浅谈建筑结构设计中BIM 技术的应用

李 凯，吴 潇

（中机中联工程有限公司，重庆 400039）

0 引言

由于工程的特殊性，建筑结构设计具有多阶段、差异性、动态性、涉及主体范围广的特点。在传统的建筑结构设计中，涉及的各部门或者是工作人员之间对于结构设计信息不会互通有无，信息做不到相互之间交流共享，进而导致建设方、设计方以及施工方之间的信息不对称，遇到困难或者问题时难以做到快速协调，且容易发生责任推诿及逃避的现象。BIM 技术能够对建设工程维护、运营、施工和设计等多方面的知识内容进行整理，最终以数字化可视技术的形式进行体现，提高了材料收集和处理的效率。因此，在建设工程施工中使用BIM 技术能够在很大程度上提高建设工程施工的品质和效率。BIM 技术有着较强的信息完备性、可视性以及模拟性等特点，因而借助于BIM 技术可以有效提高施工效率、降低施工造价。

1 BIM 技术的概念

所谓的BIM 技术，通常被称作建筑信息模型技术。能够在建设工程施工中使用数字化的3D 技术对工程中的信息进行整合，从而模拟出数据模型。BIM（Building Information Modeling）通过信息技术将建筑模型的图纸及设计通过云端引入，可以快速便捷地把完整的工程生命周期数据进行收录、统计、处理、分析最终进行归档，通过这种方式，能够将繁杂且庞大的数据量整理成有序的文档资料，从而完成对建筑结构设计工作的精细化管理，也保障了施工主体各个部门之间信息的有效沟通与交流，推动了建筑结构设计工作的信息化、便捷化与规范化发展。现阶段已有实际案例表明，BIM 技术已被广泛应用在建筑结构设计的全过程过程之中，并且取得了良好的效果。

2 BIM 在建筑结构设计中的应用特点

2.1 BIM 标准的统一化

我们国内BIM 技术的兴起与发展时间较短，因此还尚未形成统一规范的标准，但对于一些初具规模推广BIM 技术的企业来说，已经大致确立了自己的企业技术与要求标准，这些标准将会为BIM 技术未来确定行业标准提供很好的参考。可以预测，对于BIM 行业标准的走向，必然要求统一规范，只有一个行业做好了全国范围内的规范与统一，才能够使得该行业领域走出国门，迈向世界，从而更好地完成该技术的实用性价值。

2.2 BIM 应用的集成化

BIM 技术应用的集成化发展，我们国家相关企业已经开始研究并成功推出了系列建筑结构设计软件，通常包含五个维度，因而被称作5D 系统，这五个维度包含安全、质量、建筑结构设计、施工进度以及资料管理五个方面，对该五个维度进行应用化的集成管理；而且现阶段已有诸多项目已应用到了实际工程当中，对于BIM 技术集成化管理的发展方向，通过对近年来行业领域的研究发现，应该是利用revit 模型和结构设计软件以及算量软件的协同发展。这将极大的提高建筑行业对于建筑结构设计的水平。

3 建筑结构设计的现状

3.1 传统的结构设计模式不符合发展要求

伴随着我们社会主义的飞速发展，建筑行业的发展可能性越来越多，针对不同功能的建筑，其侧重与要求也大有不同。因此传统的结构设计模式已不能适应当前的大趋势，并且严重阻碍了建筑业的发展。随着社会的发展，各种建筑功能的侧重，使得这种方式在科技飞速发展的今天不仅不再适用，而且已经严重阻碍了我国建筑行业的经济发展与提高，使得整个行业的经济效益呈现逐年下滑的走势。

3.2 建筑结构设计信息缺乏准确性

对于信息来说，应该尽可能掌握更多更全面的行业信息，同时注意信息的及时更新。但目前来说还未能做到这一点，很多信息缺乏准确性与实际应用性，这些都会对建筑结构设计的经济调控与管理产生直接的影响。当今的数据变化莫测，大部分行业信息都是即时的，更新改变较快，在一段时间内有效的信息转瞬便失去实际价值与意义，与之相对应，建筑行业的信息也是这样。

3.3 建筑结构设计数据不准确

受工作人员的影响，在进行建筑结构设计过程中会有一定的误差，因为伴随着时代的快速发展，信息的更新也极快，但工作人员在进行结构设计工作的过程中，只参照以往的结构设计标准来进行设计，经验与等级等方面的要求也仅仅停留在往年的数据，从而导致设计数据都会不准确，以致为建筑行业的结构设计工作带来无法预测的经济损失，虚拟施工的项目引导也不能够按部就班地进行。

