小议BIM技术在建筑结构设计中应用分析

陈勇

【摘 要】当前采用BIM 技术进行建筑结构设计，能有效的提高建筑结构设计的可靠性，更加经济、快速的完成建筑工程项目，因此，有必要对BIM 技术的应用做简要的分析。

【关键词】建筑工程；结构设计；BIM技术；应用

1、BIM 技术概述

近年来，BIM技术的发展得到了我国政府部门的高度关注和大力支持，相关部门进行了大量政策和对策方面的研究。住建部颁发的2011年到2015年建筑业信息化发展纲要中，把加快BIM等新技术在工程中的应用列入了“十二五”建筑业信息化发展的总体目标，并作为重要的任务之一。充分认识了BIM技术在工程建设领域应用的重要意义，明确了指导思想和基本原则，以及发展目标和工作重点。

现代建筑工程项目正在不断向着大规模、高层化以及超高层化方向发展，用户对建筑产品的需求不仅限于其整体功能性，建筑结构的高度复杂化使其体型不断区域多样化，因此，建筑结构设计中往往需要通过多种渠道来获取规模较大的信息。基于此因，BIM 技术的出现及应用对推动建筑行业健康发展有着重要意义，该技术实现了建筑结构设计由二维向三维的转变，而BIM 技术的广泛应用正在不断推动建筑行业新一轮的信息革命，其通过创建并利用数字模型来对建筑工程结构进行设计、建造以及运营管理，帮助企业在设计阶段、生产阶段以及经营管理阶段有效降低整体经营成本，对推动我国建筑工程领域实现可持续发展战略目标有着重要意义。

2、BIM技术的特点

2.1可视化

传统的建筑设计只能通过纸张或者计算机2D/3D软件完成，其主要作用是为后期施工提供相应的规格尺寸及效果展示，但还需要借助人们的空间想象才能将整个建筑在自己的脑海中呈现。BIM技术的出现为建筑模型的直观展现提供了平台，设计人员的设计理念能够直接在建筑模型中展示出来，有助于建筑企业内部的人员交流，并对相关的设计进行讨论，做出最佳决策。

2.2协调性

协调性首先是建筑企业内部各专业人员间的组织协调，在内部形成一个有效的标准性文件，便与推动建筑工程的进程。另外BIM技术还能够在建筑内部相关布置以及空间设置上起到协调的效果，例如楼梯井的布置、防火区布置、水管布置、线路布置以及其他辅助布置等。

2.3模拟性

传统建筑设计在施工前只存在一个理论上的工程项目，具体效果只有等到施工后才能体现，很多难以预料的问题会在施工中一一呈现出来，但难以进行更正，最有效的方法是在设计中消除问题，进行设计优化。BIM技术能够利用建立模型来模仿现实中的建筑，并通过其表现形态得出一些具有重要参考意义的数据。只要不存在突然变数，计BIM技术得到的结果一般比较准确。由此可见，设计人员在建筑设计之初时可以结合BIM技术，对设计的可行性通过模型进行仿真，让设计可能存在的问题及早呈现并将其消除，减少施工中不确定性，便于设计工作的进行，减少设计偏差。另外通过BIM技术还能够实现自动出图功能，提高了建筑设计效率。

3、BIM技术在建筑结构设计中的应用

3.1实现建筑结构设计的可视化

BIM 技术是基于三维模型技术而成的应用于现代建筑工程领域的新兴技术，其可以利用三维模型技术来将真实的建筑构件展现给用户，由于传统建筑结构设计中都是以CAD 软件进行绘图，该种方法很难将建筑结构的详细信息展示给不同用户，而BIM 技术在建筑结构设计初期阶段便通过建立建筑结构的三位实体模型，来帮助各层次用户通过直观的角度对建筑构件信息、功能布局有一个准确的认识与了解。很多大型建筑工程结构设计中可以利用BIM 技术来对其整体结构进行动态演示，帮助用户利用直观的角度对建筑结构的各项参数进行观测，从而帮助设计单位选取最佳的设计方案，并且可以及时发现建筑结构设计中的质量缺陷与设计缺陷，对进一步提高建筑结构设计的整体质量有着重要意义。

