建筑结构设计中BIM技术的应用探讨

张因

摘 要：建筑结构设计是建筑工程项目实施阶段中关键部分，设计技术的先进性对设计起到重要作用。传统结构设计思路已经无法满足现代建筑工程项目实施的需求，BIM技术将成为未来建筑设计的主要技术之一，这种技术融入三维数字建模技术，将设计和计算机完美结合在一起，使得设计可视化、数据化，设计精度越来越高，分析论证更加可靠。本文主要讨论BIM技术在建筑结构设计中的具体应用以及应用前景。

关键词：BIM技术;结构设计;数字建模;三维数字

城市化发展理念不断深入，建筑行业呈现快速发展态势，而现代建筑工程日益复杂，给建筑设计带来了一定的挑战，再加上设计时间有限，工期紧张等因素，传统设计思路难以满足现代建筑建设需要，并且设计中存在的隐患难以消除。因此如何提升设计效率，改变现有设计理念和方法是项目建筑方的主要诉求之一。BIM技术的出现大大的改变了这种状况，它打破常规，实施协同设计理念，大幅提高设计效率，作为一种先进的设计工具和平台，从根本上解决了建筑结构设计弊端，从而提高了工程设计质量和品质。

1 BIM技术概况

1.1 BIM技术定义

BIM，全称为建筑信息模型，通过和计算机技术有效结合，收集工程有关的数据和信息，经过加工和提炼后，结合建筑结构设计思路进行可视化模型构建，从而实现建筑三维立体实时设计的一种技术。BIM技术能有效提升建筑结构设计的效率，通过该技术可全方位和多角度实行设计，尤其是针对复杂和抽象的结构可直观展现。

1.2 BIM技术的特点

1.2.1 可视化

BIM技术将建筑结构设计构建为三维立体模型，各种抽象的数据、信息都直接在模型中展现出来，降低了数据计算的负担，各种设计思路都一一展现，有利于设计人员以及各部门之间的信息交流，优化设计方案。

1.2.2 信息集成

BIM技术是建立在数据模型基础上，模型包含了整个建筑结构设计所需要的各种核心数据和信息，充分体现了良好的集成性，有利于设计者在数据平台上快速完成设计任务。传统的CAD技术对数据的体现并不充分，BIM技术的设计模型更加完善，通常核心的建筑信息模型为一个计算机三维模型构成的数据库，包括整个建筑的结构信息，如结构尺寸、建筑原材料、构件的性质和连接方式等等，设计者可快速查询所需要的各种信息，并且得到有效反馈。

1.2.3 协同设计

BIM技术是一个结构设计平台，但同时也可扩展创新一个辅助设计平台，此平台可作为设计单位、业主和施工方之间的交流沟通桥梁。设计时可根据实际需要或者临时项目变化等等信息进行快速变更设计，也可结合不同专业之间进行有效沟通，从而提升各部门之间的协作效率，使得设计更贴合实际需要以及标准规范。

1.2.4 模拟性

BIM技术是基于模型来构建现实建筑，通过其表现形式和形态来得出某些重要数据，其准确性较高。并且通过模型模拟可随时发现设计和规划中存在的问题，并且及时清除隐患，降低施工的难度，提高建筑的功能和质量。

2 BIM技术在建筑结构设计中发挥的作用

2.1 设计图纸可修改功能

建筑设计图纸是工程建设的依据，但在建筑工程项目实施过程中会出现各种意外因素，需要对设计图纸进行修改，往往会产生诸多问题，如何更好的修改设计图纸，而不影响到其他的部分是非常关键的。利用BIM技术在设计图纸时，一旦在工程建设中出现了问题需要修改图纸，BIM模型系统会根据新的数据自动修正，从而计算出最优的修改结果，极大的减少图纸设计的时间和人力资源，从而保证结构设计的效果。

