探究BIM技术在建筑结构设计领域中的应用

摘要：BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling），诞生于现代社会的高速发展对建筑设计的高要求背景下，是一种全新并具有颠覆性的技术，它依靠特定的工具，借助信息技术展开建模。其通过数字技术，仿真并模拟建筑所具有的真实信息，输出可视化及协调性都更好的模型，快速推动建筑工程在策划、设计、施工等全周期领域的应用。随着我国社会主义现代化经济的发展，对建筑设计提出的节能、环保、高效等更加严格的要求反过来助推BIM在建筑领域的广泛运用，并促使建筑结构设计朝着全新的、全面的方向发展。BIM技术应用较广，本文根据大量的社会实践调查，就BIM技术在建筑工程结构设计中的应用展开了相关探讨，望能提供借鉴。

关键词：BIM技术；建筑结构设计；结构应用

1、引言

BIM技术通过将建筑内部的材料、构造、系统等参数进行综合搜集并展现，这在现代社会中越来越多的综合性、复杂性都更为突出的建筑领域中扮演著至关重要的角色。毫不夸张的说，不远的将来，只有掌握BIM技术并将BIM技术在建筑领域广泛、灵活的运用，才能设计出优秀的现代建筑，顺应现代化建筑的发展，并与社会主义现代化建设相协调。此外，因为BIM技术通过信息技术将平面设计立体化展现，使业主、政策方、设计者本身等各方对建筑设计有一个更直观的感受，从而提出最优的设计方案，提高建筑设计的可接受性。笔者就BIM技术在建筑结构设计领域中的应用进行了相关分析。

2、BIM技术的概念

BIM技术是现代社会建设设计技术的一种，其借助信息技术发展，通过特定工具及三维数字技术，将平面设计技术立体化[1]。使设计者能够科学、直观地设计并展现建筑。BIM技术虽然近年来获得了较大的发展，但因为起步晚，与西方发达国家相比，仍然有一定差距。所以我国更要重视BIM技术在建筑领域的推广应用，并不断学习吸收西方国家先进的建筑技术，促进我国建筑设计的发展。

3、BIM技术的技术特征

3.1共同设计

在建筑工程建设的过程中，通过BIM技术构建的沟通平台，能够有效地将建筑拥有者、设计者和施工单位联合起来，这样就能多方参与讨论，为建筑设计提供建议或者修改意见，以使建筑设计及时做出反馈并整改，并促使建筑设计不断优化，达到最优目标[2]。而协同设计也能够节省相关团队沟通的时间，提高建筑设计效率，促进整体设计质量的提高。

3.2信息采集

若要充分发挥BIM技术在建筑设计中的优势，需将所有的设计信息采集起来，并进行统一的分析和处理。并使所有的建筑设计者在需要资料信息时，都能够通过这个平台获取。而且在进行相关设计时，所有设计人员都可以在这个平台同时开展工作，让设计集中化展开，提升建筑设计效率。此外，BIM技术还能对建筑工程施工方案等进行分析，提早发现其不足，并及时修改和整理，为后续建筑工程创造好的条件。

3.3工作传递

在建筑结构设计中应用BIM技术，可以在建筑结构设计工作中将各项数据有机联系起来。比如，在设计中修改了其中某部分内容后，不需要进行逐步修改，也不需要设计者自行更改链接或者进行图纸处理，便能够让修改的内容自动反馈到受到影响的部分，这有利于工作的转发[3]。除此之外，BIM技术在建筑设计工程结构中应用，还能够模拟建筑工程的施工过程，这方便设计者对于全面考虑到建筑设计到施工所面临的各种问题，而提升建筑设计质量。

4、BIM技术的功能

4.1三维化功能

在建筑领域使用BIM技术，通过三维技术将建筑设计模型立体化，以使建筑模型更加直观地展示出来。建筑设计者可以通过BIM技术所全方位展现的建筑模型，对设计有一个全面的了解，这样在设计过程中若发展问题，可以及时纠正和调整，使建筑设计更加完美，有利于提升整个工程的设计的质量。

4.2促进建筑设计统一

在建筑模型中使用BIM技术，可以利用这种技术融合整个工程中的所有信息，这样有利于设计人员对工程设计有一个整体的把握，对建筑工程的节能、采光、结构等实用性展开讨论，以设计出最优的建筑方案[4]。此外，通过BIM技术不仅能够让建筑模型达到传统的设计标准，还能再此基础上实现数据的可视性设计，从而达到分析和评估的一体化。

4.3完善信息的采集和分析

现代化科技的不断发展，促进了BIM技术的出现和发展。BIM技术能够借助现代科学技术对信息进行处理，并且建立相对应的建筑设计模型数据库，这样能方便设计师在数据库中检索相关资料，极大地方便了建筑设计人员对信息的收集和处理。而随着社会主义现代化经济的不断深入发展，建筑行业也不断朝着现代化、信息化、大数据方向前进，BIM技术在建筑领域的应用，有利于促进建筑行业的信息化发展。BIM技术最核心的是对建筑信息数据的处理，是现代化数字化的技术，并能随着社会的发展不断更新。

4.4修正设计图纸

BIM技术在建筑工程设计领域的应用，能够利用信息和建筑各专业图纸的优化模型转化，对设计图纸做出修正和调整。这样设计者在设计过程中，若对其中某一部分不满意时，可以根据图纸直接找到需要修改部分，及时修正。与传统设计修改相比，这样不仅节省了时间，提高了设计效率，也促进建筑工程设计的优化[5]。而设计图纸中的其他信息，也能通过BIM技术进行自动修正，设计人员可以利用节省下来的时间去完善设计的其他方面，设计人员也可以通过对采集到的信息进行有效的分析和整理，使建筑设计方案更加科学合理，从而更加符合建筑设计的要求。

