BIM技术在建筑结构设计中的合理应用探析

汪兴文，于浩，杨平

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 BIM技术在我国发展现状

在进行建筑结构设计的过程中，科学的利用BIM技术不仅可以提升整体的工作效率，还能确保工程设计的信息化和科学化，BIM技术是建筑信息化模型，这种模型能够有效的把控工程项目整体的设计以及建筑过程中一些重要的信息和资源整合在模型之中，通过模型可以为后期的工作做好铺垫。BIM技术在具体运用的过程中，他采用先进的三维立体图形进行运用，从而帮助设计人员提供较好的设计思路，同时还能降低在具体生产过程中所使用的成本（见图1）[1]。

图1 BIM技术在建筑结构设计的应用示意图[2]

现阶段我国建筑发展朝着信息化和科学化的目标不断前行，其中BIM技术在当前建筑设计领域之中运用的越来越广泛，不仅能够达到较好的效果，同时还能减少建设中所使用的成本并减少施工的整体周期，以此为工程建设带来较好的帮助[3]。

2 BIM技术应用在建筑结构设计过程中所起到的作用

2.1 可更改的设计图

为了确保设计图的完美，设计者要不断地根据工程的设计需求不断地修正与改善，而在此期间，采用常规的技术，就意味着每次的变更都要对有关的工程设计参数进行重新的计算，从而极大地降低了工程的总体设计效果。BIM技术的运用基于工程建模，在设计者要求更改某个地方时，系统会根据实际情况进行相应的计算和修正。将这些特性相融合，不仅能提高工程设计工作的工作速度，而且还能根据各种参数进行比较，得出最佳的设计结果。

2.2 信息化的设计资料

在建筑结构设计中，需要使用海量的资料，而采用常规的设计方式，会使资料检索所需的时间大大增加，从而降低工程的整体设计水平。同时，由于采用了常规的技术手段，使得工程施工中所需的资料必须由手工录入，这种方法很可能会造成计算错误，从而影响工程的可信度。与常规的建筑结构设计相比，BIM作为一种基于现代信息技术的新兴技术，其关键在于它的信息，可以被看作是一个完整的项目数据库，设计者可以利用这个数据库进行数据检索，从而提高数据的精确度。

2.3 综合项目的设计

借助BIM模型可以对建筑工程进行一体化的设计，对建筑材料的属性进行具体的说明，让设计者对材料有更进一步的了解。基于此，在考虑结构安全问题的前提下，既要考虑到结构的安全，又要考虑到舒适度；从光源、节能等多方面来评估建筑物的结构，从而选出最佳的结构。BIM技术不仅提供了平面图纸，还完成了3D建模，为设计师的设计提供了思路，从而达到计算、图纸、渲染一体化的目的。

3 BIM技术应用策略

3.1 工程构造及现场的剖析

在进行建筑结构的规划时，不仅要考虑到用户的需要，还要考虑施工场地的特殊性。由于施工现场地质环境、水文条件等因素的存在，对施工方案的选择有一定的指导意义，因此，BIM技术的应用是非常必要的。利用BIM技术和GIS相结合，可以充分地反映出施工现场的特征，使设计者可以在仿真的条件下进行施工，使其符合施工现场的结构需求，从而确保其合理地设计。

3.2 房屋构造特性的研究

建筑物的抗震、牢固性是其最重要的指标，在进行结构设计时，要确保所有构件能够相互结合，相互支持，从而使其在功能上符合使用者的要求。针对这种需要，可以将BIM技术与建筑工程的性能相结合。

3.3 施工组织协调

通过以上分析，我们可以看出，在建筑物的设计中，所涉及的信息是要经常交换和分享的，但是在传统的设计技术中，信息的不一致是很容易出现问题的。BIM技术可以利用中间的资料，实现跨地域的各种设计程序所需的资料与资料的交换。同时，在建立中立数据库的基础上，可以使各学科间的信息交流和分享。一套完整的建筑设计，需要水暖、土建、装饰等多方面的配合，在这套设计当中，对信息传递的要求比较高，需要达到信息共享的目的。因此，建立重型数据库，让不同专业之间可以达到信息共享，让各个部门之间达到信息的协同，防止出现因为信息不同造成的工程损失。

