探析建筑结构设计中BIM技术的应用

谢　鑫（长沙市建筑设计院有限责任公司，湖南　长沙　410000）



探析建筑结构设计中BIM技术的应用

谢鑫（长沙市建筑设计院有限责任公司，湖南长沙410000）

社会生产以及人们的日常生活中广泛的运用到了现代信息技术，而建筑工程的建设工期较长，在施工过程中会受到多种因素的影响，因而为了确保建筑结构设计足够的合理，使得建筑工程的施工质量有所保障，务必要做好建筑结构的设计工作。而在实际设计过程中利用BIM技术能够确保建筑物的安全稳定的施工，因而加强对BIM技术的研究具有十分重要的意义。本文就对在建筑结构设计中BIM技术的主要功能、以及具体应用进行了简要的分析，以期为相关人员提供参考。

建筑结构；设计；BIM技术；应用

1　引言

建筑工程项目建设中最为重要的一个环节就是建筑结构设计，整个建筑工程的安全与否很大程度上取决于结构设计的合理程度，所以务必要确保建筑结构设计的质量。BIM技术是一项比较先进、具有良好的设计效果的技术，所以在建筑结构设计中运用BIM技术能够使得建筑结构设计的效果以及设计水平有所提高。因而在建筑结构设计中积极运用BIM技术功能，能更好的推动建筑结构设计的发展。

2　BIM技术应用在建筑结构设计中的主要功能

2.1设计图纸可修改功能

在利用BIM技术来设计建筑工程的图纸时，都是利用建筑模型来得出相关的工程设计信息。利用此方法，一旦在实际施工中出现问题，工程的设计人员只要稍微对某一点进行设计，BIM技术的系统则会自行的修正好其他相应的参数，利用此方式能够极大的将工程的设计人员在画图或者修改图纸上面所耗费的时间以及精力减少，以便其能够投入更多的精力去进行建筑结构的设计，并对各个参数进行对比，得出最优的设计方案，从而保证建筑结构设计能够获得最优的设计效果。

2.2设计数据信息化功能

在现代信息技术的基础上发展而来的BIM技术，其主要的核心就是信息，与此同时，跟传统的设计软件模型相比，BIM技术还能够自动携带相关的信息，通过这一点，不难发现，建筑工程的信息数据库则可以利用BIM技术来实现，而后在此数据库中能够找到跟建筑工程相关的所有设计数据，并且各项数据之间都存在着各种各样的联系方式。因此，一旦设计人员要想在短时间内获得最为全面可靠的报表清单，只需要点击一下其中特定的一点就可以了，利用此技术能够有效减少工程设计人员查找数据时耗费的时间，并且能够有效的将利用人工进行记录数据以及输入数据出现的误差降到最低，从而有效提高建筑结构设计的工作效率以及准确性。

2.3工程设计一体化功能

通过采用由BIM技术设计的建筑模型，不但要能够有效的体现出建筑工程的外观，还能够充分表现出工程中最为重要的几点信息：①建筑工程的外观；②工程的光源；③施工材质属性。而通过由BIM技术设计的建筑模型，能够将建筑工程中所有的内容都融入到设计中，其不但能够从安全性的角度对建筑结构进行评价，还能够从以下几个角度对建筑结构进行评价：①建筑的舒适性；②建筑的光源；③建筑的节能，以便建筑结构设计的效果能够有个显著的提高，此外，BIM技术不但能够为建筑结构设计平面图纸，还能够为建筑模型进行渲染，并且利用BIM软件对建筑模型进行简要的分析以及处理，实现建筑设计出图、设计计算以及设计渲染等设计环节为一体的设计目标，现阶段我国常用的设计施工一体化的相关组织框架图见图1。

图1　设计施工一体化组织架构图

2.4工程模型三维化功能

在BIM技术中，最为重要的一项技术就是三维技术，此外，在设计建筑模型时使用BIM技术时不但能够利用三维立体的方式进行展示，还能够有助于工程的设计人员直观的对建筑的结构中各部分的情况进行观察，以便能够及早的将建筑工程中各组成部分，例如暖通管道、墙体梁板的实际情况进行有效的分析，及时的发现各部分存在的问题，并且能够及时的采取有效的措施解决问题，防止影响后续的施工。与此同时，还能够对建筑工程的设计方案进行更深入的理解和分析，将施工中存在的困难及时的排除，以便更好的提高建筑工程整体的设计质量。

3　BIM技术在建筑结构设计中的具体应用

3.1对建筑结构和场地进行分析

建筑结构自身的稳固性和安全性很大程度上取决于建筑结构设计的合理性，但建筑结构的可靠度并不能够只凭建筑自身的结构设计而体现，更与建筑工程施工场地所在区域内的环境以及场地的地质条件有着密切的联系。将BIM系统跟地理信息系统进行有效的连接，模拟建筑工程的场地，并建立相应的建筑工程的模型，具体见图2。全面的分析建筑场地的特点以及地质条件，选出最优的建设地点，以便建筑结构能够更好的与施工场地相适应。

