建筑结构设计中BIM技术的应用探究

万雪飞

（江西 南昌 330000）

引言

信息化浪潮的逐步推进，让传统的建筑设计模式受到了巨大的技术冲击，带来了历史性的改革局面。对于建筑行业来说，控制项目成本，提升工程质量成为了求中的关键内容。BIM的技术优势下可以将设计过程变得透明化、可视化，让设计理念更好地通过三维模型进行展示，这也是未来建筑行业的发展趋势。

1 基于BIM的建筑结构设计建模

计算机的快速发展让设计环节得到了技术改进，基于CAD等软件的平面设计方案也开始投入使用。但是该方案下，只能基于平面的点、线、面展示设计信息，并没有在设计方式上进行改进。BIM技术的发展之下，设计模式也逐渐地产生变革，以建筑信息模型为基础的技术运用逐渐成为了主流趋势，力图与国际技术接轨。

1.1 模型分类

工程项目在实施的环节当中，建筑信息模型也会随时发生转变，信息内容也会变得更加丰富。一般情况下模型类型包括体量模型、设计模型、施工模型与运维模型。当项目从某个阶段过渡到下一个阶段时，模型的精度与技术要求也会随之提升，在不同阶段，BIM技术所发挥的作用与职责也有明确规定[1]。当更多的设计细节能够在组件中得以战士，模型所包含的信息量也会之间增加。

1.2 模型构建

一般情况下，利用Revit软件平台来建立BIM模型，结构工程师也可以直接根据结构模型来进行设计和分析。在当前的技术条件下，结构模型设计完毕之后并不能够与其它模型进行良好沟通。在BIM技术条件之下，可以通过两种模式来实现。一种是在BIM建模软件之中建立综合模型，包括建筑模块、能耗模块等；另一种则是分类建立专业模型，使用数据库技术来将专业模型整合在数据库当中，保障信息交流过程中的稳定性。

2 建筑结构设计中BIM技术的应用

通常情况下建筑设计阶段分为方案设计、初步设计与施工图设计几个不同的阶段，设计流程相对清晰，专业之间的合作效率也能有所保障，对于设计周期可以进行更好地把控。而结构设计与建筑设计之间的差异较大，建筑结构设计更加注重建筑本身的性能要求与材料利用，而不是单纯地对外观与空间进行安排。换言之，分析模型中的构件已经进行了简化处理，BIM的应用也让传统的设计流程发生了转变。

首先，技术应用带来了数据传输模式的转变，解决了设计过程中的专业设计冲突，使得专业之间更加协调，能够带给设计师更加直观清晰的感受。而工作流程的改进与优化也是BIM技术带来的结果，工作任务前置，可以进行相关性能的检测和分析，才能在方案设计阶段切实保障设计质量的提升[2]。从具体的建筑结构设计过程来看，可以围绕不同阶段的工作需求展开分析。

2.1 方案设计

在方案设计环节，BIM技术介入痕迹更加显著，数据交换与工作流程都发生了显著的改变。从模型的基础性质来看，它是一个相对完整的工程数据库，可以在方案设计阶段就开始进行结构设计与分析，建立专业的信息模型，并且将信息提交至后续的审核过程中。数据交换还可以在设计过程中进行协调和反馈，从而让数据交换更加频繁有效。

2.2 初步设计

初步设计是在方案设计的基础上对设计内容进行的优化和处理，按照结构设计模式与水电供暖方面的要求进行进一步整理和修改，让设计方案更加科学。换言之，初步设计是对项目可行性与经济性展开的研究牛，包括对设计准则与技术工艺问题探究等多个方面的内容，然后提前地协调好专业间的技术冲突问题，确定最终的技术经济指标。在BIM技术初步设计环节，以Revit为例，可以分为不同的技术步骤。

首先是BIM建筑结构模型的载入，在模型基础上形成结构模型，结合软件的可视化特点，以导入、链接等方式将模型载入至结构项目当中，建立符合实际工作需求的项目样板，也可以对图元详细程度进行规划，满足项目需求的前提。此外，虽然建筑物可以通过三维形体进行展示，在结构布置方案上仍然在平面视图截面进行绘制。所以，后续的工作中应考虑到平面视图与三维形体之间的数据差异，即某一视图内部的参数发生改变，则其它参数也会同时出现改变。结构工程师们便可以按照设计的模型进行结构布置，包括梁板、基础等，参考建筑模型进行设计也能大幅降低模型与结构构件可能产生的冲突。在BIM平台设计前也能通过碰撞检测工具检查模型，然后根据结果判断是否要修改冲突区域。从技术重点来看，无信息丢失的数据交换是BIM技术应用的重点，且BIM核心建模软件中的模型修改工作也能避免重复建模工作的展开，进一步保障工作效率[3]。

2.3 施工图设计

施工图设计是结构设计中的关键阶段，直接影响到施工的正常开展。一般情况下，施工图设计过程中包括结构设计、工艺选择、材料配备、设计总说明与图纸使用等，为后续结构设计与配件装备提供技术依据。在BIM正式投入应用之后，施工图设计工作也进行了前置，也让很多其它工作也进行了前置，相对来说减轻了施工图绘制过程中的工作量。在BIM核心建模软件的使用过程中，需要进行细节处理与深化设计，重点针对节点进行详细图纸规划。

从工作流程的角度分析，BIM技术应用弱化了传统流程中的设计准备环节，增加了二维视图的生成环节，不同专业之间可以随时地进行数据交换，为实际的工程施工提供参考。另外，工作效率的提升显而易见，能够为设计分析优化提供保障，重点针对某些错误之处进行改进，在设计效率上也符合结构设计的技术要求。例如在传统结构设计环节，建筑专业交付给结构专业的材料只有通过CAD软件绘制的平面图纸，而目前的技术水平下，图纸利用率得到了有效保障，且施工图纸产生变动时也不需要重新绘制施工图，因为图纸通过三维模型自动生成，与平面之间保持相互联系的关系[4]。

2.4 结构模型整体要求

在实际的设计环节当中，当结构专业完成结构模型设计之后，可以将结构模型转交给其它专业，此时需要按照一定的技术要求。例如在方案设计的初步阶段，就需要明确结构选型和结构布置的要求，在框架柱、框架梁与剪力墙的设计环节更好地进行相关布置。此外在初步设计阶段，能够对基础结构类型、尺寸、伸缩缝、标准层的结构进行合理规划，对于某些特殊结构部位的构造也应该符合技术要点。施工图的设计阶段，基础部门、屋面支撑系统、楼梯结构、其它特种结构，如烟道、挡土墙等都应该进行技术要求。现阶段BIM核心建模软件中对于项目硬件要求较高，实际工程中可根据要求来决定是否要进行部分项目的建模工作，配合模型精度要求进行使用。

3 结语

本文主要针对建筑结构设计中BIM技术的应用展开了相应的分析，通过结构设计流程的规划工作，可以避免企业在应用技术的过程中出现相关的问题，保障建筑结构设计工作的有效性与稳定性，也为工程应用提供实际的依据，说明BIM技术在国内结构设计工作中具有实际应用的前景。在未来的研究当中，还可以针对信息交流、软件结构、软件体系等方面展开技术规划，确保BIM技术的全生命周期应用，探索新技术应用的道路。