3.4 钢构造模型

随着建筑项目大跨度大空间的发展，钢架的使用也日益广泛，BIM技术可以更好地保障其在施工中的功能，从而保障其使用的安全。钢结构采用梁柱连接，但由于其不同的连接形式，其表现出的特征也各不相同，这种特征使其在建筑中的应用更加困难。在工程实践中，BIM技术可以根据不同的钢筋混凝土梁柱的高度，调整相关参数，保证BIM技术产生较高的社会价值和经济价值，进一步保证工程的质量（见图2）。

图2 钢结构模型示意图

4 BIM技术在建筑结构设计中的应用

4.1 建筑结构和场地分析

在建筑结构设计中，设计人员除了需针对客户的需求以及安全因素等进行思考，还要考虑环境等外部因素对建筑工程所造成的影响，并针对其特点进行方案设计（见图3）。建筑工程所处场地地质存在一定的特殊性，而且在水文结构上也比较复杂，相关人员需要对其内容进行全面确定，从而达到较好的设计结果。现阶段相应的设计人员可以利用BIM技术解决存在的问题，对现场的场地进行全面的模拟，并且在环境当中建立工程模型，从而了解到建筑场地的特点，再通过技术将其模型进行展示，设计人员在相应的模型下可以对建筑结构进行全面改善，从而确保设计方案能够符合现阶段建筑的需求以此保障建筑设计的合理性。

图3 建筑结构基本知识

4.2 建筑结构性能分析

建筑结构性能主要是指建筑自身的抗震性以及牢固性等，在针对当前结构设计的过程中，设计人员必须保障建筑各个相关部分能够结合在一起，从而形成一个建筑的整体，保证建筑结构的抗震性符合标准。针对该问题，可以有效利用BIM技术进行全面分析，将建立完毕的BIM模型相关数据导入到软件中，借助软件对模型进行快速的分析，从而明确当前建筑设计的整体效果。相比较于传统技术而言，BIM技术的使用改善了以往存在的不足，能够大幅度降低数据分析的时间，同时还能接受人力资源的使用，且其系统自身具有较高的精确性，能够为设计人员带来较好的参考价值[4]。

4.3 建筑结构协同

建筑结构设计中所涉及的数据是需要不断地进行更新与交流的[5]，而且由于传统设计中相关技术共享机制不全面导致在后续的使用中相关数据无法通过，从而给设计带来困扰。对于当前BIM技术而言，这项技术可以能够将数据进行全面改善同时还能针对不同的地区进行数据获取与分析，从而实现数据内容的共享。具体的开展中，利用相应的数据库进行获取数据，再根据工程需求进行相关设计，根据不同的专业之间，它能够实现数据的传递和改善，这样有利于实现数据的全面共享。设计方案需要根据当前土木建筑以及水暖工程还有装饰工程等多个方面进行考虑分析，而在整个分析与设计的过程中会牵扯到大量的数据信息，而利用BIM技术，可以将这些数据信息进行有效传递与共享，再结合数据库的运用，能够更好地获取准确的数据信息，从而有利于设计工作，帮助设计人员做好数据的获取，以此保障不同专业间协同工作的效率[6]。

4.4 钢结构建模

随着大跨度结构的增加，钢结构的运用越来越广泛，而BIM技术的应用则能够确保该结构的整体建设质量，确保其安全性。钢结构一般是通过梁柱实现连接，而且在不同的连接区域其结构特点也有不同的体现，在这样的前提下进行设计具有一定的难度。在实际设计中，将钢结构梁高度进行计算，设计连接件，并将其进行参数化处理，借助BIM技术的信息共享功能，控制钢结构中螺栓等零件的间距，以此保障钢结构设计的合理性。

5 结语

设计不理想会导致建筑的建设受到较大的影响，因此，设计人员应该结合实际情况合理地利用BIM技术做好设计工作，同时还要充分了解BIM技术在建筑设计中的优势，通过优势完善设计中存在的不足，以此确保建筑的设计效果。