试述建筑结构设计中BIM技术的应用

张大红

【摘 要】随着我国BIM技术的不断发展成熟，能够更好地提升BIM技术与建筑结构设计的融合程度。本文首先介绍了BIM技术的概念，分析了BIM技术在建筑结构设计应用中的特点，探讨了建筑结构设计中BIM技术的应用，研究了BIM技术的发展展望。

【关键词】建筑；结构设计；BIM技术；应用

BIM就是利用先进的模拟技术，事先将一切可能发生的情况完完整整的模拟出来， 随着应用水平的不断提高，BIM技术理应被更好地应用于建筑结构的设计中。该项课题的研究，能够更好地提升BIM技术与建筑结构设计的融合程度，提高结构设计的效率。

一、BIM技术概述

BIM 技术即 Buding information mode，不仅仅是一种或一类软件，而是贯穿建设生命周期的信息集合，可使建筑行业向高效及精细化转变，可称之是建筑行业向 CAD 迈进的技术改革。在城市现代化建设步伐不断加快的当代，建筑业在城市社会发展中的地位越来越高，建筑业的快速发展促进城市更加美观、个性化，在满足人们对建筑功能要求基础上，对城市形象改变及地区环境改善具有重要作用。而BIM技术在建筑业中的应用，促使建筑结构设计越来越合理，美观性越来越优秀、安全性越来越高。BIM技术在建筑结构设计中的优势促进各个环节质量都符合标准规范，同时为建筑施工定制科学施工方案，为民用建筑顺利施工提供坚实支撑。

BIM是一个建筑项目中物理与功能特性的表达，它有共享性，它能为该建筑项目在整个生命周期中提供完全的决策依据。在前期的BIM技术发展中，主要注意力集中在搭设BIM应用平台和构建技术框架上。当前的BIM技术已经和遥感、信息技术等融合。国内的BIM技术起步晚，但是發展比较迅速，国家建设部门、建设单位、设计院等都很重视此项技术。BIM技术的优势当然不止体现在理论上，在实践当中BIM技术的优势更是展露无遗。例如“水立方”、上海中心大厦等建筑都应用了BIM技术，解决了空间关系复杂等问题。

二、BIM技术在建筑结构设计应用中的特点

1、参数化建模

参数化建模是BIM建模过程的基础特性。在BIM技术中建筑模型所有构件的数据都集成在统一的数据库中，从而实现整个建筑工程项目的信息集成。而且BIM技术基于三维数字模型和参数化关联技术建立模型，其操作对象主要为建筑构件，如梁、柱、墙、门、窗等，各构件之间存在参数化联系，部分构件的修改将会发生构件间的关联性修改。

2、模型数据的协调性与一致性

采用BIM技术的软件系统在建立三维模型后，可即时生成各个位置的平面、立面、剖面等各种二维图纸，并且在各个工程数据之间创建实时、一致性的关联。该模型还提供多方式的数据表达和信息传递，从而实现信息共享，可以让与之有关的工作人员不再担心由于时间和空间的差异而产生共享数据时发生的偏差，从而使相关工作人员既能专注于自己专业内的工作，又能实现建筑工程项目的设计和图纸同步。

3、各参与方协同合作

建筑工程项目是通过各参与方、不同专业的人员合作完成，因此各参与方的协同合作非常重要。在BIM技术实施前，各参与方之间的合作缺少统一的管理平台，各专业之间的沟通与合作比较繁琐且效率低下。通过BIM技术的实施，为建筑工程项目各个专业提供了一个可以实现信息共享的专业技术交流平台。基于B工M技术的协同设计方式具有更高的效率，其大型的数据库可使不同的人在同一建筑信息模型中共享统一的数据信息。

三、建筑结构设计中BIM技术的应用

1、三维设计中BIM模型的碰撞检查

在建筑项目的施工前，传统的2D图纸往往在使用过程中不能有效地反映个体以及系统之间的碰撞，时间紧、多专业协作、沟通不充分导致个体离散行为具有很大的不可预见性，使得设计人员很容易疏漏掉部分碰撞问题。所以，这就很需要运用BIM技术中的三维BIM模型进行三维碰撞检查，这种监测的过程不仅能消除施工过程中的硬碰撞和软碰撞，更能减少建筑施工过程中的返工问题和错误带来的损失，进而优化设计到后期优化施工图出图并交底，建筑施工人员也可用BIM技术碰撞检查优化后的3D模型方案进一步进行施工进度模拟和施工统筹模拟，提高建筑设计和施工的质量。

