BIM 技术在建筑结构设计中的应用

刘军

1 BIM 技术在建筑结构设计方面影响

1.1 BIM 技术特性

BIM 技术属于建筑行业一种新的技术，具有信息化、三维化、可视化和集成化等特点，能够将建筑结构有效分解，利用BIM 软件进行建筑三维的预览和观察，在整个工程项目施工前详细了解整个建筑设计全貌。另外，BIM 技术在实际应用中还能够实现不同参与人员的交互，有效促进建筑项目建设中信息的传递以及修改等，更好地满足项目顺利开展需要[1]。除此之外，BIM 技术还有5 项优势：（1）开展基于BIM 技术主导下的建筑施工设计工作，有助于确保数据信息的准确性、透明性、共享性，控制建筑项目周期内的资金风险系数，实现盈利目标；（2）BIM 技术能够为建筑企业以及所有施工项目参与者提供施工合同、变更信息与文件以及支付凭证等附件资料与管理平台，并对成本预算、签证管理、支付工资等全过程进行有效管理；（3）BIM 技术所主导的数据模型能够自动调整各项目的数据动态，可以方便统计、追溯各个项目的现金流和资金状况；（4）根据建筑项目的施工进度进行准确筛选与汇总，辅助建筑设计师与工程管理人员做好资源调配工作，从而制定正确的施工决策，设计出更完善的建筑模型；（5）BIM 技术的4D 虚拟模型能够提前发现在施工过程中可能出现的各种问题，并逐次修改，制订科学的应对策略。

1.2 BIM 技术在建筑结构设计方面的影响

建筑设计中BIM 技术的引进，可利用交互式系统和数据集成平台等实现对各个参与方的有效集成，将信息汇总至统一的平台管理和存储，通过这一方式，确保建筑设计工作中可对建设单位、施工单位以及供应商等信息有整体性把握，确保设计单位对建设单位的意图有准确、全面理解，在设计中及时反馈设计理念。同时，在建筑结构设计中对施工单位和供应单位有充分考虑，提高施工要求和材料选择等方面的合理性[2]。在BIM 数据库支持下，能够将各类信息有效存储至统一平台，进行数据的统一性修改，确保各方面人员获取信息的一致性，信息传递效率有明显提升，可有效控制信息传递过程中的耗散问题。

另外，BIM 技术具备为可视化以及三维化特点，能够为建筑结构设计提供极大便利，通过生成构件三维信息，满足建筑结构在美观性和可靠性等方面的分析需要。BIM 数据参数化设计技术，还能够将以往CAD 中的点线面等转化为立体的梁柱等结构，建筑结构设计效率有明显提升，在完成设计后，还可以利用三维可视化技术对整个设计进行复核，分析设计中是否还存在问题，以确保其结构可靠性，取得理想的建筑结构设计效果。

2 基于BIM 的建筑结构设计流程

BIM 技术在实际应用中会在一定程度上改变建筑结构设计流程。以往建筑结构设计工作的开展主要是利用有限元结构分析元件等展开结构建模以及截面设计等工作，之后利用二维CAD 等进行施工图的绘制。这一方式在实际应用中，需要在CAD 中利用点线面形式展开建筑结构设计，同时以二维图形方式表达。这种情况会给设计人员的空间复合以及对设计图纸的理解等带来一定的影响。

以BIM 技术为基础的建筑结构设计流程在实际应用中，由设计人员进行相关设计，结构设计人员计算分析，通过软件自动生成施工图和三维图。受当前技术限制以及人员水平等影响，BIM 技术在实际应用中更多地需要结合应用软件利用分阶段方式设计。

在BIM 结构设计工作实际应用中，设计人员需要做好建筑结构模型的设计和计算，明确建筑结构设计方案之后生成模板，如果出现修改，会对结构模型自动更新，之后再次计算，生成施工图。将施工图导入Revit 软件，展开碰撞检查。

应用至后期阶段，可满足不同软件交互需要。通过这一方式，设计人员直接在Revit 软件展开建筑设计，利用三维模拟以及碰撞检查等方式分析，对结构布置进行完善和修改。在完成结构初步设计后，可将建筑模型导入有限元软件中，分析结构构件的安全性和稳定性，通过对结构设计的优化和调整，确保所获取的结构设计模型符合要求。利用BIM 软件输出结构设计结果，生成施工图，为建筑项目施工提供相应指导。

