BIM技术在建筑结构设计中的应用分析

朱江

摘要：我国的经济社会不断发展，科学技术水平不断提升。现代技术与建筑工程领域的融合越来越紧密，BIM技术的应用范围越来越广泛。本文将具体探讨BIM技术在建筑结构设计中的应用，希望能为相关人士提供一些参考。

Abstract： China's economy and society are constantly developing， and the level of science and technology is constantly improving. The integration of modern technology and construction engineering is getting closer and closer， and the application scope of BIM technology is more and more extensive. This article specifically explores the application of BIM technology in building structure design， hoping to provide some reference for relevant people.

關键词：BIM技术;建筑结构设计;应用

Key words： BIM technology;building structure design;application

中图分类号：TU17                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2018）34-0207-02

0  引言

进入新世纪以来，我国的社会主义市场经济持续繁荣，建筑行业进入快速发展阶段。在工程建设中，结构设计占据重要位置。只有提高结构设计水平，才能保证建筑项目的整体质量。BIM技术是现代技术的代表，将这一技术应用在建筑结构设计中，可以收获事半功倍的效果。因此必须把握BIM技术的内涵，发挥BIM技术的应用价值。

1  BIM技术的主要应用特点

1.1 信息化特征

BIM技术是现代信息技术的代表，集成了现代信息技术的强大功能，可以对海量数据信息进行分类储存和分析管理，建构科学的信息模型。建筑信息模型为后期项目建设奠定了基础，设计人员需要对建筑模型进行优化，确保各项参数的准确性。BIM技术构建了信息平台，设计人员可以登录信息平台，对建筑结构进行不断优化，实现建筑设计的一体化。信息建模型以数据库作为基础，记载了建筑结构信息、施工材料信息、建筑构件信息等[1]。设计人员可以通过查询功能快速检索数据，加快建筑结构设计的速度。

1.2 协同性特征

BIM技术具有突出的实用价值，其为设计人员、业主和施工方提供了互动沟通的平台，主体可以通过登录平台来传达主体需求，实现单位之间的信息连接。设计人员在完成工作后，需要将模型信息发送给业主，在业主认可的前提下指导施工方工作。BIM技术可以对建筑结构要素、建筑构件要素等进行检测，分析构件之间的影响要素，并提出削弱外部影响的策略。通过BIM技术，建筑设计质量将明显提升，建筑工程项目可以满足多方主体的需要。

1.3 高效性特征

建筑设计过程中互产生大量数据，如何对数据进行分类管理，成为设计者关注的重点问题，BIM技术解决了设计人员的困扰，可以将数据储存到适当位置。当建筑结构设计中的数据发生变更时，BIM系统将根据变化数据调整建筑工程模型，对相关信息进行快速修改。BIM技术还可以实现模拟施工的目标，对建筑场景进行还原。在BIM技术的作用下，建筑结构设计将更加高效[2]。

2  BIM技术在建筑结构设计中的应用难点

2.1 易受外部影响

在应用BIM技术进行建筑结构设计时，需要建构基础模型，并将建筑模型放到结构分析软件中，对建筑结构进行分析和计算。建筑结构分析软件可以提供反馈意见，设计师根据反馈意见，可以对建筑结构设计模型进行修正。反馈信息的过程就是设计方案更新的过程。因此从这个角度来看，以BIM技术为基础的建筑结构设计，是动态与静态的统一[3]。一方面，设计人员要关注建筑模型的真实性、科学性，确保建筑模型的实际应用价值。另一方面，设计人员要对建筑模型的外部环境变化进行分析，使建筑模型设计与施工实相符合。建筑结构设计容易受到建筑材料、建筑构件的影响。在荷载组合不当、力学特征分析不力的情况下，很容易出现设计失误，阻碍后续工作的顺利展开。

2.2 数据容易丢失

BIM技术在建构模型时需要形成完整的数据库，对数据库中的信息进行挖掘。BIM数据模型可以自动生成施工文档，施工方根据施工文档内容，可以开展具体的施工工作。值得注意的是，在文档转换过程中，需要对BIM数据模型进行分析，确保BIM数据模型的结构构件比较简单。部分建筑结构构件比较复杂，很容易出现数据丢失的问题。如何使结构分析模型和建筑工程的实际物理模型相符，成为建筑结构设计的难点问题。

