建筑结构设计中BIM技术的应用研究

王朝稳 江西中煤建设集团有限公司

1 前言

在建筑工程建设方面，结构设计对工程质量影响巨大，直接关系到工程项目的整体质量，同时也是工程成本控制的关键内容。因此，建筑企业在建筑结构设计方面，需要选择科学的方法进行控制。在建筑结构设计环节，设计人员需要转变传统设计模式，合理的应用BIM技术，建立三维模型并进行数据分析与调控，提高建筑结构设计方案各类参数的合理性，发挥建筑结构设计工作的价值。管理人员利用BIM技术，可以动态控制建筑结构设计与方案落实方面的工作，在此基础上优化建筑结构设计方案，为工程设计提供可靠的数据，保障项目施工可靠、安全的进行。

2 BIM技术的应用特点

2.1 信息集成化

在建筑结构设计环节，应用BIM技术可以集成化处理建筑结构的数量、尺寸等数据，在数据处理方面拥有准确、高效的特点，可以规避传统建筑结构设计的诸多问题。过往工程在施工图纸参数控制方面存在不小的操作难度。设计人员通过BIM建模形式，可以准确把握建筑结构诸多环节的设计要点，提高虚拟模型与传统设计图的关联性，帮助设计人员掌握建筑结构在设计方面的重点难点。

2.2 信息传递性

建筑结构设计选择BIM技术，可以利用计算机软件在数据处理方面的优势，整合各类数据信息，利用3D建模的方法，提高施工中各类数据的传递效率，还可以找到建筑结构设计存在的问题并给出问题的解决方法，确保建筑设计数据可以快速传递与转化。在建筑结构设计环节，应用BIM技术需要基于工作需求，可以削减设计人员的工作量，规避了不少人为因素引发的错误，提高建筑结构设计工作的质量与效率。

2.3 协调性

在建筑结构设计引入BIM技术，可以通过技术构建的平台与各部门人员进行实时沟通和交流，确定建筑设计的关键内容，保证设计人员在掌握工程多方面信息的基础上，增加对建筑结构内容与设计参数的了解程度。

在确定建筑体结构层次的前提下，设计人员可以更好的锁定建筑主体结构设计要点。设计人员结合项目具体概况，使用BIM技术建立3D结构模型，可以通过计算机软件将建筑结构立体、直观的呈现出来，帮助管理人员、施工人员更好的理解设计方案。工程项目参与部门众多，利用由BIM技术构建的信息平台，以利用互联网将各部门联系在一起，提高各单位在工作协商方面的效率，使设计人员更全面的掌握项目施工信息，简化设计工作流程，为工程施工高效进行提供保障。

3 BIM技术的设计流程

3.1 构建建筑整体结构模型

在建筑结构设计中使用BIM技术，需要建立科学、合理的结构模型，在模型中应该精准、全面的描述建筑结构信息，可以为施工提供全面、可靠的参数。在BIM建筑模型中，会给出建筑材料属性；分别定义分层实体、集合实体和使用实体。

3.2 构建建筑部分结构模型

在建筑模型构建方面，会按照施工需求设置模型的内容，部分BIM结构模型含有很多属性和内容，其中含有构造尺寸、材料和成本等信息，在BIM模型中还含有各类组件属性。以工程墙壁为例，在设计环节应该确定墙壁间的关系。使用BIM技术构建的建筑模型，其中的组件含有多层材料。墙体在建筑结构中较为关键，包含保温层、结构层、外墙砖、墙砖等。在建筑墙体模型构建方面，会结合墙体实际情况，定义墙体材料特性，分别定义实体、分层实体和集体；基于材料实体，连接墙体材料和墙体。

3.3 构建建筑关联性结构模型

设计人员建立BIM建筑模型的过程中，应该从项目相关的多方面内容中找到各方面工作的关联点。利用BIM技术构建工程模型，可以良好的识别工程结构，找到工程结构的关联性，还可以更直观、准确的反映工程建筑信息。

在建筑模型构建方面，应该确定建筑中的关系，判断部分参数发生变动时是否会对其他参数形成影响。比如，具备主从关系的两个实体——开口和墙壁，其中开口和墙壁分别为主体和主要实体，如果删除前者不需要删除墙壁信息，如果删除后者时需要一同删除开口信息。在模型构建中，将墙和开口关联起来，两者为物理关系。在建筑中还有很多关联类型，应该根据一者的改变调整另一方，提高模型参数的准确性。

4 BIM技术在建筑结构设计中的应用

4.1 建筑结构现场分析

为更好的完成设计任务在建筑结构设计环节中要使用BIM技术并收集工程项目各方面数据，分析、评估建筑体周围环境与地理条件，利用计算机软件建立建筑3D模型，可以更好的掌握设计方案情况，通过直观的模型有助于设计人员把控方案，及时发现方案在设计方面存在的问题。在建筑结构设计方面，需要利用计算机软件模拟建筑结构，全面、细致的分析建筑，由此可以帮助设计人员了解建筑结构周围的环境情况与地理条件。

在建筑工程设计环节，需要多方面考量项目相关元素，确定设计要点并进行针对性调整，为后续工程开展奠定良好基础。在工程项目运行中，建筑设计人员需要掌握建筑结构的构成情况，模拟建筑结构，快速发现建筑结构在设计中出现的问题并制定处理预案，由此可以规避不稳定因素对项目施工形成的影响，有助于工程项目质量控制，保证工程在合理、科学的设计方案下进行，图1为建筑内部三维模型图。

