建筑结构设计中BIM技术的应用

南振北 大同煤矿集团设计研究有限责任公司

1 前言

现如今我国建筑工程的规模不断扩大，数量也在持续增多，这就需要建筑结构必须有更加完善与科学的设计，切实满足人们具体的使用需求。BIM技术应用在建筑结构设计中，能够形成直观可视的立体三维图形，帮助设计人员更加全面的分析建筑结构，因此可有效改善在设计过程中存在的不足，进而可使建筑结构设计水平不断提高，在根源上保证建筑结构的稳定性与科学性。

2 BIM技术与特征简述

BIM是Building Information Modeling 的首字母缩写，译成中文就是“建筑信息模型”，数字技术与三维技术是建筑信息模型有着广泛应用的技术前提。随着我国科技水平的不断提升，BIM技术也已经在各个领域起到重要作用。BIM技术应用在建筑结构设计中主要是利用收集到的各种信息参数，完成模型的三维搭建，对建筑结构的设计、施工环节实现信息化管理，同时对各数据参数进行整合分析，给出最优化的设计方案，使建筑设计具有一定的仿真模拟性与可视性。在具体实施过程中，抛弃了传统的纸质设计文件而采用更为先进的3D可视形式,这极大地提高了工程信息的处理效率，因此可使得建筑设计更加科学。

BIM 技术应用在建筑结构设计中具有以下几个明显的特征：一是可实现设计过程的可视化。在过去很长一段时间里，建筑结构设计通常利用CAD技术获得2D图纸，技术人员很难及时发现在设计过程中存在的不合理的情况。而基于BIM技术的建筑结构设计，使得项目设计的全过程都能在可视化条件下进行，这可以帮助技术人员对施工设计进行全方面系统的分析，进而给出更加科学的设计方案，从而促使施工质量与施工效率都能得到极大提高；二是能够实现信息的协调性。BIM技术可以将不同的数据库之间进行关联，从而实现信息资源的高度共享，也就是说在建筑结构设计过程中，如果需要修改模型中的相应数据，与之相关联的地方也会同时反应，可有效降低视图之间的差异性，从而可最大程度的减少工作人员的工作量，进而有效保证工作效率；三是能够现场修改设计图纸。因为BIM 技术能够让设计数据参数化与信息化，设计人员一旦发现图纸不科学，就可根据建筑工程的详细数据参数及时修改图纸上的相应错误数据，而且修改记录会被相应保留，能够为后续的结构设计提供可靠的数据支持，确保整个设计更加科学和合理。

3 BIM技术在建筑结构设计中的作用分析

3.1 设计过程更加直观

BIM技术应用在建筑结构设计中，能够对施工过程中所涉及到的数据进行系统的整合与分析，并通过与各种参数化信息的对比，汇总所有数据的最终描述结果，能够对建筑结构中的所有构件进行信息化的模型演示。具体来说，BIM技术可以准确的反映出建筑结构中梁、柱、墙的具体位置与关系，真实的反映出建筑结构的各种特征，这也能在一定程度上帮助设计人员更加全面、更加直观地了解建筑结构的具体情况，进而作出科学的判断与调整，可最大程度提高建筑结构设计的科学性与可靠性。

3.2 可形成和编辑模型参数

BIM技术应用在建筑结构设计中，最核心的功能就是构建建筑结构的模型数据库，量化参数是模型的主要组成部分，所以BIM 技术在应用过程中需要形成和编辑模型参数，将工程模型与建筑结构实体进行一一对应，如此一来即可帮助设计人员更为高效的利用设计模型，并确保工程的实际施工与设计方案高度一致。

3.3 实现信息的共享与交换

利用BIM技术可以对建筑结构设计中的所有相关数据进行共享与交换，设计人员可以在数据库中输入相应的设计数据，进而实现资源共享，而且设计人员也可以充分利用数据库中的各种信息资源，促使建筑结构设计更加科学与完善。现如今，云计算与大数据已经充分运用在建筑结构设计中，使得建筑设计更加智能化，这也促使BIM 技术在建筑结构设计中有着更加可靠的应用基础。