3  BIM技术在建筑结构设计中的应用路径

3.1 可视化设计

在传统建筑结构设计中，大多数设计人员会采用CAD技术，形成完整的建筑设计图纸，如图1所示，并将建筑设计图纸发放给施工方，让施工方按照设计图纸内容进行施工。建筑结构设计并不是一项简单的工作，设计人员需要对建筑结构构件进行分析，展示建筑結构构件的详细信息。CAD技术无法对建筑结构构件进行细节展示，在一定程度上会影响建筑结构设计的实效性。为了避免出现上述问题，可以应用BIM技术，形成建筑结构的三维立体模型，如图2所示。立体模型明确了各个建筑结构构件的位置，设计人员可以对建筑构件进行直观分析，对不符合要求的建筑构件进行优化和改进[4]。在生成三维立体模型之后，设计人员可以对建筑结构进行布局调整和规划安排，计算建筑物体量。BIM技术是可视化过程中的重要技术，而可视化技术可以对建筑结构进行动态考察，直至得到最佳设计方案。

3.2 参数设计

建筑结构参数设计的难度比较大，以钢结构的构件参数设计为例，在开展设计工作时，设计人员不仅要考察构件的位置、构件之间的连接方式，还要找到构件的连接点，确保构件的稳定性。在对钢结构构件进行连接时，必须要对连接梁的高度进行测算，查看构件的连接类型，并对每个构件的参数进行精准设计。BIM技术提供了三维立体模型，因此在开展钢结构设计中，设计人员应该先对模型中的构件进行调整，并合理控制螺旋数量等。在模型调整过程中，需要保证数据信息的快速接收，根据数据信息来绘制加速构件。

3.3 设计实例

为了方便叙述，将以体育场结构设计为例。在对体育场进行结构设计时，应该认识到体育场结构的特殊性：首先，体育场顶部的钢网架存在主要杆件和次要杆件。其次，体育场顶部的钢网架承受外部压力，为了起到扭矩作用应该附加弯矩。再次，体育场顶部钢网架的单元数目比较多，需要对各个铸钢节点的位置进行确定。鉴于体育场结构特殊，可以采用BIM技术，对体育场钢结构信息等进行获取，依照信息形成完整的结构设计模型，并对其进行仿真施工，检验设计方案的可行性。在仿真施工时，设计人员要对各个施工工序进行统一安排，并在设计方案检验通过后传递给施工单位。在设计过程中，设计人员应该对体育场施工作业区域进行划分，每个施工区域的施工工序不同，设计人员应该对这些施工工序进行有效控制，尽可能提升工程施工的效率和质量[5]。

4  结论

综上所述，我国的经济社会不断发展，建筑行业迎来了前所未有的发展机遇和挑战。网络信息技术突飞猛进，BIM技术应运而生，对建筑行业发展有着突出的裨益作用。建筑结构设计是开展工程建设的前提，建筑结构设计水平直接关系着工程建设的质量。BIM技术可以提高建筑结构设计效率，使业主、施工方共享数据信息。在建筑结构设计时，设计人员应该把握建筑结构的特殊性，发挥BIM技术的应用价值。

参考文献：

[1]赵盈盈，涂中强.BIM技术在建筑类课程项目化教学中的应用——基于“建筑工程施工图识读”课程[J].科技创新与生产力，2016（08）：66-68.

[2]刘超，赵天怡，张吉礼，刘明生，陈婷婷，杨欣炜.基于建筑信息模型的建筑热工系统与暖通空调系统设计应用分析[J].暖通空调，2016，46（03）：27-32.

[3]魏小朝，洪文霞，姜振尧.BIM技术在“Part Green”绿色建筑施工技术管理中的应用[J].企业改革与管理，2016（02）：212.

[4]张国华，郭敏，霍婕，马秀琴，张顺佳.BIM技术在绿色建筑全生命周期的应用——以北京市某医院建筑为例[J].智能建筑与城市信息，2015（12）：82-84.

[5]纪博雅，戚振强，金占勇.BIM技术在建筑运营管理中的应用研究——以北京奥运会奥运村项目为例[J].北京建筑工程学院学报，2014，30（01）：68-72，82.