2.2 设计数据信息化功能

BIM技术本质核心是数据库，并且通过模型来体现数据库之间数据的内在联系。在设计时只需要将各种参数输入后就能进行内在检索，从而提炼出有价值的数据以及数据之间的关系，从而节省人力和物力。同时，还能降低人为输入数据的错误，可以说是大大提高工作效率。

2.3 集成化功能

BIM技术的最大优势就是集成功能，它能帮助设计者在各种结构中找到最优方案，使设计者能够对建筑项目的每一部分都有足够的了解，并且结合模型对结构设计中存在的问题进行科学设计和改善，保证建筑施工到竣工期间的顺利进行。而且集成化所体现的动态数据模拟功能，也能对建筑结构进行科学预测，从而降低人为设计成本。

3 建筑结构设计中BIM技术的应用

3.1 可视化应用

BIM技术是建立在计算机三维模型基础上，它能够将各种建筑构件良好的体现出来，相比于传统的CAD技术，BIM能在有限空间出展现出各种构件，设计者能够清楚的看到建筑整体的布局，从而得出准确的结论。BIM设计非常适合大规模的机构设计过程，可有效结合动态演绎功能，对结构尺寸深入研究，从而选出最优的方案。除此之外，在设计过程中可直观的发现设计的潜在问题，从而进行妥善处理。

3.2 参数设计中的引用

BIM核心是数据库，数据库包含的不仅仅是各种数据，还包括数据之间的关联。而整个建筑的信息模型正是将大量数据和数据之间的关联完全体现出来，设计者通过此模型可创建一个结构体，并且依据各种参数来进行约束数据，从而使得系统符合项目实际需要。另外在参数输入中，BIM可做到简单输入，高效输出，为数字化设计提供必要的支撑，减少人为失误。

3.3 钢结构建模中的应用

建筑结构中会运用到大量的钢结构，钢结构关系到建筑的整体稳定性和安全性，因此钢结构设计非常重要。钢结构的建模难点在于连接部位设计和加强件的设置，利用BIM技术可根据其他构件数据来进行详细计算，从而降低难度，减少安全隐患，如根据桥梁的数据特征来制作连接件，然后将连接件数据参数化。另外的案例就是钢结构中的螺栓设计，通过BIM技术可通过参数来计算出螺栓的使用数量和艰巨，做到科学和精确控制。

通过BIM技术进行设计，即使是在工程中需要变更设计，也仅需要将参数进行调节，然后形成新的连接件，降低了变更设计图纸的工作量。

3.4 BIM技术应用难点

BIM技术的应用需要依赖计算机技术和软件技术，这种方法实现将结构模型设置到专业的处理软件中，然后通过分析和计算，从而得出具体的设计信息。在设计中要注意技术模型和图纸的统一性，这就需要确保模型的准确性，同时要注意结构的实际安全性，这是整个设计的关键部分。由于设计会受到多方因素影响，比如材料性能、荷载、单元面积等，所以设计时模型构建并不是那么简单，要充分考虑到各种参数，才能保障模型的完整和准确性。

BIM模型是一种完整的数据模型，但并不意味着能够达到理想标准要求，更无法完全做到无缝连接，设计者应认识到这一点。通常来说在实际工作中只有物理模型能达到具体的标准，如果构建的模型构建较为复杂，在模型实施中会出现数据丢失的情况，这些因素都是应该考虑到的。因此在BIM技术结构设计中，物理和结构模型要做到真正的完全对接是较为复杂和难度较高的过程。

4 结语

从上面的论述可以看出，BIM技术相比于传统的结构设计方法具有多方面优势，它将建筑结构设计从二维发展到三维，BIM技术充分结合了计算机三维技术、数据库技术、模型技术等多种先进理念和技术，能更直观的展现建筑结构的各个构建，帮助设计者更好、更快的完善设计方案，并且能够根据建筑项目的变化随时更改设计方案，大大提高了建筑結构设计的工作效率。因此BIM技术在建筑设计行业的应用前景是非常巨大的，设计单位应予以重视，并进行深入研究。

参考文献：

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