建筑结构设计中BIM技术的应用

【摘要】随着科学技术的不断发展，BIM技术实现了设计行业由二维到三维的跨越，被许多业内人士认为是一场设计技术革命。BIM技术的優势是其参数化，它突破了传统设计方法难以修改和同步的缺陷，以可视化的多维模型大大方便了建筑从业人员，其技术本身涵盖了专业内与建设活动参与方多环节的协同及共享，在建筑结构的设计之中，BIM技术能够有效的提高设计的质量与速度。本文通过对BIM技术的特点及建筑结构中BIM技术的应用进行分析，从而为BIM技术在建筑结构设计中的拓展应用做出了铺垫。

【关键词】建筑结构设计；BIM技术；协同设计

1、引言

随着我国社会经济的不断发展，社会各方面对建设项目的需求越来越大，在这种情况下确保建筑结构设计的合理性更为重要。为了使这项工作更高效，越来越多的新技术正在应用于建筑设计的过程之中，而BIM技术就是其中之一。建立BIM应用的设计系统，可以提高建筑结构的设计水平，缩短安装结构所需的时间，并降低结构投资的成本。 将BIM技术应用于建筑项目的结构设计中可以改善建筑工人之间的协作，从而建设经济合理，安全和高效的建筑。

2、BIM技术概念与特点

2.1 BIM技术的概念

BIM是由美国Autodesk公司提出并不断完善与丰富的建筑三维设计概念，中文就是建筑信息模型的意思， BIM技术可以分解为两个方面：一是作为模型结果，与传统的3D建筑模型是截然不同的，有着根本的区别，BIM模型包含了物理特性与功能特性两方面，物理特性可以理解为几何特性，而功能特性，是指建筑信息模型包括了建筑设计工程所有的信息数据；二是作为其中的一个部分， BIM是一种项目设计、施工和运营管理的全新方法，BIM不是某一种软件或者某一个物体，它是一个存储信息的技术，不仅存储了工程中所用到的信息资料，然后将这些信息数据运用在设计建筑中。

2.2 BIM技术的特点

2.2.1可视化

BIM建筑信息模型的可视化是一种可以清晰直观的看到不同构建之间的关联性及反馈性，所有的过程都可以清晰的看见，包括建设项目的图纸和表格，从而大大的增加了项目的透明度，此外，施工方、业主及设计方之间的探讨和决策都是可视化的环境。

2.2.2协调性

BIM建筑信息模型可以在建造初期阶段协调每个专业之间的冲突并形成数据文件。 BIM的协调作用不仅在于解决各个专业之间的矛盾，而且还可以调整电梯布局等设计布局和清场要求，调整防火隔断等设计布局，解决地下排水问题，与其他设计布局等协调。

2.2.3模拟性

在设计阶段，BIM可以为建筑项目执行建筑物性能模拟，例如晴天模拟，紧急疏散模拟等，并且可以在投标和施工阶段执行4D模拟，同时还可以进行5D模来实现成本的控制等。

2.2.4优化性

优化主要受三个因素的影响：信息，复杂性和时间。BIM模型分析包含建设项目中重要的信息，其中包含材料信息、分析信息、成本信息等，还包括实时建设项目的变更信息，更加地方便于各方对项目进行优化。

2.2.5可出图性

一旦模型在设计过程中完成，可以直接生成平面图和立面图，而且BIM并不是只能出以往常见的设计交付图纸。而是在可出交付性图纸的前提下对建筑物进行可视化展示、模拟，图纸的种类将更加丰富多样。

3、建筑结构设计中BIM技术的应用

建筑信息模型可广泛使用在建筑结构设计中最主要是因为以下几点：从平面设计到立体设计；从单纯的绘图到设计内部构件的提升；从图形到数据的变化；从各个部门闭门造车到相互合作，共同分享；从零散的设计到建筑设计包括水电工程的同步进行；从分期完成到一步到位的设计。建筑信息模型技术跟其他行业的设计在未来将想成互相提携，共同促进的关系。互相合作是BIM的核心优势，各专业可共享同一构件数据信息并在不同的专业角度操作该构件，可以说BIM 技术将为未来协同设计提供强大的平台支撑，加快共同设计的步伐，建筑信息模型不仅仅是技术的革命，也是整个建筑行业新的合作模式的改变。

由上述可知，BIM技术由于自身显著的特点可以充分支持建筑结构设计，解决设计过程中所遇到的一些技术障碍，从而使建筑师非常有效地发挥BIM设计的优势，在建设结构设计上的应用具体表现在如下几个方面：

3.1构建结构模型

BIM技术可以清晰有效的构建出建筑结构的模型，通过BIM技术将建筑结构采用三维立体的建筑构造展示出来，突破了传统CAD二维制图的模型限制，通过完善直观的BIM模型，可以将各部分结构关系清晰地表现出来，空间的可视化便于建筑师对建筑功能关系的理解，并在设计调整前后对效果进行判断和比较，同时有利于建筑师简单直观的对外展示和介绍设计方案。

3.2建筑场地分析

建筑结构设计的合理性直接关系到建筑的安全性和稳定性，所以做好建筑结构设计工作，提高建筑结构的质量，需要高度重视建筑周围的场地情况及地理条件。

通过利用BIM建模软件的地形工具，建立地形并调整，模拟出现场的真实情况，实现对建筑场地的全面分析，从而选择出最符合建设的地点，方便建筑结构施工。

3.3建筑结构的性能分析

对于建筑结构的设计并不是简单的排列，而是将这些结构有效的结合在一起，从而形成一个整体，这样能够有效的提高建筑的抗震能力和牢固性，从而提高建筑质量。利用BIM技术可以将相关的数据导入其中，通过对建筑的结构性能进行分析，提高建筑结构物的质量。

3.4专业协同设计

利用BIM的网络协同功能，各专业工程师在同一中心文件工作，可分别拥有各自的副本文件，有利于各专业间在设计过程中的协同合作，极大提高了工作效率和设计质量。利用BIM的成熟技术，协同设计的内容也会发生变化，从传统的技术讨论发展到建筑建设的全部流程，前期的设计，中期的施工过程，到后期的试营业，后期维护等等，协同设计都将参与其中，这样必将带来设计综合效率的显著提高。

结语：

BIM技术在建筑结构设计中的应用，大大提升了建筑结构设计的工作质量与效率，为广大的设计工作者提供了设计平台，也满足了当代设计的需求，BIM技术理念也被业界人士所认识和应用。就目前来说，大部分设计单位在建筑结构设计中引用了BIM技术，大幅度的提升了建筑结构设计水平并不断地优化，降低了建设的成本，BIM技术将会在建筑行业中广泛运用，具有广阔的应用前景。

参考文献：

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作者简介：

杨成博，吉林省林业勘察设计研究院，吉林长春。