探析建筑结构设计中BIM技术的应用

何正宇

（身份证号：522229198104035632 贵州贵阳 550000）

引言

建筑结构设计是建筑工程项目建设的一个重要环节，结构设计的合理与否，会直接决定整个建筑工程的安全，因此，保证建筑结构设计的质量十分重要。BIM技术是一项先进的、设计效果较好的技术，将其应用于建筑结构设计中，可以很大程度地提高建筑结构设计的效果和水平。本文就在介绍BIM技术功能的基础上，对其在建筑结构设计中具体应用进行阐述，以推动建筑结构设计的良好发展。

1 BIM基本概念及主要设计项目

BIM指建筑信息模型（Building Information Modeling），这项技术是随着我国建筑行业近些年的发展而发展的一种数字化的技术，目前BIM技术已经运用到项目协作的各种方式，对于我国的工程建设无疑起到了改革的作用。BIM技术通过在计算机上使用虚拟的建设三维模型，不仅仅将工程建设从二维模型之间带入了三维模型，同时采用数字化的技术，在整个工程建设的过程中能够提供相应的信息库（具体如图1）。那么在建设信息库的过程中能够详细的描述建筑的集合信息和专业化的信息，并且包含非构件对象（例如空间、运动行为）的状态信息。

图1 建筑结构设计中的BIM模型

2 BIM技术在建筑结构设计中的具体应用方式

2.1 应用于建筑结构与场地分析

建筑结构设计的合理与否并不仅仅体现于建筑工程本身，还与建筑工程所处的场地有着密切联系，场地的地质环境、水文状况等都会给建筑结构的设计产生诸多方面的影响。而通过BIM技术与地理信息系统的结合，可以对建筑工程的场地进行全面模拟，并在模拟的环境中拟建建筑工程的模型，这样就可以对建筑场地的特点、条件等作出全方位的分析，选择最佳的建筑物建设地点，使建筑结构与其所处的场地适应性达到最佳，从而保证建筑结构设计的合理性（具体BIM建模核心如图2）。

图2 BIM技术建模核心内容

2.2 应用于建筑结构性能分析

建筑结构设计并不是对建筑各个部分简单的排列，还需要使各个部分有机组合起来，形成一个彼此支撑的整体，确保整个建筑结构的抗震性、牢固性等达到相应标准，这就需要对建筑结构的性能进行分析。在传统的建筑结构性能分析中，需要花费大量的人力、时间，利用各种计算公式来完成这个分析过程，且分析的结果比较容易存在误差，给建筑结构性能的可靠造成影响。而在BIM技术中，可以设计相应的性能分析软件，将BIM模型的相关数据导入软件之中，就可以快速、准确地完成整个分析过程，并根据分析的结果来发现和改正设计中存在的不足，提高建筑结构设计质量。

2.3 应用于建筑结构的协同

在BIM模型中，建筑工程的数据是不断进行交流和共享的，这主要包括两个方面：①通过借助中间数据文件，完成异地不同设计软件进行模型设计时需要的相应数据和信息；②通过设置中性数据库，实现不同专业之间的数据传递和共享，将与建筑工程相关的水暖、土建、装饰等各种专业的内容有机地结合起来，利用统一的处理平台来对信息进行规范处理，实现系统内部信息流的畅通。在这种数据交流和共享的基础上，保证了建筑结构设计充分顾及了与建筑有关的各方面内容，避免了某一点、某一参数疏漏导致的结构不完善问题，对于建筑结构设计的质量有着重要作用。

2.4 应用于钢结构的建模

在现阶段，随着建筑工程的不断发展，大跨度、大空间成为建筑工程发展的重要趋势，钢结构的应用也越来越加广泛，在钢结构建筑物中，由于钢结构是通过梁柱连接来实现的，在连接方式上，有梁梁刚接、梁梁铰接等多种，结构的链接和加强件布置十分繁多，给建筑钢结构的设计带来了难度。利用BIM技术，可以通过对钢结构梁高度的计算，对所有连接件进行专门的设计，并连接件进行参数化处理，应用BIM技术的参数共享功能，即可以完成对钢结构中螺栓等连接件数量和间距的控制，在需要构建新连接件时，设计人员只需要调整相应的参数即可完成；对于加强件，设计人员可以通过BIM技术绘制出相应的大样图，在钢结构施工中，技术人员只需要参考相应的设计位置，就可以确定加强件的部位，避免了钢结构中薄弱环节的存在。因此，在建筑钢结构设计中应用BIM技术，可以确保连接件和加强件位置的准确，保证钢结构连接的牢固、可靠，确保钢结构设计的质量和水平。

