIM技术能够推理出每个连接射线之间的合理性，并且在找到合理性连接后，能够将这些参数进行认真地执行。除此以外，在设计的过程中运用BIM技术，还能够进行相关结构模型的建立，在这一过程中，能够对各个结构中的参数进行调整，并还能对相关的零件或其它的部件进行更新完善，从而使得工程结构的设计效率和设计质量得到提升。

在对本工程进行结构设计时，首先需要运用BIM技术进行结构几何模型的建立，并且对Revit软件进行充分地应用，进而构建结构分析模型，对建筑结构中的每一个节点进行分析研究，进而对具体的连接位置进行确定，在确保无误的基础上实现自动连接。在进行模型构建的时候，需要对基本的构建、结构板、梁等要素进行充分地分析。为了确保模型建立的质量，还需要做好以下几个方面的工作：首先，对样板文件进行合理地选择，并且建筑BIM模型进行有效链接；其次，利用相应的软件进行轴网的建立，进而对标高进行精确地定位，并且对样本文件进行科学地制定；第三，对于建筑结构中的砼梁与砼柱，需要进行科学地设置，进而构建科学、合理的砼楼结构板；最后，对于整个模型需要进行全面、认真地检查，一旦发现问题时，需要进行及时地改进和调整。通过这一系列的工作，能够建立初步模板图[3-4]。

对于建筑结构设计来说，之所以需要进行标高的科学设计，主要是为了便于后期施工的顺利进行，并且有利于进一步提升建筑结构设计的质量。在利用BIM技术时，虽然相关软件中有“族”功能，但是在实际的设计过程中，由于受到各种因素的影响，使得设计过程中的各个工作难以得到满足。因此，在实际的设计过程中，在进行异性构件的构建时，应该独立构建相关族文件，并以此为基础进行工作的开展。在建筑结构设计的过程中，对于BIM技术的不断应用，会使得族库内的相关数据更加丰富。对于初始的模型来说，对我建筑结构的属性并不能完全的覆盖，这样对于结构面板的功能难以充分发挥出来。因此，需要不断添加相关的属性，并且对于相应的参数需要进行不断的完善，这样有利于后期平面图以及3D视图的更好设计。

2.2 分析建筑结构

在对建筑物结构性能进行分析时，合理地应用BIM技术，能够使得建筑物平面结构设计更加高效、稳定。除此以外，BIM技术的相关软件，还具有一定的计算能力和分析功能。对于建筑结构设计，通过对相关性能的分析和研究，能够确定所设计的相关数据是否满足实际的需求，进而确保建筑结构的性能得到充分地保障[5]。

另外，对于建筑结构的设计，还需要对相关的安全性能进行高度重视，目前对于建筑结构性能进行分析时，除了可以运Revit2016这一软件外，还能对ETABS2013等软件进行充分地应用，进而确保建筑结构的设计分析能够做得更好。通过对这两个软件的应用，能够使得相关的数据进行对比分析，进而对于相应的数据能够进行双向链接，进而使得不同软件之间的数据能够实现相互之间的传送。然后通过对这些数据的科学计算，进而对建筑结构的安全性进行判断。对于Revit2016这一软件的应用，对于结构模型分析可以进行数据的自动生成。并且各个模型之中，能够根据相应的需求进行转换，如果存在一些结构构建不能进行转换的，需要对其进行简单地处理。对于一些特殊的结构，在进行计算时，对于不能转换的构件，不需要进行计算。对于这些构件，需要将荷载信息与分析模型进行融合即可。

2.3 施工图设计

对于BIM技术的应用，在施工图纸设计中的应用更加广泛，效果也更加显著。这是因为在施工图设计中应用BIM技术，能够实现三维模型的效果，能够使得给人的直观视觉效果更加明显，这样便于设计人员对于所进行的设计进行科学地评估。并且即使是设计方案存在问题，在进行更改的时候也更加的方便，这样能够极大的节省相应的人力、物力和财力。此外，通过对BIM技术的运用，能够得到有效的数据信息，进而对于建筑结构设计的目的、相关的设计要点以及关键性的设计指标，有非常清晰地了解。这样不仅能够使得施工的难度得到降低，同时还能减少施工过程中安全事故的发生，使得建筑工程的施工质量得到显著的提升。对于建筑施工图纸的设计，比较重要的一项工作就是对配筋参数的确定。通过对结构软件的应用，能够对建筑结构进行全面、系统地分析，通过分析得出的结果能够对砼构件配筋和相关阐述进行科学设计，同时借助于其它工具，能够使得建筑结构的钢筋设计得到科学地设计[6]。对于钢筋符号的输入和输出，具体情况如表1所示。

表1 钢筋符号输入以及输出

在S工程中，在对砼进行选择时，所选择的型号是C30的型号，对于徐变系数的设置，其数值为2，对于容重的设置，其值为26 kN/m2，至于建筑结构的强度特征值，设置为20.10。在对建筑的柱和梁进行设计时，所选择的是HRB335带肋钢筋，对于箍筋材料，所选择的是HPB光面钢筋。在实际的应用过程中，如果需要对配筋进行调整，则会将实际使用的配筋数量与理论的配筋数量进行比对，以确保使用的万无一失。最后，在进行图纸的绘制时，需要进行共享参数的创设，这样方便相关的用户能够实现数据信息的共享。

2.4 成本预算和施工材料采购

成本预算和施工材料采购是工程建设质量管控的重要内容，运用BIM技术可以精准计算工程建设材料需求、机械设备的使用量、施工人员数量，精准掌握工程建设预算，从而合理的制定采购计划。同时BIM技术可根据工程建设的需要，具体将采购内容细分至每个工程项目中，依照不同阶段的施工进度进行采购，便于相关工作人员根据市场行情及时调整采购方案，同时依据物料使用情况进行采购计划的补充跟进，从而减少了物料设备的库存，提升机械设备的使用效率，确保工程项目的成本管控更加精准。

2.5 绿色建筑设计

在建筑结构设计工作中，绿色设计是建筑结构设计工作当中比较倡导的一种设计理念，同时也充分符合现阶段人们对于低碳消费的一种追求，而绿色设计难度相对较大，在具体的设计工作中所存在的影响因素也相对比较复杂。在建筑结构设计过程中，相关设计工作人员可以通过BIM技术的有效应用对建筑的节能性问题进行更深层次的研究和分析，尤其是针对建筑采光、建筑通风以及建筑日照等方面内容，必须要通过更加深入的设计和分析之后，从中找到最适合人类居住的相关设计数据，并且需要以人为本全面提高建筑结构的整体设计质量和效果，如图1所示。比如，在建筑屋顶结构设计工作中，可以有效运用保温和蓄热系數更大的隔热材料来进行使用，可以在冬季条件下保证室内的热量不会大量流失，同时下集条件可以更好地隔绝外部的环境温度以此来实现，冬暖夏凉的效果，充分彰显出建筑绿色设计理念[7-8]。

图2 绿色建筑设计

3 结束语

综上所述，在进行建筑结构设计时，应用BIM技术有着非常重要的作用。现如今，在我国建筑结构的设计过程中，对于BIM技术的应用已经非常广泛，但仍然有很大的提升和创新空间。作为相关的设计人员，需要在借鉴传统优秀技术和经验的基础上，充分应用和融合BIM技术，将BIM技术的优势充分发挥出来，最终促进我国建筑设计水平的进一步发展。