4.2 施工图纸设计

我国各大城市在建筑结构设计方面出现了一定的变化，建筑结构设计愈加复杂，施工图纸设计要求也逐渐提高。当前在建筑设计方面选择BIM技术，可基于立体图形设计与平面设计，收集工程多方面信息，结合设计标准进行控制，提高建筑结构设计的合理性与科学性。建筑图纸设计环节使用BIM技术，可以将设计方案直观的呈现出来，设计人员利用建筑三维模型可以掌握建筑各区段的详细信息，判断建筑整体结构设计是否合理、科学。在传统建筑结构设计阶段，设计人员考量建筑主体设计工作时，需要花费大量的时间与精力，同时难以掌握建筑设计各方面内容。运用BIM技术设计人员通过综合分析与全面考量，可以快速发现建筑结构在设计方面出现的问题并进行控制。

在建筑结构设计方面，应该加强对施工进度与成本的把控力度，通过BIM技术模拟建筑施工情况，及时发现在建筑设计方面存在的不合理之处并进行修改，提高施工方案的可操作性，弥补传统设计存在的缺陷。在建筑设计环节使用BIM技术，依托可视化设计模式，分析建筑中较为复杂的结构，收集建筑信息，掌握建筑结构设计形式，完善建筑结构设计方案，为建筑施工奠定基础。

4.3 建筑成本预算与材料采购

建筑工程中应用BIM技术在施工成本预算控制方面有极大的优势。利用BIM技术模拟设计方案，掌握工程建筑方面的需求，对建筑施工的各环节进行控制，限制各环节技术、设备与材料的应用方法，由此可以降低工程在资金成本方面的投入量，按照项目建设要求进行预算控制工作。建筑企业在项目施工方面，应该明确工作条件，制定更加有效、科学的采购方案。

在工程施工方面，使用BIM技术，收集施工实施数据，控制工程各项成本，可以提高对各类数据的管理水平。在建筑施工领域锁定工作需求，结合工程领域掌握的信息，快速确定采购工作需求，对工程施工现场各环节设备与工程材料进行动态管理。借助由BIM技术构建的平台，可以掌握设备、材料在不同环节的使用情况，及时发现材料浪费的问题并进行控制，由此可以降低材料无用消耗量，按照工程建设需求，合理配置施工材料，达到成本控制目的，将工程预算限制在合理的区间。

4.4 工程结构拆分

在建筑工程框架模型构建任务结束后，会在应用软件revit中导入工程数据模型，并生成相应的结构模型。在数据导入前，设计人员会利用软件分析各类工程参数并修正各类建筑信息，进行半成品的控制。在建筑模型信息拆分时，会剖析模型内容，提高三维模型的直观性。导入数据模型后需要关注工程数据，确保工程数据涵盖钢筋、构件、轮廓与材料等方面信息。在结构拆分时，需要按照正常的施工流程，拆分工作各环节内容，按照工程拆分要求进行拆分工作，拆分的越细致，对施工控制越有利。

4.5 埋件布置

BIM技术应用到工程中，需要确定各结构的拆分原则并按照方案建设要求与各结构拆分原则，将其作为预埋管件布设的基础，确保预埋工作达到工程使用要求。

在工程进行中，应该关注预埋工作，需要提高预埋工作的精准性、可靠性。在预埋梁柱埋件时，可以选择嵌入式梁柱结构，保证梁柱模板中的钢筋吊钩安装在指定位置。设计人员需要综合考量钢筋吊钩的规格、形状，如果工程模式发生变化，需要全程控制数据，调整数据参数，提高此类数据的合理性。在构件设计方面，应该明确工程设计要求，在柱结构预埋环节需要根据BIM模型进行比对、分析，选择专门的设计模块，合理的设计墙体与柱结构衔接位置，提高相应结构和钢板高度的吻合性。在建筑BIM模型构建方面，应该从设计角度出发，围绕项目内容确定工程设计的各项参数与高度。

4.6 绿色建筑设计

在建筑结构设计环节，需要按照国家对建筑提出的规划要求，引导建筑朝绿色方向发展。我国很多建筑企业在建筑结构设计中使用BIM技术，可以降低建筑设计的难度。绿色设计成为建筑设计的主体方向，也是国家大力推进的工作，满足人们对低碳消费的追求。但是绿色设计存在不小的难度，在设计环节影响因素众多，设计人员应该明确建筑结构设计要点，还需要灵活的应用BIM技术，可以深层次的分析研究建筑节能性。在建筑设计方面，工作人员需要关注建筑通风、采光与日照等内容，还需要围绕相关内容进行细致的分析，全面收集工程参数并进行深入的细致，找到人们喜欢的居住模式，确定建筑设计的各项参数。通过科学的分析，合理优化各项参数，由此可以提高工程建筑设计的整体质量。

比如，在建筑屋顶结构设计方面，为了提高建筑的节能性、环保性，会使用绿色建材，还会选用蓄热系数与保温系数更高的隔热材料，从而确保建筑在冬季不会出现室内热量快速丧失的问题，在建筑隔热方面拥有良好的效果，可以将内部环境与外部环境隔绝开，获得冬暖夏凉的效果。在整个过程中，设计人员利用BIM技术进行设计参数计算与分析，优化设计各方面内容，在建设成本控制方面有不错的效果，成为项目施工有序进行的有力保障。

5 结束语

在建筑结构设计环节，使用BIM技术可以帮助管理人员、设计人员和技术人员掌握工程概况，还能通过BIM技术提高工程数据整理、分析等工作的水平，使设计工作高效进行。传统建筑结构设计存在很多缺陷，使用BIM技术可以生成三维工程模型，便于设计人员掌握设计方案，及时发现设计方案存在的漏洞并进行修改，降低设计人员承担的工作压力。通过模型进行方案参数控制，可以更好的控制项目在各环节的工作，为建筑单位带来良好社会效益与经济效益。