BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究

摘 要：在经济的全方位推动下，建筑领域发展较快。在其结构设计中，为了贴合与时俱进的客观要求，BIM技术大量应用，可以辅助建筑工程完成高质量的结构设计，将结构设计优化推向新的高度。在具体实践环节中，借助BIM技术，能够保证设计状况的理想化与良好性，同时深度挖掘设计方案潜在价值，将建筑工程结构可行性与平稳性提升。基于此，本文将围绕BIM技术开展细致、综合性研究，以便为建筑工程结构优化提供有价值的参考。

关键词：工程结构;建筑工程;BIM技术

在当今社会，建筑物的建设效果可以影响城市影响，给生活提供保障，显得非常重要。在实际工作中，想要将建设能力增强，就要加强设计环节的优化工作，将提高结构设计水平作为核心任务，对工程施工全方位保障。在现代化科技涌现的今天，BIM技术应用广泛，占据核心地位，在动态控制模型建造方面优势突出，可以满足绿色可持续设计的相关工作要求，值得大范围推广。

1 BIM技术概念、特点以及发展现状

1.1 BIM技术的概念

在科技的指引下，BIM技术日益成熟，发展潜力巨大，属于建筑信息模型简称，具有可视化的特征，该技术是借助信息技术的核心原理发展起来的，是一种实用型软件工具，在设计活动推行过程中，发挥了可视化以及协调性的功能，同时兼具出色的模拟性，可以从源头收集建筑结构关键性信息，并确保信息处理效率，在上述工作的基础上，运用计算机载体功能，完成三维模型搭建，将设计图纸转变，同时进行高质量的参数设计与优化[1]。基于此，BIM技术对设计图纸可实施性检验帮助较大，通过检验设计图纸，可以及时弥补其中的漏洞，在这样的背景下，进行实时数据调整，最大限度避免重复，消除冗余数据，规避反复施工问题，为后续工程开展保驾护航，实现成本的合理控制目的。

1.2 BIM技术发展现状

在经济的全方位促动下，建筑行业发展较快，BIM技术应用相对成熟，在我国建筑领域中，核心地位不可替代，呈现出巨大潜力。随着需求的增多，BIM技术价值被放大，发展空间广阔。尽管如此，该项技术存在的问题依然无法规避，例如：建筑模型数据统一性不强，这种情况极易造成施工中资源浪费与模型重复。但现实工作中，为了各自的利益，这种标准很难统一。除此之外，BIM技术理念，还没有得到普及，仅限于小范围使用，现有的设计人员对该项技术理解程度不够，错误认为BIM技术只是简单完成了软件建模工作，思想认识相对狭隘。比较正确的说法是，BIM虽然是一项技术，但同时更是设计理念的体现，基本要求是在统一建筑模型的环境中，完成设计方案优化[2]。但从发展现状看，建筑工程统一性并不强，模型交互数据存在不充分、不明确的特征，诱发多次返工返修，不仅效益受损，还会导致工期延长。总而言之，在BIM技术应用中，工作人员要理论扎实，在结构设计环节，深度挖掘BIM技术的功能和显著优势，以此来提高设计活动的可靠性，提升结构的安全性能。在此基础上，借助三维建模，搭配使用可视化技术，完成设计方案优化，将存在的不足找出来，实现设计方案的可行与精细，确保设计更加完整。

1.3 BIM技术相关特点

通过研究发现，在当前建筑行业中，BIM技术价值的体现，主要是通过模型来实现，对数字模型的利用，可以让建筑结构更加清晰，从而完成对建筑结构的精细化设计与管理，这项技术的推广，让协同设计质量更高，同时将信息集成化优势发挥到了最大。BIM技术相关特点如下：

