李泳波

（山东建大建筑规划设计研究院）

新时期建筑结构设计中BIM技术应用分析

李泳波

（山东建大建筑规划设计研究院）

由于建筑工程的施工工期一般都比较长，影响施工的因素也较多，因此，建筑结构设计对整个工程就非常重要。建筑结构设计的合理性将直接影响到建筑安全、施工质量以及使用的稳定性。BIM技术的应用则可以让建筑设计更趋合理、经济且高效，因此该技术对建筑结构设计非常重要。

建筑结构；设计；BIM技术

1 引言

建筑项目工程的设计结构日趋复杂化，如果将BIM技术与结构设计相结合，并将两者构建成一个完整的平台，进一步进行统筹管理大数据。在这个平台当中，所有的数据都是与结构真实可靠的构件，而且具备了良好的特征与属性，更方便其调动分析，从而为专业设备与建筑之间的协调工作提供了更多便利。

2 BIM技术概述

目前建筑工程的规模正在逐渐变大，大众对建筑的功能需求也越来越多样化，建筑体型也随之变得更加复杂多样，所以，建筑工程项目中包含的项目信息也越来越多。这些资源信息对建筑企业来说非常重要，要是对其进行充分利用，可以有效节省工程开支，减短工期，同时对工程质量保证和消除安全隐患都能起到很大的作用。因此，在建筑工程项目中，信息技术的优势越来越突出，并且取得了建筑行业对其的认可。但是如何将建筑工程项目当中的各类信息合理规划应用，从而有效控制建设成本并计划好工期，另外能及时发现设计过程当中的不合理之处，避免影响后期工程建设，这就变得非常重要了[1]。

因此，综合看来，当代建筑企业必不可少的就是要综合全面管理施工建设全过程的信息数据。建筑设计作为工程信息的开端，其始终处在核心位置，同时也是BIM技术的重点关注对象。在建筑设计领域，BIM是一项革命性技术正发挥出其显著优势。

3 在建筑结构设计中的应用

3.1 BIM技术在钢结构工程建模的应用

钢结构是这一时期建筑物主要的一种结构形式，但在建模过程中通常都会面临加强构建布置与结构链接方面的种种困难。在设计过程中，钢结构会关系到梁柱连接、两梁刚接以及两梁铰接等不同的链接方式，因此在设计当中要依据梁高对各个连接部件进行设计，并且要将其加以参数化。BIM技术可以实现参数共享，设计人员只需在这一应用当中对参数进行调整就可以更改螺栓的数量和间距，从而生成新的连接件[2]。在加强件和连接件的设计当中，设计人员只需要画出轮廓图样，钢结构施工技术人员对应相关设计位置加以参考就可确定加强件和连接件的具体位置，这可有效提高钢结构的设计质量和整体的施工效率。

3.2 在建筑结构设计中的可视化

在传统的建筑构设计中是用CAD技术来绘制施工图纸，而在BIM技术中则运用了三维模型将真实的建筑构件表现出来。CAD技术所表现的建筑构件信息相对有限，如果在设计阶段运用BIM技术，就可以将建筑构件生成三维立体的模型，这样就可以从直观的角度对建筑构件进行观察。在此基础上进一步分析建筑构件的各个功能与布局，并且推断出建筑体量。在一些大型建筑工程的设计当中采用BIM的可视化技术，能够动态演示建筑结构，整体把握建筑结构的尺寸和合理性，从而进一步优化设计方案。BIM技术可以快速检测隐藏在建筑结构设计中未被发现的那些隐患漏洞，从而保证设计的整体质量。

3.3 建筑结构三维设计中的碰撞检查

在建筑项目进行施工时，先前的传统图纸在使用时无法充分反应系统和个体之间的碰撞关系。多专业协同工作、沟通不充分、时间紧等问题都会导致个体的离散行为充满了不稳定性，这一部分问题是设计人员非常容易忽略的。因此，采用BIM技术构建建筑工程的三维模型来对这种碰撞进行检查。在监测的过程中就可以消除施工中可能出现的软碰硬或硬碰硬的现象，同时也有利于降低施工错误造成的返工率，进而优化设计方案。在后期的优化施工图当中，建筑员工也可以利用BIM技术检查成型的3D模型方案中是否还存在碰撞与问题，从而进一步促进施工统筹与进度的模拟操作，以提高建筑的整体质量[3]。