4 BIM技术在建筑结构设计中的具体应用

4.1 应用在建筑场地和结构分析中

建筑结构设计是一项系统性非常强的工作，不仅需要构建更为合理的建筑主体，同时也要对施工场地的水文地质、气候环境等因素进行综合分析，BIM技术的应用能够对客观的外界因素进行系统判断，并利用数字化的方式呈现出建筑主体结构的仿真模型，同时结合GIS技术对建筑结构的选型进行合理预判，进而确保在实际施工过程中，施工进度与施工任务能够在水文、地质、气候等多种外界环境因素影响下与建筑设计高度一致，确保整个施工过程的可靠性与准确性。

4.2 应用在分析建筑结构性能上

建筑结构设计不是对建筑构件的简单组合，而是需要利用科学的设计方法，确保整个结构处于平衡的受力状态，并且在强震动、高荷载情况下都能保持结构稳定。充分利用BIM技术，技术人员就可利用内置软件对构建出来的仿真模型进行具体分析，分析各个结构的实际性能，并通过调整外界环境参数，具体计算出在模拟的现实情况下建筑结构的实际使用情况，如此一来就可科学的判断出建筑结构设计存在的不合理之处，从而促使技术人员及时进行优化改进，最大程度的保证建筑结构设计质量。

4.3 应用在建筑结构的协同设计中

在BIM技术的作用下，可以汇总各项信息数据，使得设计人员能够对数据进行共享并及时交流，这可极大提高建筑结构设计的协调性。具体表现为以下两个方面：一是可以充分连接不同的数据文件，既使设计信息处于不同的软件中，BIM技术也可充当连接因素，对数据和信息进行共享与交流；二是可以构建相对中性的数据库，将建筑结构设计中的不同专业进行连接，进而完成数据的传递与共享，例如在建筑结构设计中需要涉及到土建、水暖、装饰等多个部门，利用BIM 技术可将所有数据集中到统一平台中，这可在一定程度上提高建筑设计的协调性，促使建筑结构设计更加科学。

4.4 应用在建筑结构的空间规划上

在进行建筑结构空间设计时，需要综合考虑多方因素，例如室内的空间布局、室外的建筑排列以及街道布设等。利用BIM 技术可视化特征，能够充分利用数据库中的可用数据，从而帮助设计人员对空间规划进行科学分析，最大程度的提高空间规划效果，更加符合人们的使用需求。

5 BIM技术应用在建筑结构设计中存在的问题与对策分析

5.1 问题分析

一是缺乏明确的设计标准与管理体系。现如今随着科学技术的快速发展，BIM 技术相对已经比较成熟，在建筑结构设计中也有着十分广泛的应用，但是就应用的过程来看，相对缺乏规范的设计标准与管理体系，使得BIM 技术在应用过程中存在着一些不规范的地方，无法发挥出技术的最大价值；二是应用成本较高。BIM技术应用在建筑结构设计中，需要有大量的资金做支撑，同时也要求工作人员具备更高的专业素质，因此需要建筑企业投入充足资金来购买设备、招聘人才，而且在使用过程中需要及时对软件进行更新与维护，这都会在一定程度上加大建筑企业的成本支出，这也是限制BIM 技术无法广泛落实的原因之一。

5.2 对策分析

首先，健全项目样板。项目样板是建筑结构设计的基础，同时涉及到符号、线型、字体、有限标准化处理表达方式等多个方面，如果项目样板的质量较高，会极大降低工作的重复性，也会促使建筑结构设计效率更高。

其次，建筑结构构件一定要满足规范标准。梁、柱、墙、楼梯与楼板是建筑结构设计中的最主要内容，通常情况最常用的结构方式为预制构件、现浇构件与钢结构构件，因此建筑设计一定要结合建筑结构的具体功能与性质，对结构构件进行合理设计。以现浇构架为例，设计人员在设计结构方案时，一定要严格确保所有构件的管线走向与功能符合实际要求，在应用过程中不会出现相互冲突的情况。

6 结束语

综上所述，将BIM技术应用在建筑结构设计中，对于提高施工效率与建筑质量都有着十分重要的作用，与传统的CAD技术相比，BIM 技术更加科学与高效，能够促使建筑企业获得更大的经济利益。但是不可否认的是，随着BIM 技术的高速发展，该技术在应用过程中也出现了一些亟待解决的问题，相关技术部门一定要加大对BIM 技术的研究力度，促使技术更加科学合理，能够应用在建筑工程的全过程，在更加合理的建筑结构设计基础上，有效提高建筑工程施工质量，推动我国建筑企业的稳定健康发展。