5、BIM技术在建筑结构设计中的应用

5.1使建筑结构设计更直观

BIM技术是在三维技术基础上形成的现代化科学技术，其在建筑结构设计过程中的运用，体现在借助这项技术可以集中采集建筑工程设计方面的信息，构建建筑设计模型，使结构构件的影响直观体现。对其他专业来说，建筑结构设计更直观、更清晰的呈现，其对设计的应用及影响情况可直观了解，以此提高建筑设计各专业沟通的效率。且建筑设计通过构建模型直观呈现，有利于施工单位对建筑设计有更直接的了解，从而更能理解设计者的设计思路和设计理念——更合理的施工，更低的修改率，大大地节省了施工成本。

5.2分析建筑结构的安全性

建筑的安全性是建筑结构设计时不容忽视的非常重要的环节，建筑结构设计必须把安全放在首位。比如，建筑需要有良好的防火性及抗震性能[6]。这样就要求结构设计者充分考虑建筑构件及结构构件之间的联系，并将其在结构计算软件中有机体现。同时，提取结构计算对其他专业有影响的部分，比如截面信息进行有效展示，方便其他专业使用避免出现偏差。而利用BIM技术可以将建筑所有功能分析软件的各部分作用体现出来，有利于纠正或避免结构设计与建筑实际的偏差，有利于保障建筑设计的安全推进。

5.3钢结构的设计

钢结构模型设计是建筑设计中的一个设计难点，但因为其天生装配式的特点，非常适合于前提推广BIM技术。BIM技术进行钢结构模型时考虑更为周全。比如，结构设计中的梁柱刚接、梁梁铰接、梁梁刚接、焊缝、螺栓等多种连接方式，掌握各个连接点的相关计算参数并不一定能够合理地进行图面表达，而设计者可以利用BIM技术简单地处理此类的钢结构连接。并且，BIM技术可以对钢结构的连结部分参数化处理，进而计算出钢结构需要的螺栓数量、用钢量、每个联结点间的准确距离等信息，以使钢结构设计更为精确 。

5.4建筑结构设计的协同应用

建筑工程的数据信息是不断更新和变化的，相应的其数据也会在BIM建筑模型中以不断增加或删减的方式来进行信息更新，为了让整个设计质量受到最低的影响，可在不同的专业进行分开设计，这样能在一定程度避免信息混乱的情况出现，与此同时在整个模型中设置一个中性数据库，这样有利于设计者进行数据交流[7]。在数据进行统一处理时可以将所有与建筑设计有关的数据进行整合，并通过统一的平台对数据进行分析和处理，以保障建筑设计的整体协调性。

5.5在模型集成化方面的应用

BIM技术应用到建筑工程结构设计中，在信息集成方面不仅能够让各类信息分别描述更加科学合理，也能对同类信息进行导入和组合，通过参数化来展现建筑工程中的相关模型，这样在建筑结构设计中，BIM技术可以根据各类不同数据信息，来创造一個良好的内部信息集成模型，大大地降低建筑工程结构设计工作量。另外，BIM技术还可以通过对集成信息的全面分析，进而对建筑工程模型的应用方面提供更多参考数据，在某种程度上可以避免建筑设计层面出现的人为失误。

6、BIM技术在建筑结构设计中应用存在的不足

6.1没有标准的技术运用体系

虽然随着行业的不断发展，BIM技术在我国建筑领域得到了一定的应用。但由于BIM技术在建筑行业发展时间较短，在建筑结构设计中的运用还处于初级阶段，也没有形成相应的标准体系，所以BIM技术在建筑结构设计中应用时也没有相应的设计规范，不利于BIM技术的真正推广。

6.2技术应用成本高

由于目前BIM技术自身的特殊性，在建筑领域特别是结构设计的应用成本较高，比如，目前还没有完善的将结构传统平法标注直接转换为BIM模型的简便手段，时间成本较大。而且因为引用这项技术需要各相关专业的协同配合，这都需要大量的专业技术人员。此外，因为BIM技术在建筑领域时间短，我国很多建筑设计师对此并不精通，要用BIM技术来开展工作，就要事先进行培训，也需要投入成本[8]。

7、结语

总之，从社会发展趋势来看，BIM技术将会在建筑领域得到很好的应用和推广。BIM技术在建筑领域的应用与发展，有利于促进建筑行业朝着信息化、现代化发展，也有利于促进建筑结构设计质量的提升。BIM技术的应用，可以帮助建筑工程设计、施工和运行的整合，可以实现建筑设计的直观化。BIM技术在结构设计中的应用，使结构设计对建筑全周期的影响可全面体现。虽然，BIM技术要真正的广泛应用于各大建筑特别是结构结构设计领域，还需要确立完善的标准体系，降低应用成本，但BIM技术的发展前景仍然不可限量。

参考文献：

[1]程歆琛. BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究[D]. 长春工程学院， 2017.

[2]陶敬华. BIM技术和BLM理念及其在海洋工程结构设计中的应用研究[D]. 天津大学， 2008.

[3]刘靖， 朱平. 探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J]. 价值工程， 2017， 36（7）：162-163.

[4]陈辰. 探析建筑结构设计中BIM技术的应用分析[J]. 工程技术：全文版， 2016（11）：00264-00265.

[5]刘立军. BIM技术在建筑工程设计中的优势及应用探析[J]. 中国新技术新产品， 2017（12）：98-99.