3.4 在建筑结构设计中的协调应用

在建筑设计领域，BIM技术的应用能够通过数字信息建立起虚拟模型。该模型中所包含的数据可以运用在不同的专业，比如在建筑、结构、机电以及水暖等领域，并且能够相互之间统筹交换，这一集成化设计可以将不同专业领域的设计师构建的模型中所包含的信息进行统一整合，非常有利于与其他团队进行数据与资源共享，此举保证了设计建筑的所有参与者都能够全方位掌握建筑的信息，并共用统一的数据源。这一模式改变了建筑设计师、施工企业、制造商、设备工程师、结构工程师以及业主等各个参与方的协同工作模式，保证了每个参与方都能够使用统一的建筑参数进行工作。比如在建筑设计当中，设计师要添加构件，结构工程师只需将梁、柱和墙等结构的材质信息输入到BIM模型当中，之后设备工程师再根据模型中心新加的构件位置、数量以及方式等设置建筑内部各类设备的配置即可，然后再进行设备信息的测试与异常调试工作，以保证整体的建筑设计效果。BIM技术应用到不同专业的设计当中后，将非常有利于各专业信息共享，不同专业的工作人员之间的协作将会更加便利与高效，这会大大提高建筑设计的水平与后期施工的有序性，为工程的质量提供了更进一步的保障。

4 结构设计中应用的难点

在当前的结构设计阶段，一般都是根据设计方案分布结构，同时通过现有的技术软件进行建模，再在这一基础上对整体的空间受力情况进行分析与变形计算，最后在进行结构设计调整形成CAD结构平法施工图。建筑的模型信息全部都由设计师完成，其他专业则是通过与之关联的物理模型导入结构，最后汇总设计信息，并且根据计算来修改设计，构成完整的设计模型、动态信息以及施工图的信息。对结构设计来说，建筑的信息模型都是通过施工图与结构分析将其关联起来的。

因为BIM技术采用的3D工具软件需要用到大量的系统参数以及模块的参变量，这与2D的创建视图技术的差别非常大。而且，BIM工具软件还需要兼顾到2D技术的设计关联性，整个的模块参变量与系统参数比之前2D工具软件中的参数更加庞大与复杂。因此一旦数据的设计参数不合理，或者参数之间的匹配出现问题，就会带来很大的麻烦[4]。

在构建BIM模型的过程中，结构工程师更加注重如何在物理模型中自动生成平法施工的图型文档，可以正确地转化为能够被结构分析软件所识别的结构分析模型。其中对安全性能的分析与设计是结构设计所要考虑的一个重要环节，BIM模型是纯粹由数据库信息构成的一个模型，理论上可以与结构分析模型两者间建立起双向链接。

5 结语

在建筑项目工程当中，要想顺利完工并且保证工程的质量，这当中需要大量的专业知识，并且对施工的时间也有一定的限制，必须要保证在合理的最短工期内竣工。而采用CAD技术无法实现可持续发展的要求。但是BIM技术就能够在建筑结构设计过程中促进可持续发展，节省大量能源并且对环境的危害也不大，与此同时，还提高了整个工程的施工效率。但是，目前BIM技术还不够成熟，如果设计人员想要掌握这一技术，就一定要投入大量的时间与精力，不断提升自己的专业水平，加强学习。只有全面掌握BIM技术设计人员才能够将其灵活运用到建筑结构的设计当中，使自己的建筑结构方案达到最优，从而提高整体的施工水平与质量。

[1]陈庆丰，徐云博，刘继鹏，胡愈.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].四川水泥,2015(11)：154.

[2]汪建设.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用探究[J].门窗,2014(9)：222.

[3]吴继军.建筑结构设计中BIM技术应用的几点探讨[J].建筑知识,2017(14)：28.

[4]车俊.解析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].建材与装饰,2017(1)：60.

Application Analysis of BIM Technology in Architectural Design in New Period

LI Yong-bo

(Shandong Jianzhu University Architecture & Urban Planning Design Institute)

Because the construction period of the construction project is generally longer, the factors that affect the construction are also more. Therefore, the architectural design is very important for the whole project. The rationality of architectural design will directly affect the construction safety, construction quality and the stability of use. The application of BIM technology can make architectural design more rational, economical and efficient, so the technology is very important for architectural design.

building structure; design; BIM technology