关于建筑结构设计中BIM 技术的有效应用

段素萍

（山西工程科技职业大学，山西 晋中 030619)

0 引言

现代化信息技术的发展，对各个领域、各个行业发展都起到了一定的促进作用。在建筑行业当中，BIM 技术的科学引入可以显著提升建筑工程结构设计质量与设计水平，使其可以满足现代人的各种需求，同时也使得建筑工程的各项功能可以得到有效发挥。在结构设计环节，相关人员应当对BIM 技术有清晰合理的认识，并且将其科学引入到建筑结构设计工作当中，促进建筑工程结构设计工作顺利开展，在为施工单位赢得良好的经济收益与社会收益同时，也为业主用户带来良好的居住体验。

1 BIM 技术核心概念

BIM 技术在建筑设计环节有着极其广泛的应用，其应用基础是建立在三维数字技术之上，拥有三维数字技术的各项功能，可以通过汇集各类工程信息来建立数据模型，促进建筑工程设计工作信息化发展。与此同时，在建筑结构设计环节引入BIM 技术，可以实现多个部门的信息共建与资源共享，使设计单位、业主群体以及施工企业可以共享设计数据与设计资源。与此同时，BIM 技术还可以构建可视化模型，精准分析建筑结构设计的实用性与可行性，显著提升结构设计工作效率与工作质量，加强各个部门之间的合作互动与交流，是一种高效的现代工程管理技术。单就建筑结构设计工作而言，BIM 技术主要应用于设计环节以及信息收集环节，将整体设计信息构建成数字模型，信息模型主要包括建筑结构空间、建筑结构尺寸、建筑材料以及连接方式等核心数据，工程设计人员可以在数据库当中查找关键性建筑信息，突破常规设计工作的限制与制约，结合不同种类建筑工程的设计需求，BIM 技术可以自动检测结构设计的科学性与可行性，提升整体交流效率、沟通效率。与此同时，BIM 技术拥有强大的信息传输功能，可以实现工程数据共享与工程数据共联，在出现设计变更时，不需要对图纸进行更换或者重新连接，通过BIM 技术就可以实现信息修改，并且将其反馈到数据库当中，所有相关人员通过与数据库连接，可以及时掌握信息变更情况。不仅如此，BIM 技术还可以实现模拟施工，提升设计效率、施工效率，节约设计时间与施工时间。

2 BIM 技术功能分析

2.1 信息集成功能

BIM 技术的信息集成功能主要体现在两方面，首先是信息集成，其次是设计环节集成。建筑信息模型是整个建筑工程为数不多的信息模型，在模型当中可以完成各种数据信息的收集，因此BIM 技术信息集成功能表露无遗。正因如此，专业设计工作者才可以借助BIM 技术来开展建筑工程结构设计，从而促进结构设计工作集成化发展。数据库是整个建筑信息模型的核心构成部分，数据库主要应当包括以下信息：建筑空间信息以及建筑施工材料和建筑结构尺寸、建筑连接方式等，在数据库当中可以快速地开展信息查找，突破传统CAD 技术的限制与制约，为整个建筑结构设计工作提供极大的便利。

2.2 协调性功能

BIM 技术构建而成的工程设计平台属于独立平台，可以使业主群体、设计单位与施工单位在平台当中展开有效沟通、有效交流，结合反馈信息来进行重要信息提取，应用BIM 技术可以将各个领域的设计原则作为设计依据，从而检测到各类建筑构件之间的契合程度，可以显著提升设计团队与各个部门的沟通效率，提升建筑工程整体协调性，从而显著减少设计所需时间。

2.3 信息共享功能

在结构设计工作完成后，BIM 模型可以做到直接读取结构设计当中的各类信息，同时将此类信息进行整合，在进行三维模型结构设计环节，相关人员应当保证分析模型与当下状态保持一致。数据是整个信息模型的建立基础，在数据读取、信息读取环节，可以通过转变数据文件方式，使其满足自身结构需求，从而在设计环节实现信息共建、数据共享，显著提升资源调配能力、资源应用能力，在信息集成环节BIM 技术使用信息化技术与数字化技术实现资源共享，相较于传统施工图纸与施工文件，BIM 技术的信息共享功能使整体的信息传输效率显著提升，为结构设计工作顺利开展提供助力。

2.4 协同合作功能

当建筑模型运用构件来进行参数控制时，参数与参数之间就会形成某种关联，这就为协同合作功能发挥奠定了基础。换言之，若是工程设计人员对某处构件展开修改，则建筑模型也会随之发生变动，并且此处变动随着构件更改程度而发生转变，可以清晰、及时地反映实际情况，对幕墙分隔展开修改，只需要对分隔数据展开适当的修订，门窗部分与柱墙部分均会发生不同程度的变化，这是由于构件之间的分割与参数存在的关联性，可以实现设计同步，以此提升结构设计的精准性与稳定性，不必在平地剖面展开二次修改，使得整体工程设计精准性显著提升，减少设计方案与实际施工情况的误差。

3 在建筑工程结构设计环节引入BIM 技术的实践策略

3.1 深度剖析建筑结构情况

在建筑结构设计环节引入BIM 技术，设计人员应当深入施工现场展开实地调研，全面掌握现场的各种信息，针对性地开展结构设计工作。结构设计是整个建筑工程质量的重要保障，设计人员需要对施工现场的环境展开科学分析、综合判定，才可以针对性地开展工程设计，BIM 在结构分析与现场分析环节有着一定的优势，可以建立地理信息系统与BIM 系统联系，清晰还原现场的具体施工情况，使得建筑模型与施工现场情况高度吻合，拥有一定的科学性与有效性。在结构设计环节，设计人员应当科学利用BIM模型当中的各种数据，提升施工现场与工程模型的适配程度[1]。