2、模型沙盘推演

我院BIM技术应用在2010年起步于苏州圆融星座综合体项目，2011～2013年陆续在无锡博世308工厂项目、中哈新疆项目、苏州广电传媒大大厦以及本院新办公大楼项目中应用。主要的目的有两个：一是配合设计院出图并校核各专业间的不可避免的设计错误，包括建筑构件与结构构件间的配合施工问题，诸如楼梯梁碰头问题、汽车坡道梁底净高问题、梁底门窗留洞问题等；二是通过三维模型的沙盘推演来配合施工图纸交底并指导建筑施工，重点解决施工中设备管线碰撞问题、结构剪力墙设备留洞问题等。

3、项目可视化

BIM模型的可视化，是具有反馈性和互动性的全过程可视化，有利于报表的生成和效果图的展示，更可以促进工程项目的设计、建造以及后续运营中的沟通决策，使整个过程都具有可视化状态。在投标过程中，这种可视化可以对设计单位的业务能力进行具有说服力的展示，有助于获得业主的认同，加大了设计企业的竞争优势，有利于建筑设计企业客户的拓展。

4、设计协同及优化

设计阶段，基于BIM技术的三维模型也可导入其他专业分析软件做进一步的分析和模拟实验，比如紧急疏散模拟、热能传导模拟、日照分析、采光模拟、风洞模拟等等；在设计完成后的招标阶段和施工阶段，则可进行4D模拟，即对项目工程进行项目时间加3D模型的模拟，通过4D模拟确定施工方案和施工指导等，BIM技术的运用，让三维模型与施工进度安排实现协同和优化，便于设计方和施工方面的沟通交流，科学合理地优化施工进度，解决楼梯、坡道及楼层净高不足问题、设备管线综合碰撞打架问题、预留管道位置不准问题等，避免设计疏漏和返工，使得设计方和施工方的项目经理能对项目的进行有着全方位的把握和了解，确保施工进度如期进行。

四、BIM应用推广需要注意的问题

1、结合自身情况，合理设定现阶段BIM的应用范围，再逐步寻求拓展BIM增值设计服务。不要在刚开始接触应用BIM，便想要求大求全，试图将revit用于各个专业，完美的实现三维协同设计及相关应用。

2、BIM启动的实验项目不宜选择难度过大的项目，导致BIM推进较为艰苦、困难重重，使整个团队失去信心。

3、Revit产品的本地化上还不完美，对初学者在实现本地化施工图出图上尚存一定难度，需要有对Revit全面了解的专业人士针对各个设计院的出图标准和各种相关应用进行定制和教授针对不同类型项目的应用方法，使得推广应用事半功倍。

4、BIM的应用推广是个长期的不断发展的过程，需要事先考虑BIM团队结构，人员梯次，如何实现逐步推广等问题，从而实现有计划，有步骤的逐步推广。一个合理实用的BIM实施规划很有必要。其中人才的问题最为关键。千军易得，一将难求。BIM团队的负责人也就是BIM经理的选择和培养至关重要。由于项目团队负责人对BIM理解及应用过程没有正确的判断和深刻的认识，无法得出恰当的执行方案，容易出现决策上的失误，直接导致公司决策层及项目团队设计人员对BIM的误解。

在BIM团队的人员挑选上，也需要寻找学习热情高昂，有自我学习思考能力的设计师。此外，值得注意的是：BIM的出现将使得BIM制图员这样的角色有了一席之地。因为Revit三维设计的平立剖面图及大样详图与模型之间的相互关联，直观有效地避免了一些低级设计错误的出现，也能更快捷地实现建筑师与制图员之间的交流沟通。所以未来的设计团队结构将可能分工细化，实现设计团队的结构优化，帮助设计院有效地控制设计人力成本。

5、Revit是三维的参数化设计，创建的是建筑信息模型，这与传统的二维设计有着本质的区别。工具的特点决定了我们针对不同类型的建筑项目，不同的设计阶段，不同的设计需求，我们需要不同的应用方法。

通过对建筑结构设计中BIM技术的应用研究，我们可以发现，BIM技术的多项明显特点使其应该成为一项被广泛运用在结构设计中的技术。有关人员应该从建筑结构设计的客观实际出发，研究制定最为科学合理的BIM技术应用策略。

参考文献：

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[4] 董济豪. 探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J]. 江西建材. 2014（16）