BIM技术在建筑结构设计中的应用

陈建伟

摘要：BIM技术主要以建筑工程项目各项信息数据作为基础建立模型，涵盖不同专业所有信息、功能要求与性能，各种参数信息相互关联，可在项目不同阶段（规划、设计、施工、运营等）随时提取、更新、修改，并进行准确的交换。在建筑结构设计中，通过BIM技术的应用可及时发现结构设计中存在的问题，并制定相应的调整方案，减少后期返工等情况，降低成本、提高建筑质量，加强相关分析具有重要意义。

关键词：BIM技术;建筑结构设计;应用;

引言

基于建筑设计情况分析可得，传统设计流程下工作量最大的是施工图阶段，此时对建筑性能的影响相对较小，但是设计变更带来的成本较大。因此，建筑结构设计中合理运用BIM技术构建可靠的三维模型，减少后期设计变更具有重要意义。在建筑结构设计时，应合理选择BIM软件，科学构建三维模型，完成可视化、参数化以及协同化设计，为后续施工作业的开展奠定坚实的基础。

一、BIM技术概述

BIM技术即建筑信息模型，它是一种在信息技术高度发展与完善时期所研发出的3D数字化技术，在建筑施工的整个流程和周期中都能够发挥较为明显的作用。它能够将工程设计中的各项数据以直观的方式來进行呈现，有助于建筑工程的设计管理。在传统的建筑图纸设计过程中，一旦发现某一设计环节与实际工程建设存在不相符的状况，唯有推翻最初设计的图纸进行重新修改，才能使得设计工作得以持续进行。但在BIM技术使用过程中，这种大动干戈的修改方式得到了进一步的革新。技术人员只需进行参数的调整，便能够通过BIM技术进行细小环节的修缮和调节。相比较传统的设计图纸返修方式而言，这种修改模拟参数值的方式显然更为方便快捷。

二、建筑工程结构设计的不足

改革开放以来，我国建筑行业随着经济的飞速增长在持续快速发展，但建筑行业的结构设计过程中仍然存在很多的问题和缺陷，这些问题和缺陷主要体现在设计软件不够完善、建筑结构设计的程序不够规范。第一个问题主要体现在建筑行业在使用BIM技术的同时会用较多辅助软件，但因为BIM技术进入我国时间尚短，很多的软件使用的是盗版或者简化版本，不能很好地辅助BIM技术发挥作用，应用效率不高。另外，建筑结构设计程序不够规范的问题，主要是因为我国建筑设计行业起步较晚，设计流程不够科学。在我国建筑结构设计各个子项目中，大多都是不同专业的人单独完成自己的领域，子项目之间缺乏合理沟通，在遇到一些疑难问题时不能统筹解决，造成项目滞后、浪费项目资金的后果。且即使保证了各个子项目之间的进度统一性，也无法保证各个子项目之间的工作人员能够进行有效技术信息交流，进行联动设计，极易导致施工项目返工，使得整体项目难度系数增大。

三、BIM技术在建筑结构设计中的应用

（一）利用BIM设计图纸

当下超高层建筑结构设计中，BIM技术的运用成为关键，能够起到建筑信息集成、设计与管理的作用，有利于提高建筑施工效率、节约投资成本，实现可持续性发展目标。目前BIM技术主要运用在图纸设计方面，通过提前建立模型获取更多完整、专业的信息数据，从而设计出详细的图纸。基于BIM可视化技术设计出的图纸，在立体感与层次性上面较为显著，相比于传统二维图纸，这也是BIM技术的最大优点。BIM可视化技术在使用过程中，由设计人员完成建模，并在后续调整、优化其中的细节，从而制作出具有色彩的设计图纸，施工人员能够直观看到建筑结构情况，包括具体的施工理念等。即使在建筑规模较大的情况下，仍然可以借助BIM技术放大细节，利用小范围结构图纸明确施工要求，并且图纸考虑到建筑比例关系与外观等因素。由此可见，BIM可视化技术的优势，只要能够充分融入超高层建筑结构设计中，发挥出其本身的作用与价值，就会为建筑质量提供保障，同时有效减少施工过程中的各类风险。因此使用BIM技术进行施工图纸的绘制和设计这一方式，应当得到更广泛的使用，不同施工单位和企业都需要对BIM技术在图纸绘制中的运用，引起足够的重视。