1.3.1信息集成化特点

在现实应用中，BIM技术核心价值和鲜明特点，可以通过信息集成化来体现，该特点表现在信息集成阶段和涉及信息具体设计中，各个专业信息可以完成高质量的模型构建，提高信息利用价值。基于这样的前提，信息集成特性被凸显。正是因为这一特征，应用BIM技术时，结构设计效果可以清晰、直观，设计方案相对合理、完善，工程结构稳定性理想[3]。在模型数据库中，多个三维立体模型被囊括其中，其所包含的要素较多，涉及多个层面，例如：施工所需材料、结构尺寸等，在实际应用中，借助BIM技术，可以让构件紧密联系，确保结构设计合理。同时在数据库（信息化）中，信息查询速度被提升，同时BIM技术出现，让传统CAD技术优势放大，多种应用路径实现。

1.3.2 协同性特点

除了信息集成化特点外，BIM技术协同性特征同样鲜明，采用BIM技术，可以实现全面化设计平台的搭建，强化建筑设计的创新效果，以此作为前提，创建良好沟通平台，实现和施工单位的有效沟通，加深与业主的交流，确保施工的顺畅。BIM技术设计原则，强调对构件影响的高质量监测，依托专业类别的差异，借助BIM技术，可以看到团队协作效率的合理、有效提升，确保设计期间规划工作能够高效率推行，将成本有效降低。

1.3.3设计工作的传递性

BIM技术应用，可以让设计工作的传递性增强，在建筑设计环节，所有类型的信息价值都可以得到体现，能够实现数据有效连接，让核心数据关联在一起，一起发挥作用。并且工作便利性大大加强，在技术人员修改某处设计后，不需完成对应图纸的修改，因为BIM技术具有自动更新结构信息的功能，可以作出正确的调整。与此同时，通过仿真建模，可以模拟施工阶段情况，建立模型后，对相关参数进行分析，对施工期间因素进行全面性、综合性分析，确保整体时间设计有效节约，将设计工作效率提高。

2 BIM技術的应用分析

2.1控制设计动态

随着BIM技术研究深入，相关领域的应用日益广泛，特别是在建筑结构优化中，BIM技术地位特殊，具有极高应用价值。实践证明，建筑工程活动任务量重，复杂且长期，属于相对繁杂的过程，在实际施工中，需要依托施工计划开展精细化的施工指导，确保施工的科学性和有效性。如果缺少周密的施工方案保障，建设质量无法达标，工期也会无限延长，直接经济损失巨大，同时还会产生恶劣的社会负面影响。基于这样的前提，在BIM技术实施期间，同时可以监控施工进度，发挥实时监控的理想化作用，组建建筑参数数据库，确保功能的完善。在实际应用中，参数数据密切联系，形成统一整体，其中一个参数变化，后期建筑情况就会受到影响，为了开展后期实践活动，将设计的科学性稳步提升，必须要借助BIM技术的动态控制功能，保证工程按时完成。

2.2制作虚拟模型

BIM技术给人最直观的印象就是三维模型搭建，想要发挥BIM技术优势，现代信息化技术基础一定要夯实，在此基础上运用BIM技术，效果才更加理想。另外，搭配使用相关软件，完成数据参数设定，合理借助计算机，完成高精度的模型建造，在整个实施阶段，将自身设计数据全面、清晰掌握。借助该技术，完美展现建筑模型，将二维图纸转化，最终以三维的方式展现，并且进行模型演示。演示的目的，是希望对建筑物功能完成精细、周密的评估，进行全方位审核，保证结构设计质量。例如：在实际应用中，审核的重点可以放在建筑物平衡受力以及压力承受等内容，以此来检验结构稳定性。实践证明，该技术非常重要，具有极高应用价值，特别是当前建筑物构造形态相对复杂，个性化建筑备受青睐，作用突出，通过放大建筑物的肢解，可以保障计划可靠性与可实施性[4]。另外，在现实的三维建模中，管道安装同样可以得到优化，确保机电安装质量，实现建筑水平大跨度提升，发挥布局的合理性，以此来突出细节技术操作的优势，从源头避免技术性问题形成，消除建筑结构潜藏风险。最后，在造型模拟中，借助BIM技术，设计者可以直观、全面掌握建筑物损害实际情况，例如：地震、泥石流中产生碰撞的承受能力，这些参数原本无法通过平面设计图纸展现，而现在BIM技术的出现，扭转了这一局面，对建筑物的性能持续、稳步优化作用很大。