需要注意的是，结构设计工作的开展，不仅是设计单位工作，同时还需要建设单位、施工单位以及材料供应单位等相互协调和交互。建筑结构设计中，各设计信息一旦发生变化，会直接将信息传递给其他单位，及时了解其他单位的意见和反馈。通过这一方式，设计单位能够实现对建设单位建设意图的准确把握，兼施工单位现场施工需要，在设计阶段对结构材料配置以及成本等有充分全面的分析考虑，针对建筑结构设计展开全方位审查。

此外，建筑设计师应结合具体地形结构，运用BIM 技术精确设计2 种建筑工程模型——局部模型和整体模型。不可忽视的是，在局部模型设计工作中，建筑设计师应全面参考前期工作中的建模数据信息，以此精确计算建筑模型参数。

在整体模型设计工作中，建筑设计师首先应注意全面搜集精确的参考信息，运用BIM 技术汇集图形数据，组建信息化建筑工程模型；其次，建筑设计师应根据建筑所处的地形结构，对建筑模型进行必要的简化，处理好不同空间结构的互联关系；再次，要采用建筑工程模型来准确模拟建筑施工动态，对施工进度进行控制，并结合建筑工程模型参数与规划面积设计施工进度，努力实现施工计划与BIM 模型的有机连接，然后，将施工进度计划中的二维数据信息转变成三维模型，从而全面提高建筑动态模型的直观性与立体效果。与此同时，建筑设计师应充分利用建筑工程模型来收集imodel 数据库内的重要数据信息，并将这些信息转入iPad 内，还应协同施工技术人员运用iPad 做好建筑施工作业与资源分配工作，对各项施工细节进行控制，从而不断提高建筑工程施工质量。

3 基于BIM 技术的建筑结构深化设计

1）预制构建参数化设计，BIM 设计中参数化设计不仅可以提高设计效率，降低建模工作量，同时还有着非常强的适应性，具备灵活可变性特点。预制构件钢筋设计中，参数化属于整个BIM 设计的核心和关键，针对预制构件的参数化设计，需要结合构件类型做好分类，如墙板类构件、阳台类构件、楼梯及楼板类构件等。在墙板类构件方面，有纯剪力墙预制墙板等，在阳台类构件方面，有板式阳台和梁式阳台等，在楼梯及楼板类构件方面，有非常强的模数化和标准化特点，需要结合构件特点，赋予其特定的参数，在构件发生变化后，利用数字驱动模型进行改变，同时改变数据信息。利用标准化以及系统化设计方式展开预埋件设计，更好地满足BIM 在参数化方面实际需要。

2）深化设计碰撞检查，通过碰撞分析和检测方式，针对传统设计模式下一些“错漏碰缺”问题及时收集处理。比如，在预制构件内部组成部分的碰撞检测以及预制构件内部预留预埋定位等一系列内容，通过碰撞检测方式实现对潜在交错碰撞等问题的有效避免，减少后期施工过程中不必要的更改。

3）BIM 出图，利用BIM 模型实现对建筑构件的信息化描述，直接在BIM 模型上完成构件加工图并生成，通过这一方式，在准确表达传统图纸中二维关系的同时清楚显示一些复杂的空间剖面关系，将各类离散的二维图纸信息进行集中。通过这一方式，确保模型能够与预制工厂紧密协调和对接。

4 结语

BIM 技术在生产和应用方面能够与时代发展趋势紧密结合，建筑结构设计方面应用更为广泛，BIM 技术在实际应用中不仅可以节约建筑设计人力和物力方面的花费，还能够很大程度上促进工程质量的提高。BIM 技术的应用能够促进建筑模型的可视化发展，满足我国绿色设计理念要求。相比于传统结构设计方式，BIM 技术在实际应用中优势更为显著，设计人员可结合实际情况合理选择建筑结构设计方案，当下在我国各方面发展中需要重视BIM 技术专业人才的培养，以便在各方面更好地发挥BIM 技术价值的作用。