3.2 BIM 技术在建筑结构参数设计中的具体应用

建筑结构信息模型中会有一个包含所有设计信息的数据库，所有建筑结构设计参数都是相关联的，设计人员可以利用该数据库中的数据信息来对建筑结构形体进行构建，而且在设计过程中会对不同的参数予以一些约束，从而确保BIM 系统在建筑结构设计中可以及时更新数据库。BIM 技术在建筑结构设计应用中最大的特点，是可以实现高质量、高安全性、高可靠性的设计信息输出，对提高建筑结构设计的数字化发展有着重要意义。

3.3 BIM 技术在钢结构建模中的具体应用

现阶段钢结构已成为一个大跨度建筑物的主要结构形式，其在建模中往往需要面临结构链接和加强件布置等多个方面的难点，钢结构在设计中需要涉及到梁柱连接、梁梁铰接以及梁梁刚接等多种连接形式，所以在设计中往往需要根据梁的高度，来将各个连接件进行专项设计并要将其参数化。BIM 系统在应用中可以利用参数共享，来对螺栓的数量与间距来进行控制，设计人员只需要对参数进行调节便可以形成新的连接件，而在加强件、连接件设计中设计人员只需要画出大样，而在钢结构施工中技术人员只需要对相应位置设计进行参考，便可以来确定加强件、连接件的准确位置，这对进一步提高钢结构设计质量及施工效率有着重要作用。

4、BIM设计理念

4.1参数化设计

参数化设计从实质上讲是一个构件组合设计，建筑信息模型是由无数个虚拟构件拼装而成，其构件设计并不需采用过多的传统建模语言，如拉伸、旋转等，而是对已经建好的构件（称为族）设置相应的参数，并使参数可以调节，进而驱动构件形体发生改变，满足设计要求。参数化设计更为重要的是将建筑构件的各种真实属性通过参数的形式进行模拟，并进行相关数据统计和计算。在建筑信息模型中，建筑构件并不只是一个虚拟的视觉构件，而是可以模拟除几何形状以外的一些非几何属性。对参数定义属性的意义在于可进行各种统计和分析，如材料表统计，在建筑信息模型中是完全自动化的，而参数化更为强大的功能是可进行结构、经济、节能、疏散等方面的计算和统计，甚至可以进行建造过程的模拟，最终实现虚拟建造。

4.2构件关联性设计

构件关联性设计是参数化设计的衍生。当建筑模型中所有构件都是由参数加以控制时，若将这些参数相互关联起來，就实现了关联性设计。换言之，当工程师修改某个构件，建筑模型将进行自动更新，而且这种更新是相互关联的。如遇到修改幕墙分格，在建筑信息模型中，只要修改分格的数值，所有的墙、柱、窗、门都会自动发生改变，因为这些构件的参数都与分格相关联，而且这种改变是三维的，并且是准确和同步的，无须再去分别修改平立剖。关联性设计不仅提高了工程师的工作效率，而且解决了长期以来图纸之间的错、漏、缺问题。

5、结束语

综上所述，现代建筑工程中，涉及到的专业知识很多，加上现代建筑生命周期长、建设周期短，传统的CAD 技术已经不能满足建筑工程低消耗、低污染的要求，采用BIM 技术能有效的解决这些问题，BIM 技术的功能虽然强大，但其上手难度比较大，因此，设计人员要不断的提高自身的综合能力，全面掌握BIM 技术，在快速高效的完成建筑工程设计任务的同时，确保建筑结构的设计质量，从而保证建筑工程的施工质量。

参考文献：

[1]张建平，李丁，林佳瑞，等.BIM在工程施工中的应用[J].施工工程，2012，（371）.

[2]郭晓.福州奧体体育场工程建筑信息模型（BIM）关键技术研究[J].厦门大学，2013，（02）

[3]史育童，方项伟，谢会雪.BIM技术在某大型商业综合中心工程中的应用[J].建筑技术，2013，（10）.