图2　BIM技术构建建筑工程模型示意图

3.2分析建筑结构性能

建筑结构的设计不单单只是简单的设置或者排列建筑结构的局部，而是要确保整个建筑结构具有足够的抗震性能以及足够的牢靠，跟建筑的质量要求相符。在对传统的建筑结构进行分析后，不难得出，分析建筑结构的功能时会耗费掉大量的人力、物力以及财力，并且人为的分析多少会存有人的主观意识在里面，造成结果有偏差。而利用BIM技术中包含的性能分析软件，在软件中导入BIM模型中的数据，就能够对数据进行自动的分析。一旦在建筑设计过程中发现不足，则可以自行对其改正，以便建筑结构设计的质量有所保障。

3.3应用于建筑结构的协同

建筑工程的数据信息在BIM模型中会实时的得到更新和增加，为了有效确保建筑设计的质量，务必要实时的统计并共享相关的数据，在统计共享时需要注意以下两方面的问题：①对于不同地域内不同的设计软件的模型设计需求需要借助中间的数据文件来满足，以便为其提供更加重要的数据信息。②合理的设置好中性数据库，确保专业不同的工程设计人员在交流数据时不会存在障碍，基于此就能够有效的将水暖、土木建筑、建筑装饰等不同专业之间的设计内容形成一个整体，并通过一个统一的平台处理并分析这些数据，确保了建筑结构设计足够的协调。

3.4应用于钢结构的建模

如今各种大跨度建筑物中最为重要的一种结构形式就是建筑钢结构，然而建筑钢结构在实际建模过程中常常会在结构连接方面以及布置加强件上出现问题，在设计钢结构时还会出现以下几种不同的连接形式：①连接梁柱；②梁梁刚接；③梁梁铰接等。所以，在实际设计过程中，对各连接件进行设计时要按照梁的实际高度，有针对的进行设计，并使其更具参数化。在钢结构的建模过程中应用BIM系统主要具有以下几个优点：①能够有效的共享参数；②有效的控制好螺栓的数量以及间距，工程设计人员为了有效的设计并制作新的连接件，只需要及时的对参数进行调整即可，而在设计加强件以及连接件时，设计人员只要对建筑结构的基本大样进行绘制，在实际进行钢结构施工时，完成对加强件以及连接件的准确定位只要设计对应的部位即可。

4　BIM在结构设计应用中存在的问题

在建筑结构中应用BIM技术在也常会遇到这样那样的问题，着对BIM技术的广泛应用产生了一定的阻碍，常见的问题如下所述：

4.1标准体系的缺乏

在建筑结构设计中运用BIM技术尚且处于探索阶段，国家以及地区还缺乏相应的标准体系，以及设计规范，或者还处于调研以及制定的环节。而BIM技术能够传递信息，因而急需跟设计软件相协调的相关规范标准体系。

4.2法律责任存在问题

BIM技术在法律责任方面存在问题主要体现在以下几点：①在使用BIM技术时合法性以及有效性存在问题；②传递参数过程中所涉及到的产权以及责任问题；③所建立的建筑模型跟传统的技术内容相似，具有一定的一致性；④BIM在修改权限方面受到限制。

4.3应用和交付存在问题

建筑结构的不同设计阶段，BIM技术设计所涉及到的深度以及设计的标准都大不相同，跟传统的技术相比，分工以及设计内容也有所不同。

4.4BIM技术具有一定的缺点

现阶段BIM技术还处于推广的前期，主要还会存在以下几点问题：①在BIM技术中所包含的设计软件大多是来源于国外，本土的产品较少；②应用软件的设计人员的专业素养以及硬件设备自身的要求不过关；③未能够完善的连接好各个模块，实现数据之间的共享以及传递数据的能力较弱，因而需要不断完善和加强。

4.5BIM成本高

利用BIM技术进行建筑工程的设计需要投入大量的资金，且由于此技术对人员的专业素养以及设备自身的需求较高，因而还需要投入一定的资金对人员进行培训，购买配置较高的设备，并不断对软件进行更新。此外，还需要进一步提高硬件设备的配置，以便更好的对设计数据进行存档，因此还需要投入较多的成本来解决BIM技术的存档问题。

5　结语

总而言之，现如今的建筑工程中包含的专业知识较多，以及建筑的生命周期较长，建设的工期较短，利用传统的CAD技术难以跟现阶段所需要的环保要求相符，而利用BIM技术能够有效跟低消耗、低污染的相适应，能够有效的解决这些问题，然而由于BIM技术功能尽管十分的强大，但上手较慢，所以，相关的设计人员要不断提高自己的综合设计能力，对BIM技术有个全面的掌握，从而能够高效高质的完成建筑工程设计工作，最终能够有效确保建筑工程的施工质量。

［1］杨涵辛.BIM技术在建筑结构设计中的应用探析［J］.建筑工程技术与设计，2015（21）：45.

［2］彭宝莹，杨志杰，李娜.浅析BIM技术在建筑结构设计中的应用［J］.四川水泥，2015（05）：197.

［3］吕先文.探析建筑结构施工中BIM技术的应用［J］.建筑工程技术与设计，2015（13）：45～47.

谢 鑫（1979-），男，工程师，本科，主要从事结构设计工作。

TU318

A

2095-2066（2016）13-0179-02

2016-2-25