（二）优化房屋建筑形体结构

建筑结构的设计优化不仅仅是对房屋的结构进行优化，同时也要对建筑的外形形体进行合理化设计，从而达到更高层次的设计要求。就此而言，BIM技术能在对建筑结构优化设计的同时提高建筑的稳定性和安全性，并根据要求对建筑的布局、外观进行合理化设计指导，确保建筑外形既符合当下人们对建筑审美的要求，又能通过建筑的外形对房屋结构设计进行补充。设计人员可以利用BIM技术科学地调整建筑内部的创新设计，在原有结构优化的基础上对建筑内部的布局和形状进行调整，提高设计完整性。设计人员还可利用BIM技术收集建筑选址、建筑布局、周边环境、气象条件等综合信息，让设计人员通过这些信息重视建筑外形对整体结构设计的影响，利用建筑的外形解决一些结构设计中存在的问题和困难。同时，BIM技术也能对一些特殊结构进行设计调整，如对连续性结构以及杆系结构BIM优化设计，保障其发挥设计预想功能的同时不破坏房屋外形的美观性，增强房屋外观和结构设计之间的紧密性。

（三）参数化与协同设计

BIM模型的参数化，指的是构件定义的参数化与不同图元的参数化约束关系，设计人员可利用此参数化关系，提高建模效率，并实现模型的可编辑性。BIM核心建模软件RevitArchitecture软件、RevitStructure软件是基于参数化设计的建模软件。传统建筑结构设计中，由于二维CAD施工图中图元无法实现一处修改、处处更新，因此缺乏有效的协作交流，基于三维参数化模型的应用，各专业可实现同步设计，结构专业设计信息无缝传递、共享，且后期发生设计变更时，无论是修改Revit项目浏览器施工图，还是直接在三维模型中修改，其他视图相应位置构件均会进行相关联的修改，即：一处发生改动，则其他图纸相应位置也会随之修改。基于BIM技术应用下的参数联动，使得整个设计过程修改、调整更为方便快捷，各专业工程师可集中精力进行本专业模型优化与细节设计，进一步提高设计水平。

（四）实现建筑节能设计

建筑节能设计是结合建筑本身的结构特点，对建筑周围自然资源进行合理的运用。建筑节能设计主要有室内采光设计、室内通风设计等方面，在建筑节能设计的过程中，通过BIM技术的有效应用，可以更加清晰地掌握信息数据库，同时也能呈现出可视化的动态设计图，利用BIM技术实现建筑与自然环境的有机结合，充分利用自然采光环境优化建筑物的采光，实现建筑物在采光方面的节能效果。另外，建筑物会受到本身的建筑结构、所处环境以及建筑物朝向等因素影响室内的通风设计，而若在设计过程中应用BIM技术进行模拟，可以对影响建筑物室内通风设计的因素进行充分的掌握和分析，建筑设计人员将周边环境数据通过BIM技术输入系统数据信息库，然后再根据当地的自然环境状况，如日照、气候等环境的分析，从而设置出建筑参数值，结合数据对建筑设计进行分析调整，使得建筑物周边环境得到有效的利用，以最优质的设计结构与设计比例实现建筑无采光节能设计，并有效提升建筑工程结构设计质量与水平。

结束语

BIM技术作为当前建筑结构设计中的新兴技术，还有很多细节需要不断地进行优化。但就目前BIM技术在我国建筑设计领域的应用而言，能较大程度地提高建筑工程的整体设计效率和设计质量，并能借助BIM技术可视性、综合性的特点，优化建筑内部结构布局以及外部形体，优化建筑结构，提升建筑安全性和稳定性。对整体提升我国建筑行业生态环境，发挥着不可替代的积极作用。

参考文献

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