BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究

摘  要：当前我国社会经济处于迅速发展进步阶段，现代科学技术水平的提高，推动了各行各业的发展。BIM技术在建筑行业的研发与应用，使建筑成本得到有效降低，同时还提升了建筑工程质量。本文对BIM技术在建筑工程结构设计中的应用开展了分析与探讨，简单介绍了BIM技术，分析了BIM技术的优势，探究了BIM技术在建筑工程结构设计中的应用，同时对BIM技术的未来发展进行了展望，为BIM技术还有在建筑工程行业的应用提供了参考

关键词：BIM技术;建筑工程;结构设计;应用

中图分类号：TU318    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）05-0000-00

建筑工程的规模和数量正随着社会发展形势及社会发展需求的不断扩大而增加，同时对于建筑工程的要求也越来越高，在满足施工周期短的基础上还要确保建筑工程质量及建筑工程的安全性，此外还要满足便于后期管理和运营，因此建筑工程的规划设计应具有整体性。随着现代科学技术的不断发展，BIM技术得到了更多的研发与应用，在一定程度上推动了建筑工程行业实现可持续发展。

1 BIM技术介绍

BIM技术改变了传统模式中通过图纸形式呈现建筑模型的方式，BIM技术以三维数字技术作为核心搭建建筑信息模型，因此属于工程数据模型，其包括了大量的建筑工程项目信息。无论是大型的建筑规模，还是建筑工程中的细节，均可通过BIM技术的使用搭建出虚拟模型將其建筑信息直观的呈现出来。此外，BIM技术还可以有效保存建筑工程的前期设计阶段、施工阶段、拆除阶段和及改造阶段的数据信息，便于在以后的工作环节中查找和分析。现阶段BIM技术的应用范围在不断扩大，不在局限于建筑工程中，在桥梁建筑工程、道路修筑工程中以及城市的排水系统中都得到有效应用。

2 BIM技术的特性优势

2.1 减少设计与施工误差

在建筑工程开始施工之前，通过利用BIM技术在电脑中搭建出与建筑工程设计相同的虚拟模型，使建筑工程中的墙体结构、钢筋分布情况以及骨架等通过BIM技术直观的呈现出来。利用建筑工程的相关数据信息开展动态数据测试，然后把得出的数据输入到所搭建的建筑模型中，观察数据变化对建筑模型造成的影响规律进行相应的调整与改进，通过此操作能有效减少建筑工程设计图纸和建筑工程施工过程中所存在的误差。

2.2 提升施工效率和质量

传统模式下建筑工程施工单位对于工程的整体要求，是通过设计单位提供的CAD图纸来获得的。但是平面设计图纸中的相关设计标准与建筑工程的实际施工情况存在差异，不利于确保建筑工程的施工质量，因此要针对设计图纸还有方案等进行修改，这不仅增加了大量的人力和财力，还延长了施工周期，不能获得较好的经济效益。但是，通过BIM技术可以在搭建的建筑模型中将相关数据进行实时变更，并且及时整合相关数据信息，使数据信息具有统一性。BIM技术的应用在建筑工程的施工过程中，使建筑工程的施工质量和效率都得到提高和保障，有效减少施工过程中意外事故的发生概率，提高了建筑施工单位的经济效益和社会效益。

2.3 实现工作的自动交接

在传统的建筑工程施工过程中，任何环节数据及设计图纸的改变，都会影响建筑工程的整体施工进度和周期，进而影响建筑工程施工单位的经济效益。此外，要是建筑工程现场的实际施工情况和设计图纸不一致，不仅会影响到建筑工程的质量，还存在一定安全隐患，情况严重时还会导致建筑工程的施工出现停工现象，从而使建筑工程施工单位的经济效益受到影响。当在建筑工程中应用BIM技术时，就可以实现工作的自动交接，通过应用BIM技术搭建的建筑虚拟模型，在其中进行数据改动，进而整个建筑工程中的相关信息数据都会随之改动，在确保所有信息数据均无差错之后，便可以参照建筑模型打印出建筑工程的设计图纸，最后根据设计图纸来进行建筑工程的施工。因此在一定程度上可以确保建筑施工的准确性，提高建筑工程的质量，保证建筑工程施工单位的经济收益。