2.3强化可视化效果

通过BIM技术，建筑结构可视化效果得到强化，在实际设计环节，三维立体模型发挥出较大作用，借助该模型，可以对建筑构件进行综合性展示，全面了解构件性能，同时让呈现出来的形象清晰、直观。结合以往经验可知，在传统建筑设计阶段，技术人员想要优化建筑结构，都是通过CAD技术实现，完成对图纸的绘制，在此基础上，完成设计思想的表达。实践证明，这种方法单一化特点鲜明，在實际应用中，传递和表达容易出现偏差，实际应用中，很大部分构建信息完整性受损，得不到有效展示，导致设计效果弱化，施工质量无法保障。现实生活中，通过对BIM技术全方位应用，能够搭建三维模型，以此作为前提，完成建筑功能分析，完整计算建筑面积，为后续高效率施工提供保障。结合建筑结构设计现状来看，针对大型建筑结构来说，在设计阶段，为了保证设计合理，需要对具体尺寸（建筑结构的）开展综合性考察，只有这样才能保证建筑结构设计精准，但以往的工作，耗时费力。利用BIM技术，可以实现技术难关的成功攻克，将建筑结构有效信息更加全面有效呈现到设计人员眼前。同时借助BIM技术，结构设计缺陷可以精准定位，确保设计整体质量提升，得到有效、充分保障。

2.4 在结构参数设计方向的应用

通过前文中对BIM技术应用特征的介绍可知，BIM技术协同性和传递性特征鲜明。在建筑结构设计中，相关模型参数属于基础性数据，涉及信息较多，并且信息间联系紧密。建筑设计人员在结构优化环节，需要将信息整合，搭建完整的结构体系。值得注意的是，BIM技术想要发挥作用，需要定期全面更新，确保设计整体需求得以体现和满足。在现实应用中，利用BIM技术，可以让设计信息传输质量提高，确保理想的传输效率，同时强化信息应用效果，将设计整体质量提高的基础上，在安全性方面得到较大裨益[5]。就目前应用现状看，基于数字化领域的温床，建筑设计工作推行将会更加顺畅和高效。

2.5 钢工程建模的应用

结合现实情况可知，在钢工程建模中BIM技术的优势更加凸显，受到广泛青睐。钢工程建模，涉及层面较广，实施难度大，属于建筑工程设计比较难的板块，同时也是设计重点。通过研究发现，想要攻克钢结构建模的技术瓶颈，就要在构件连接效果方面下功夫，提升构件连接质量。当前钢结构中，比较重要的连接内容包括梁与梁的连接，这是连接设计的重点，除此之外，还有梁柱的连接等。在现实工作中，对连接进行设计时，需要参照梁的实际高度，以此作为依托和构件的基本参数，通过合理设计，实现连接构件参数化，这样的方法，可以让构建工程量压缩，得到有效降低，控制成本的同时，构件连接效率也得到了提升。现实应用中，通过BIM技术高效率布置一类加强件，搭配软件绘图完成图形模样描绘，确保施工期间参考数据精准。

2.6可持续设计

在当前形势下，可持续的发展理念已经实现了和建筑结构设计的融合，属于社会发展趋势，被公众认可和提倡。基于这样的前提，在结构设计优化中，需要站在可持续的角度看待全局问题，从实际出发，将设计工作精准、高效完成。例如：借助各种设备软件，完成地理环境数据的精准化采集，并对采集结果综合分析，分析内容包括地质构造以及实际岩石分布等多项内容，同时还可以兼顾光照强度、时间等，为建筑结构的持续平稳助力。