3.4 建筑结构设计凭经验

管理体制方面，我们国家从建国以来的各个行业都存在一定弊端，建筑行业也不例外，建筑结构设计工作当中经常会出现工作人员只凭经验，存在相当大的问题，这都是由于建筑公司的管理体制方面出现问题而导致的，这也会直接造成团队和建筑结构设计的部门之间不能够进行高效的沟通与分工，相互之间存在矛盾，这对于项目的结构设计工作来说无疑是更加艰难。

3.5 难以实现高效的结构设计数据共享

在进行建筑结构设计的工作过程中，必须要参照一些相关数据，这些数据在完成该项目之后应当整理归档，以便后续的工作用来参考。通过将同一个项目工作的各类数据进行收集整理汇编进而上传，可以实现资源数据共享，有效避免行业领域中出现同一问题但意见无法统一的现象，从而为下一步工作的快速规划奠定基础。

3.6 建筑结构设计与社会需求脱节

目前建筑结构设计与社会整体需求整体脱节的现象与问题，具体来说就是，对于建筑结构设计方面的相关数据进行调整时，相关的部门与工作人员应当就国家的政策与颁布的数据进行重新的判断与相应的调整，这一过程由于还不规范，导致工程项目的工期延误，且完成的项目工程还不符合国家规范，对人们的居住安危产生一定的影响。

4 BIM 技术在建筑设计中的应用

4.1 BIM 技术在可视化的应用

模型搭建期间，可以将产品模型放置在三维模型之中。借助于BIM 技术的可视化特性，还能将具体的施工安装流程展现出来，使得建筑信息的价值得到全面的发挥。就BIM 技术而言，它不仅有着真实性、准确性的特点，同时还具有高度集成性、实效性的特点。对于客观真实性而言，主要是指BIM 技术的数字化程度更高，利用BIM 技术建立的三维模型，可以实现三维数据的实时转换，还能够将施工信息、施工流程、材料资源紧密的联系在一起。经录入各构件信息，比如构件材质与几何的尺寸及在图纸当中的标识和机电的信息等，进而于土建的施工当中可使相关的施工者对构建精准的浇筑和安设等。能够保证项目参与者很好的理解建筑的设计布局和其中的一些细节。此外，BIM 技术还能够让设计人员对设计中存在的问题做到及时发现并解决。

4.2 实现构件的标准化设计

“标准化”就是在一定的范围内获得最佳秩序，对实际或潜在的问题制定共同和重复使用规则的活动。标准化的原则主要有：简化、统一化、系列化、通用化、组合化、模块化。统一化、通用化其实概念差不多，在建筑设计中为了使预制构件能够共用模具，节约成本，通常使构件做到形式统一。复制、旋转、可以认为是相同构件的，而镜像却是不同构件，在传统项目总体规划的时候通常见到互为镜像的楼栋相拼，而在建筑项目中比较多的是平移关系。组合化、模块化则将单一的构件赋予变化，通过一种构件甚至多种构件的排列组合形成不同的变化形式，这在建筑的户型、立面以及使用功能上都有反映。

4.3 在建筑结构协同中的应用

BIM 模型把各专业于一个三维的模型当中加以集成，如此不但能精准直观的对各专业的构件布置和摆放情况加以观察，而且还能将各专业间部件相关的位置关系观察出来。进而于BIM三维协同的环境当中可精准、高效的与设计、施工、机电安装等作业相互协调，与此同时能进一步对建筑构件和管线的布置加以改善、提升合理性和使用率。在建筑结构设计的过程中使用BIM 技术，能够保证设计人员共同完成设计，并且对各项信息数据进行汇总，从而增强建筑结构设计的协调性。

4.4 确保建筑数据准确无误

在建筑的竣工验收阶段，需要对建筑的各项数据进行审查，以保证建筑物的质量，将安全隐患控制在合理的范围内。传统的方法进行工程竣工验收通常需要较长的时间，这是因为在建筑结构设计中蕴含大量数据，通过人工计算难以保证数据的准确性，需要进行多次反复核算，而在核算的过程中，核算人员会出现意见不一致的情况，导致难以收口或收口耗时过长。建筑全生命周期设计应用BIM 软件能够解决竣工验收阶段的数据核算问题，软件中存有整个该工程建筑结构设计的所有内容，在软件中形成了一个数据库，BIM 软件会在人工指令下对数据库内的数据进行审核，并为施工单位提供审核依据及审核结果，确保建筑的各项数据准确无误，为建筑工程验收合格提供理论依据。

5 结语

综上所述，对于BIM 这项技术来说其在建筑行业的应用具有其先天的优势，该技术是顺应时代发展的要求所产生的一项技术，其与网络信息技术的结合使用大大提高了建筑行业的工作效率及其准确性，在完成项目工程的同时，使得工程的质量更高、安全性更强，同时还能够提高企业的经济效益与经济技术指标，因此BIM 技术目前处于被广泛研究与应用拓展的广阔前景之下。