3 BIM技术的设计

3.1 前期模拟设计

建筑工程结构设计可以通过BIM技术搭建出建筑虚拟模型，因此在设计前期，建筑工程的施工过程、施工内容、施工方法、紧急情况的解决对策等问题均可通过使用BIM技术来进行模拟。在施工之前就可以发现建筑工程设计中存在的不足，然后进行及时的优化与调整，避免返工情况的出现，提升设计质量和效率。此外，BIM技术还可以模拟招标方案和投标方案、模式建筑工程施工现场、模拟分项工程等内容，找出其中存在的漏洞和问题，及时改进设计方案，合理规划施工成本，确保可以在工期内完成建筑工程的施工工作。

3.2 设计阶段

3.2.1 BIM建筑模式的加载

在初步设计建筑结构时，结构设计师要考虑构件等其他设备因素进行结构模型中主体结构的设计，同时要确保所建立的模型具有相应的功能性。最后，以搭建BIM建筑模型工作的开展为基础，利用Revit软件中的可视化功能，在结构样板中导入CAD文件，参考所显示的其他模型，逐步修改建筑模型。

3.2.2 受力构件的布置

当BIM建筑模型加载完成之后，要在BIM平台上进行建筑结构中承重构件还有、水平构件及竖向抗侧力构件等多个部分的检查。其中，采用两种碰撞检查方法，第一种通过BIM平台可以实现多个窗口同时进行工作的功能，将各个构件的布置结构显示出来，并且与其他的三维模型进行链接，使冲突现象得到及时修改;第二种在进行受力构件碰撞检查时，通过碰撞检查相关软件的检查方式，定位出各个受力构件产生冲突的区域。

3.2.3 模型的检查

受力构件布置完后，利用BIM技术所带有的共享功能，应用有限元软件来全方位的进行几何尺寸、边界约束条件及荷载工况等多种结构信息的分析，将建筑模式的分析结果进行整合，来调整和优化建筑结构模型中的具体设计，最后在BIM核心的建模软件中导入调整完成的建筑结构模型，从而修改完成建筑结构设计模型。

4 BIM技术在建筑工程结构设计中的应用

4.1 建筑工程结构设计与周边的自然环境相适应

建筑工程质量不受到施工材料的影響，还会受到施工技术的影响，因此选购符合建筑标准的施工材料，对施工技术、施工工艺也要进行提升和与增，才能以此满足建筑工程的质量和安全性。此外，建筑工程的周边情况也会影响建筑工程的施工质量，所以在设计BIM建筑结构时，工作人员要使用全球定位系统测量建筑工程的环境位置及周边情况等信息，了解当地的气候条件，还有建筑工程现场周边的水文条件、水利条件、地质环境条件及四季变化的影响等多方面情况，将调查结果与建筑工程的实际需求相结合，分析制定出合理、科学的建筑工程结构设计，在一定程度上确保当建筑工程投入使用后，可以发挥出建筑工程的设计效果。

4.2 房屋建筑室内结构设计中所应用的BIM技术

我国社会经济的不断进步推动了城市化的发展速度，在城市中越来越多的高层建筑不断涌现。因此人们在购买住房时会考虑多方面的因素，除了房屋周边的环境及交通便捷性外，房屋的户型结构也是重要的参考依据。户型结构决定着人们的生活质量。因此，在房屋建设之前，相关设计团队会应用BIM技术建造房屋的模型，通过直观的观察和分析，进行不断的调整和改善，使房屋不仅要有足够的采光，还要考虑到房屋在四季中的风向、房屋水电线路的分布、房屋面积等多方面因素满足人们要求。通过BIM模型来进行调整优化，使设计质量提升从而增加相关开发商的经济效益，实现可持续发展。

