基于BIM技术的建筑工程结构设计中的应用分析

李丹妮 杨依庭

摘要：BIM技术是近年来在建筑工程中广泛应用的一种先进技术，主要通过建立三维可视化土建模型，实现大量建筑信息的整合，方便建筑工程整个寿命周期中涉及的各个主体对相关信息进行运用，以提高自身的工作效率。将其应用在建筑工程结构设计工作中，能大幅提高设计工作的效率和质量，本文以实际工程为例，对BIM技术在建筑工程结构设计中的具体应用展开分析，旨在为相关人员提供参考。

关键词：BIM技术;建筑工程结构设计;应用分析

引言

建筑行业的发展与国计民生息息相关，在社会快速发展的过程中，人们对建筑工程建造质量的要求不断提升。各类先进技术的应用有效促进了建筑行业的发展，如将BIM技术应用在建筑工程结构设计中，能有效提高结构设计的科学性和合理性，为提高建筑工程的建造质量奠定良好的基础。

1  工程案例

某剧院项目总建筑面积为3.6万㎡，该建筑工程设计灵感来源于莲花，整个建筑从外观上来看是由多组弧形曲面片组成。建筑工程整体结构较为复杂，在对其结构进行设计过程中应用了BIM技术，不仅实现了优化工程设计的目的，而且该剧院工程为绿色建筑，满足我国建筑行业现代化、节能环保化的发展要求。下文结合工程结构的设计经验，对BIM技术在建筑工程机构设计中的具体应用展开分析。

2  应用BIM技术建立建筑信息模型

环境为建筑工程提供生存的空间，在建筑工程设计初期，必须充分考虑建筑场地周边环境因素，提高建筑工程与环境的融合度，促进人与自然的和谐共处。通过采集场地信息能帮助设计人员作出更加科学的设计决策，因此，设计人员需要在初期阶段全面地采集并分析拟建造场地信息、周边环境信息、建后交通流量及景观规划等信息，结合工程的设计目标，确定场地范围内的最大开发范围，并且尽量减少原有环境中的绿化植被、林木等的破坏。

BIM技术的应用从源头上改变了传统场地分析的方法，将其与GIS系统联合应用，能快速地对拟建筑场地内的各项信息和建筑物数据进行处理。BIM技术的虚拟成型技术能对单体建筑、群体建筑甚至城市空间进行模拟，设计人员能依托相关软件从不同角度对建筑场地进行观察和分析，帮助其优化建筑工程结构设计方案。本文采用工程案例中，由于建筑工程结构设计复杂程度较高，实际设计过程中利用GIS系统将建筑划分成3个不同专业，由各专业人员对其负责部分进行创建和设计，后将完成设计的3个部分通过衔接服务器进行组合，最终得到完整的建筑信息模型。

3  基于BIM技术的参数化辅助设计应用

BIM三维可视化土建模型的建立需要大量设计参数的支持，所以模型本身含有大量数据，不仅能在设计之初让设计人员对场地信息进行更加全面的考虑，还能在设计工作推进的过程中，根据设计要求的变化对相关参数进行调整，让设计人员直观地观察到单项参数变化的情况下，建筑结构的变化趋势。BIM技术的这一优势有效弥补了传统建筑工程结构设计中应用二维设计图纸的局限性，提高设计逻辑的科学性，设计人员可通过设置多组设计参数，通过对比每组参数下建筑工程形态上的变化，择优选择，大幅减少了传统设计程序中数据处理和测绘难度，使设计人员能将更多精力用于优化设计方案。

4  分析并优化建筑结构

完成BIM三维模型的建设后，可将其导入可视化软件中进行动画演示，使设计人员通过可视化观察，对建筑结构和性能进行分析，及时发现建筑整体结构、外观呈现效果、室内空间布局等方面存在的问题，及时采取相应的措施对其进行处理，以最大化保障建筑结构的性能。建筑结构分析计算可采用人工计算和计算程序计算两种形式，计算内容包括建筑结构的刚度比、剪重比、位移比、周期比等，通过计算对建筑结构设计的科学性进行验证，确保整体结构受力均匀，各项指标满足建筑工程整体建造要求。必须保障建筑的结构设计与整体设计的协调性，从实际情况出发，对结构设计的整体布局、平面布置和立面造型等进行全面考虑，不能单纯为实现造型设计而忽略结构安全。另外，在对建筑结构进行分析和设计时，还应充分参考现场岩土勘察报告，确保建筑结构设计、施工方案的选择等都能充分满足现场条件的施工需求。

5  基于BIM技术的协同设计应用

协同设计是当前建筑工程结构设计的重要应用方向之一。在BIM技术还未广泛应用前，建筑工程结构设计主要依托CAD完成，设计人员可将CAD文件中的外部形象实现与不同主体的数据共享，如利用网络将设计方案传输给建设单位、施工单位和监理单位，使各方人员能对工程结构设计的科学性进行专业化验证和评审，还可根据实际建设需求的变化对CAD设计方案进行变更。随着BIM技术的成熟与发展，该技术在建筑工程全生命周期内都有不同程度的应用，并且带来了良好的应用效果，对协同设计来说，应用BIM技术打破了传统工程设计中空间和地区的限制，通过不同专业人才的科学分工完成工程结构的整体设计工作。

不论是局域网内部协同设计还是广域网协同设计，其核心目的都是依托不同专业人员的专业知识，对工程结构设计质量进行优化，降低工程成本，通过直观的设计效果加强各个专业之间的系统性，避免不同专业之间产生冲突和矛盾，是未来工程设计技术发展的重要方向。设计单位应结合自身实际条件，选择实用性更强的协同设计工作模式，以三维信息模型为中心，对各个专业的信息数据进行储存，支持不同专业人员在本地网络中对模型进行个性化操作和处理，并将完成处理的信息发布在中心模型中，其他专业人员也可根据自身设计需要，对中心模型中不同专业的数据进行下载和调整。

本工程案例进行结构设计过程中，设计单位采用协同设计模式，应用链条文件对中心模型进行专业划分为8个部分，由不同专业设计人员对本专业进行设计和建模，如建筑整体结构、水、电、暖专业等，然后将所有部分模型进行整合，最终得到完整的工程结构设计方案。

结语：

综上所述，在建筑行业快速发展的过程中，BIM技术的成熟与发展为建筑行业带来了新的发展机遇，该技术可为建筑工程全寿命周期内涉及的各个主体提供个性化服务，将其应用在建筑结构设计中，能有效提高工程结构设计水平，降低设计人员的工作强度，利用三维可视化土建模型，实现参数化辅助设计和协同设计，扩大BIM模型的应用渠道，对建筑行业的现代化发展具有重要的促进作用。

参考文献：

[1]王磊. 基于BIM技术在建筑工程结构设计中的推展应用分析[J]. 建筑技术开发，2020（15）.

[2]张莉. 基于BIM技术的预制装配式混凝土结构设计分析[J]. 建材与装饰，2019，567（06）：127-128.

[3]张莉. 基于BIM技术的预制装配式混凝土结构设计分析[J]. 建材与装饰，2019，567（06）：127-128.

[4]李競飞. BIM技术在建筑结构设计中的应用分析[J]. 科学与财富，2019，000（022）：9.