2.7在绿色设计中的应用

除了可持续理念外，环保理念同样重要。随着绿色设计推广，建筑设计活动要求更高，在设计中，要融入低碳消费的理念，增加绿色设计的难度，确保设计的精准、可行。需要注意的是，设计环节中，由于影响因素众多，想要达成设计目标，BIM技术必不可少。同时要对建筑物的结构环保性与节能性全方位研究，加强建筑物采光设计，合理优化通风、日照等条件，在实施阶段，要结合舒适度的数据，站在最佳体验感的角度，完成建筑结构优化。例如：在屋顶设计中，保温、隔热效果理想的材料是首选，需要充分利用保温技术，在冬季维持较高温度，避免室内热量流失;在夏季高效率隔离外界热度，实现冬暖夏凉。基于BIM技术，建筑物功能会相对完善，设计更加面面俱到，减少对设备的依赖，减少风扇、空调在现实生活中的使用，实现节约资源的目标，保障绿色生活的品质。总而言之，绿色设计意义重大，属于未来发展趋势，有了BIM技术的辅助，这方面的研究会取得重大进展，实现保护自然环境的理想化目标。

3 BIM技术难点分析

通过前文的应用分析可以知道BIM技术想要高质量应用，需要攻克一些技术难点，研究发现，BIM技术应用时，核心设计方式单一，通常是把建筑模型搭建完成，并向软件进行传输，在此基础上，分析和计算模型，借助精准分析全方位呈现设计信息。与此同时，在BIM实际应用中，可以更新施工图，做到设计及时变更，从而保证施工质量，并以此作为前提，对建筑模型逐步完善。在现实应用中，BIM技术核心理念相对成熟，与基本设计思维方向一致，主要内容是实现结构设计的优化，将其与施工图联系起来，找到两者有效融合点，多角度提升设计品质。基于这样的前提，需要对BIM基本模型的应用价值，以及在设计阶段的应用程度进行综合性考察，确保空间设计可行性与模型搭建的真实性，为后续施工奠定基础。在结构设计期间，为了保证设计质量，设计人员要强化意识，重视结构安全性方面的需求，把握设计重要环节，将设计质量提升。与此同时，建筑材料设计要细致、周密，将荷载、物理力学等多方面因素考虑其中，同时合理看待模型设计期间所遭遇的复杂性特点。结合现实经验可知，BIM模型独立性特点鲜明，想要发挥作用，需要参考结构模型，将其与图纸高度融合，只有这样，才能确保设计方案可行。但由于构建情况复杂，结构模型分析期间，为了防止数据丢失，需要灵活运用BIM技术，挖掘出BIM技术的价值，通过结构模型的对接，对结构方案优化进行指导。

结论：综上所述，在经济的推动下，城市建筑活动频繁，建筑形态相对复杂，高层建筑成为主流，建筑安全事故概率较以往相比出现了较大的波动。基于这样的背景，BIM技术应用具有一定前瞻性，通过三维建模，让建筑结构立体呈现，不仅可以实现精细化设计，让建筑功能趋于完善，还可以让故障缺陷清晰、直观呈现在眼前，保证好设计工作质量，将信息共享率显著提升，增加设计方案可行性以及可实施性，将绿色可持续的健康、积极理念全面落实。

参考文献：

[1]康建.浅析BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].江西建材，2021（02）：32+34.

[2]李一鸣.BIM技术在现代建筑结构设计中的应用分析[J].住宅与房地产，2021（06）：117-118.

[3]尹斐，谢志英.BIM技术在建筑工程设计中的应用优势[J].四川建材，2021，47（02）：25-26+53.

[4]肖人鹏.浅析BIM技术在建筑工程设计中的应用优势[J].居业，2020（10）：48-49.

[5]李晓音.BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究[J].科技创新与应用，2020（26）：91-92.

作者简介：

张成燃（1998.08-），男，汉族，湖北天门人，武汉轻工大学，研究方向：建筑工程。

（武汉轻工大学，湖北 武汉 431700）