3.2 发挥BIM 技术可视化功能

BIM 技术是建筑领域广泛应用的新兴技术，以三维模型为基础演变而成。此项技术可以清晰地展示建筑构件，相较于传统建筑结构设计环节所采用的CAD 软件，BIM 技术可以更加清晰、更加明了地向相关人员展示建筑工程信息。不仅如此，BIM 技术还可以构建三维实体模型，从而使全体用户以更加直观的方式掌握功能布局与构件信息，在大型工程结构设计环节，可以合理引入BIM 技术来进行动态展示，展示建筑工程的各项功能与结构功能，可以使建筑工程业主用户明晰各种数据参数，同时也为设计工作带来一定的助力，由业主用户来进行可行性意见发表，确保设计方案可以满足大多数业主用户的需求。除此之外，在建筑工程结构设计环节，难免会存在部分设计问题与设计缺陷，而BIM 技术的可视化功能就可以及时发现建筑工程的设计缺陷与设计问题，这对于提升整体建筑工程质量有着得天独厚的作用与优势[2]。

3.3 在结构性能当中应用BIM 技术

在建筑工程结构设计环节，结构性同样是需要重点关注的核心构成部分，在结构设计环节，工程设计人员需要将各个模块汇集到一起，建立虚拟建筑物，保持建筑格局与建筑整体处于相互支撑的状态。而BIM 技术可以从结构性能展开科学分析、详细分析，通过对结构稳定性、结构牢固性、结构抗震性等指标的科学判定与分析，就可以得出结构设计板块与相关参数是否符合预期标准，将BIM 技术引入到结构性能设计环节，设计人员可以将整体数据导入到特定的软件当中，软件当中的模块可以直接对数据信息展开科学处理、全面分析。这样就可以实现设计标准与结构性能的统一管理，解决结构设计环节存在的问题。例如：在建筑工程结构设计环节，设计人员就可以结合实际情况来展开科学分析，将revit 软件作为辅助设计软件，将各个专业模型协同起来，构建成完整的建筑模型，从模型当中导出NWC 文件，反复进行碰撞测试，在完成建模的同时，也对各种细节问题展开精准分析、科学处理，对设计细节问题展开科学优化与调整，确保整体结构设计效率与结构设计质量，发挥BIM 技术在建筑工程结构设计环节的作用与优势[3]。

3.4 发挥BIM 技术参数设计功能

建筑模型会存在一个独立的数据库，数据库当中包含各种设计信息，在建筑工程结构设计环节，所有参数与信息处于相互连接状态，设计人员可以结合各种数据信息来完成建筑模型构建，并且在设计环节对各种参数展开约束，从而确保整体建筑工程设计精准无误。BIM 数据库也可以做到及时更新，BIM 技术的应用价值在于可以显著提升信息输出的稳定性、安全性与实效性，这对于提升结构设计效率有着重要的作用与意义[4]。

3.5 借助技术提升协同作业效率

建筑工程结构设计工作专业性较高、精准性较高，拥有一定的设计难度，并且设计任务相对繁重。为实现良好的结构设计效果，工程设计师应当在结构设计工作开展期间提升与各个部门的协同性作业效率，由于建筑工程涉及范围较广，涉及到不同领域的结构板块，在BIM 技术引入后，数据集成特征与信息集成特征更为显著、更为突出，同时也使得各个部门、各个岗位人员可以在数据共享的助力下，对设计工作展开调整，提升整体设计质量与设计效率。在BIM 技术的助力下，施工信息与设计数据可以实现实时共享，在信息集成与数据共享的基础上，使得各个数据之间形成紧密关联，结构数据优化与结构数据调整更为清晰、更为便捷。与此同时，需要注意的是，由于结构设计工作量较大、设计难度较大，需要借助各类辅助工具方可满足设计任务需求。为保证设计的精准性，对工具结构展开优化与调整尤为关键，而BIM 技术与设计工具优化工作也有一定的契合程度，在BIM 技术的助力下，各个部门之间的协同性作业效率有所提升，结构设计效率与结构设计质量也可以得到相应保障。例如：revit 就是BIM 技术当中的软件之一，可以显著提升机电板块与结构设计之间的联系，设计师可以结合相应的设计要求与设计标准来开展精确化设计、规范化设计，从而提升建筑工程结构设计水平[5]。

3.6 BIM 技术引入钢结构设计环节

目前的建筑工程当中会拥有很多大跨度建筑结构，结构形式主要的应用材料为钢结构，但在钢结构设计环节会面临诸多难点问题。在具体的设计环节，钢结构设计形式种类繁多，因此在钢结构设计环节，需要引入BIM 技术来对参数展开科学分析，从而判定间距与螺栓数量，设计师只需要调节参数就可以完成构件连接，而在施工环节，设计人员则需要参考相应的钢结构设计，精准判定连接件安装位置，这在钢结构设计环节有着重要的应用意义。

4 结束语

总而言之，建筑工程结构设计工作与BIM 技术高度契合，二者之间具有诸多互通之处。设计人员可以通过深度剖析建筑结构情况、发挥BIM 技术可视化功能、在结构性能当中应用BIM 技术、发挥BIM 技术参数设计功能、借助技术提升协同作业效率等方式来开展建筑工程结构设计工作，为建筑工程顺利开展奠定坚实而稳固的基础。在为施工单位带来良好经济收益与社会收益、提升业主用户满意度与体验感的同时，也为社会经济发展提供助力。