4.3 建筑结构的性能和应用

对于建筑结构的设计要从多个角度进行考虑，才能确保建筑结构的性能在满足住户要求的情况下同时具有保障建筑结构安全性的要求。因此需要考察建筑结构的结构强度及稳定性等多方面要求，相关人员可以参照普通情况下出现自然灾害的信息数量，依次为基础将其输入到BIM建筑模型中，然后观察当外界环境有强烈变化时建筑模型结构的性能是否与建筑设计中的要求相适应。另外，要进行实验研究，根据实验结果来调整和修改建筑模型结构，使建筑结构的稳定性及其他的结构性能得到提高，从而提升建筑工程的整体质量，确保建筑施工单位的经济效益，在一定程度上还能推动建筑施工单位实现可持续发展。

4.4 BIM技术在钢结构中的应用

在大型建筑工程中，为提高建筑结构的稳定性通常采用钢结构作为其连接构件。目前大型建筑工程钢结构施工是分布进行的，正常的施工顺序是首先完成其辅助结构与钢结构的连接之后，再进行钢结构的吊装安装，在安装过程中会设有相应的设计标注，然后最后再焊接用于连接和固定的钢管。由于外界环境随时发生改变，当钢结构原设计方案出现漏洞时，需开展对应的加固工作，在一定程度上增加了施工难度。因此，在钢结构安装之前，需通过BIM技术在电脑上搭建出钢结构的模型，输入不同变量信息，提前了解设计方案能否确保建筑结构达到稳定性及建筑结构能不能适应外界因素的变化，最后在根据建筑模式添加加固钢管。这样在安装钢结构时，可以有效提高钢结构的稳定性，增强建筑结构的安全性，确保建筑工程施工单位的经济效益。

5 BIM技术的未来发展

社会经济的发展带动了现代科学技术水平的提高，，从而增加了BIM技术的应用发展空间。此外，城市化的发展规模逐渐扩大，BIM技术在越来越多的工程中得到应用，例如大型体育馆、交通枢纽站及国际航空站等。政府的相关非盈利项目中也会使用到BIM技术，因此需要以BIM模型为基础，建立研讨机制。

由于使用BIM技术建立的相关模型只能在电脑上建立，虽然精准度高，但在实际的建筑工程施工中还是会出现一些施工方面的问题，进而影响建筑工程的施工质量。为了提升BIM技术的准确性，首先可以根据相关模型建造出样板模型，再由建筑工程设计师、监理单位及施工单位等多方展开分析和探讨，以改善BIM模型中所出现的问题，在一定程度上提升BIM技术的应用质量，通过此方法不仅使建筑工程的质量和效率有所提高，同时也提升了BIM技术自身的质量水平。另外，多推广和宣传BIM技术，让更多的行业了解并使用BIM技术，以推动相关企业的发展进步，为社会经济发展做出更多贡献。

6 结语

通过对BIM技术在建筑工程结构设计中的应用分析，研究了BIM技术的优势及设计过程，在实际建筑工程中，有效的应用BIM技术，可以使建筑工程的设计更加精确，而且通过BIM技术搭建的虚拟建筑模型能更直观的呈现在人们眼前，因此可以知道所设计的工程是否达到设计要求。对于虚拟的建筑模型，设计人员能及时的修改和调整，以便在实际的建筑工程施工作业中得到有效应用，因此在很大程度上提高了建筑工程的施工质量及施工效率，使得建筑工程施工单位的经济效益得到确保，此外还能推动建筑工程施工单位的可持续发展，使社会经济得到进一步提升。

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收稿日期：2019-05-15

作者简介：林宏彬（1980—），男，吉林白城人，本科，中级经济师，研究方向：电力工程建设。

Application Research of BIM Technology in Structural Design of Building Engineering

LIN Hong-bin

（China Energy Construction Group Heilongjiang Energy Construction Co.， Ltd.，Haerbin  Heilongjiang  150010）

Abstract： At present， China's social economy is in a stage of rapid development and progress， and the improvement of modern science and technology has promoted the development of all walks of life. The R&D and application of BIM technology in the construction industry has effectively reduced construction costs and improved the quality of construction projects. This paper analyzes and discusses the application of BIM technology in structural design of building engineering， briefly introduces BIM technology， analyzes the advantages of BIM technology， explores the application of BIM technology in structural design of building engineering， and the future of BIM technology. Development has been prospected， providing a reference for BIM technology and application in the construction industry.Key words： BIM technology; architectural engineering; structural design; application