3 BIM在结构设计应用中的难点

BIM技术在应用过程中，也存在一些难点，遇到了一些问题，这些在一定程度上影响了BIM技术的广泛应用，这些难点主要包括以下几个方面：

①缺乏标准体系。由于BIM技术目前还处于探索阶段，国家和地区相应的各种规范和标准还没有出台，处于前期调研、或正在制定过程中。因为BIM技术需要信息的传递，所以BIM相关的规范和标准与软件的协调性是一个十分关键的问题。②法律责任问题。主要体现在：BIM技术在使用过程中的合法性和有效性；参数进行传递，涉及到产权和责任问题；建立模型与传统技术内容的一致性；BIM各方的修改权限。③应用和交付问题。不同设计阶段，BIM技术设计的深度也不同，设计标准也不同。参与设计的各方与传统技术相比，分工和内容也不同。④BIM技术的缺点。由于BIM技术处于前期推广阶段，还存在以下几个方面的问题：软件主要是国外软件，本土话程度不高；软件对应用人员的专业素质和硬件设备要求较高；软件各个模块之间连接不完善，数据共享、数据传递程度较低，BIM技术的数据信息的传递成都有待进一步提高。⑤使用成本过高。由于对使用人员素质和硬件设备要求较高，所以需要投入一定的资金对专业人员进行培训，购置高配置设备，进行软件更新。⑥BIM技术存档问题。由于目前没有具体存档标准，加之存档对硬件的配置要求较高，需要进一步提高硬件的配置，增加使用成本。所以，BIM技术的文档存储问题亟待解决。

4 BIM在结构设计中的处理办法

4.1 建立完整的项目样板

项目样板是整个设计的基础，项目样板包括经过有限的标准化处理的各种族、线型、字体、符号以及表达方式。在BIM技术中形成一个良好的样板，是完全能够减少工作的重复性，加快设计速度的，并逐渐建立一套符合中国国情的设计标准，使其能够对多数设计用户，甚至是对有特殊需求的用户都有相当有益的指导作用。

4.2 设计符合要求的结构构件

结构设计中的主要构件有基础、柱、墙、梁、楼板、楼梯等。这些构件在施工中分为预制构件、现浇构件和钢结构构件，以建筑主要设计形式为准，根据各种结构构件进行构件设计。目前现浇构件是最为常见的结构形式，在结构方案设计的选择中，建筑师都是根据功能要求和管线走向进行布置的，以避免结构构件中多种因素相互冲突。

4.3 钢筋混凝土结构中的平法表示

在钢筋混凝土施工图绘制中，通常采用平面方法进行表示，在图纸上采取特殊的标点符号进行标注，施工技术人员通过工艺转换形成样图。BIM技术可以使平面表示法的内容多环节和多角度展示，BIM模型能够更加轻松的提取出关键数据和核心信息，以满足施工时间和放样需求。

4.4 BIM模型分析

BIM中应用最广的两个软件是Revit和PKPM，Revit着重对于BIM模型建立，而PKPM是保证结构受力分析能够和行业规范更好的接触，这两种软件在数据交换过程中还存在一定漏洞，所以在数据交换中还要借助第三方软件，使数据能够形成通用格式。

5 结束语

BIM技术的快速发展和普及，必将引起结构设计的一次重大变革。目前由于BIM技术在应用过程中遇到了以上问题，但是这些问题会逐渐解决，推动BIM技术的广泛应用。结构设计人员也要加强专业素质的提高，增强综合能力，熟悉掌握BIM技术，在保证建筑结构设计质量的前提下，快速、高效的完成建筑工程设计任务，从而保证建筑结构的质量。

[1]张顺宇.BIM技术在建筑改造结构设计中的应用初探[J].中国勘察设计，2014：93～96.

[2]田雪晶，于劲.BIM技术在建筑结构产业化住宅设计中的应用[J].工程建设与设计，2014：18～20.

[3]黄吉锋，张汉义，聂祺.BIM技术在结构设计软件中的应用[J].土木建筑工程信息技术，2011：58～62.

[4]陈宇军，段春姣.MEP项目中BIM技术的应用与推广[J].建筑技艺，2010：78～79.