试析BIM技术在建筑结构设计中的应用

闫帅

（山西中方森特建筑工程设计研究院，山西太原 030006）

近年来，我国经济科技均取得了长足的进步，建筑行业也随之发展，BIM技术应用于建筑工程中极大地转变了传统建筑建造及运营模式。BIM技术具有可视化、参数化和信息化管理等诸多优势，采用仿真手段对工程进行全面细致的管理，显著提高了工程设计的整体水平。

1 BIM技术概述

BIM技术即建筑信息模型技术，在工程建设中可利用数字技术做好信息的整合工作，建立不同形式的数据模型，降低工程作业的难度，如图1所示。BIM技术能够高度融合工程设计、施工、运营和维护等不同环节的知识内容，也可基于数字化技术呈现数据模型，处理重要的工程信息。BIM技术的性能优势十分明显，可显著提高建筑结构设计水平，降低资金成本的损耗。故而该技术在建筑工程设计中也扮演着重要角色。

图1 BIM技术在建筑结构设计中的应用

2 BlM技术在建筑结构设计中的功能

2.1 模型集成

BIM技术能够对工程设计中产生的不同类型数据开展量化处理，在整合结果信息的基础上，创建结构设计信息化模型。BIM模型应用于模型集成能够准确模拟和展示建筑结构当中不同组件的位置、空间信息和不同构件间的联系，也可清晰明确地展示墙面、梁柱等重要构件。该项技术能准确地展示建筑机构的特点。可以说，应用BIM技术能够生动直观地展现设计理念和设计结果。设计者在工作中需要充分利用BIM技术的特征和优势，全面了解建筑结构，保障设计方案的可行性，防止设计失误对工程进度和施工质量带来不利影响。

2.2 参数编辑整合

建立建筑模型数据库是BIM技术应用的关键，可对多项参数开展量化处理，以此创建筑数据库模型。故而BIM技术在建筑结构设计中以参数整合与编辑为重点。BIM技术在参数编辑和整合时，需保证其所建立的模型与实际建筑结构一一对应，从而增强模型使用的效果，提高工程设计水平，推动后续建设的顺利开展。

2.3 数据信息共享

建筑结构设计中，需要使用多种类型的信息数据，传统的设计软件的信息共享及信息交换也存在明显的不足。应用BIM技术能够及时解决传统模式中出现的各类问题。设计人员合理利用BIM技术，可将信息数据录入数据库之中。查阅者仅需访问数据库中的数据信息，便可获取结构设计中的数据信息。在结构设计阶段，设计人员也可参考其他设计人员数据库中的设计成果，寻找设计灵感，合理调整现有的设计方案，以此加强设计方案的科学性与合理性。现阶段，互联网技术日益完善，大数据和云计算技术的出现也为BIM技术在信息管理中的应用提供了良好的条件。BIM技术的信息数据共享功能可有效提高建筑结构设计效率，加强整体作业的规范性。

3 建筑结构设计中BIM技术的应用

3.1 建筑场地分析中的应用

建筑结构设计是一项较为复杂的工作，不仅需要对建筑结构进行综合考量和规划处理，还需要考虑到建筑所在区域的地质环境特征，保证建筑结构设计后的安全性和可靠性。BIM技术不仅可以深度探究建筑主体结构的合理性，还有助于进行建筑工程现场的水文、地质等自然条件的全面分析。BIM技术的应用可借助动态数字信息分析既定环境中结构的应力概况。再者，BIM技术与GPS技术的融合应用，能够生动展现建筑工程的整体情况，做好场地深度分析，以此提高建筑结构选型的科学性与合理性。除此之外，在建筑结构设计中融入BIM技术，也可充分考虑工程现场的地理、水文、气候概况，确保建设工作的顺利进行，提高建筑结构的稳定性和安全性。

3.2 创建结构模型中的应用

BIM在建筑结构设计中的应用，能够通过立体模型的构建将建筑梁、柱、楼梯等结构信息直观展现出来，明确结构间的关系，推进建设活动的顺利进行，如图2所示。准确描述模型中的梁、柱和楼梯信息，促进后续建设工作的有序发展。如墙体构件设计，可先通过BIM进行墙体模型的构建，之后录入构件的信息资料，分析其余墙体结构间的关联性，确定构件是否与墙体设计中预留的结构空间相符合，之后通过BIM技术模拟，进行构件安装，查看与墙体间的联系性，确定构件的设计质量。

图2 创建结构模型中的应用

3.2.1 构建部分结构模型

利用BIM进行部分模型的建立需要对材料、尺寸、成本等信息进行录入。现阶段，BIM模型可全方位满足不同构件属性的要求。例如，墙体中对墙体关联关系的认定中，BIM模型结构的材料层较多，墙体是建筑中尤为重要的构件，且构成尤为复杂，如结构层、隔热层、墙面砖和外墙面砖等，为保障关联性，要确定材料属性和性质，之后在进行集合、分层及使用实体的定义，提升材料与实体间的关联性，保证设计后墙体与墙体材料间的合理性。

3.2.2 创建关联结构模型中的应用

关联模型能够帮助工作人员掌握个体间的关联，所以需要借助BIM技术，进行模型间的创立，在通过数据参数的分析，实现模型间关联性的构建，如非对称性联系，主要指两个实体间的关系，该关系也称主从关系。在该关系模式下，如设计人员修改主实体，则建筑实体也会随之发生较大的变化，但是对主实体基本无影响。墙体和洞口设计中，墙体是主实体，洞口则是主体。洞口与墙体间存在相互依赖的关系。如删除墙体，则需同时拆除洞口，而拆除洞口时，则不能拆除墙体。而对二者关系的影响主要是切断了二者的联系。

因此，要做好洞口与墙体间关联处理，以对称关联和非对称关联的方式，实现实体间的有效连接，这样在后续操作中，一个实体发生改变，关联的实体也会跟着改变，进而减少实际作业中偏差产生，提高建筑结构的设计质量。如梁和柱结构，可通过构件实现关联处理，基于对称原理要求下，在调整柱结构时，保证梁结构的变动性。

3.3 建筑结构性能分析的应用

建筑结构设计中应增强建筑美观性、抗震性特征，提高建筑结构稳固性、安全性，减少不良因素影响，保证建筑质量。建筑结构性能分析的周期较长，需要投入大量的人力和物力，而且分析中无法解决具体的问题，随意性和主观性较强。合理利用BIM技术，则可有效改进工程设计水平，减少分析误差，可在发现问题是及时做出自动调整和修正。

3.4 建筑设计多专业协同中的应用

BIM技术应用在建筑结构设计中，需要多个专业的共同协作。具体来说，在结构设计期间，设计人员需要做好专业数据信息交流、汇总和处理工作，这可显著提高建筑结构设计的效率。工作中，BIM技术在信息交流与共享方面发挥着十分重要的作用。BIM技术需要应用中间数据，分享建筑模型搭建中涉及的多种几何数据。此外，该技术也可以数据库为基础，实现信息资源的共享，高度融合土建、装饰等多个专业的信息，基于统一的数据处理模型，实现信息整合、分析和处理，加强信息整合的规范性，全面展现信息共享的优势。

4 结束语

如今，城市化建设进程日益加快，这推动了建筑行业的快速前行。建筑工程建设中务必高度重视建筑结构设计工作，一方面要充分体现现代建筑设计技术，另一方面也需提倡城市建设文明施工。将BIM技术应用于建筑结构设计，能够为设计人员打造清晰、直观的建筑模型，精准计算工程涉及的各类数据信息，为结构设计工作带来助力，从而提高整体建筑建设水平，维护结构的稳定性。