浅议BIM 在建筑结构设计中的应用

陈小桥 鲁丽娜

（1.孝感市城乡规划建筑设计研究院，湖北 孝感 432000；2.湖北核工业勘察设计院，湖北 孝感 432000）

随着建筑行业的转型发展，新型建筑结构体系不断发展，复杂的建筑结构形式逐步增多结构设计越来越复杂，信息化对建筑业带来了革命性的影响。BIM 作为当前建筑行业最新兴的技术之一，BIM 软件充分迎合了一些复杂建筑的苛刻要求，提升了结构设计效率和设计质量。BIM 技术将整个设计理念更加完整地通过三维模型表现出来，推动了建筑行业从CAD 的二维向BIM 三维的技术演变，BIM 三维可视化设计和协调，使各专业工程师从三维的角度去沟通，提高了工作效率及设计准确度。

1 BIM 与传统CAD 的比较分析

传统的CAD 绘图是以二维的方式呈现三维的建筑结构，其中表达的信息可能因人的理解差异造成信息的不一致，若是复杂的建筑结构，这样信息的不对等会越加严重。同时，这样的绘图方式使工程各参与方的交流工作量大大增加。CAD 制图二维的设计方式限制了设计师的思维模式，还存在着技术平台较为单一的特点，缺乏整体协调性。而基于BIM 技术的建筑信息化模型修改一处，相关处都会得到改变，减少了图纸的修改量。目前传统建筑施工方式依赖于经验主义进行，在实际施工过程中中工程各参与方信息交流不畅通、施工过程中协作性较差等问题。通过BIM 技术的广泛应用，使复杂的建筑结构设计三维立体化，将建筑结构施工图展示在大家面前的，帮助工程各参与方更好地进行沟通与交流，这种方式不仅可以将二维平面化的施工图转变为三维立体化的施工图，在参数精确度的设计中相较于以往的技术也有很大的提高。同时，通过BIM 建筑模型可以将立体的虚拟施工环境展现出来，设计人员可以根据虚拟化的施工环境分析其中存在的缺陷与不足，并对其及时进行优化，以提高建筑施工的可行性。

2 BIM 技术的特点

2.1 建筑结构方案设计

在建筑结构设计中，可利用BIM 模型进行建筑预估投资和建造成本分析，以便在工程建设初期，决策人员对设计方案作出合理的决策，避免后期出现返工，减少不必要的投资浪费。在平、立面结构绘制完毕后，进行工程造价分析，造价超出预算，故对设计方案进行优化，局部调整采用轻钢结构并缩减部分空间和面积，完善设计方案

2.2 建筑结构设计的可视化

三维可视化模型，每个构件信息不仅包含了几何形状信息，还包含了材料信息、逻辑信息等。链接后的Revit 三维模型，通过动态漫游演示可以检查结构构件与设备构件是否发生碰撞，形成了问题报告，可以更加精确地找出问题点，达到深化设计的目的，从而优化空间设计，使布局更合理化。BIM 这项技术使建筑的不同构件可视化，使复杂的建筑结构设计三维立体化，更能使工程各参与方的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行，将整个建筑模型立体化方便工程各参与方更易对项目整体的信息与功能做直观了解进行交流。

2.3 建筑结构性能分析

在建筑结构设计时，要合理布置结构格局，且要提升结构抗震性能。BIM 技术在结构设计分析中的应用，可实现建筑结构性能的数据进行自动分析，并能及时发现建筑结构设计中存在的缺陷，以便做出正确的调整，不断优化建筑结构的设计方案。

2.4 建筑可持续设计

在实际的设计过程中，设计人员不可能全面考虑到方方面面的要求，需要进行后期的修改。传统的CAD 制图如果出现新的设计方案，会导致极大的修改量，它不能像建筑信息化模型修改一处相关处都会得到改变，每一处都需要设计师进行修改，增加了实际的工作量。

2.5 建筑结构的协同设计

能够通过运用设计平台，对项目关联方进行集合，能对建筑工程项目的实施进行讨论和交流，从而发现建筑工程项目中的不合理部分，并提出相应的改进措施，具有较强的协同性。为确保建筑结构数据的合理性，加强与各个专业之间的协调，且通过结构数据的处理，确保建筑结构设计的协调性。

3 BIM 技术在结构设计方面的应用

目前，传统建筑结构设计主要是采用PKPM、YJK、MADAS、SAP2000 等有限元结构分析软件进行建筑结构的设计和受力变形分析，然后再将计算结果导人到CAD 中进行结构施工图的绘制。BIM 结构设计主要是采用Autodesk Revit Structure 软件建立实体物理模型，然后将实体物理模型导人相应的结构分析软件进行结构分析计算，再从分析软件中导出分析设计信息，更新实体物理模型和施工图设计，BIM 技术在结构设计方面的目的是为了将结构设计和施工图的绘制二者相统一，实现无缝连接。BIM 中Revit 核心建模平台建立的结构物理模型只是提供示意空间构件和协同其他专业的三维模型，结构分析计算需要依靠其他结构有限元计算软件的配合来完成，第三方软件必须要完全实现与Revit 模型的完美链接。

4 结语

现代建筑工程项目正越来越向着大规模、高层化以及超高层化方向发展，面对这样的趋势，应用BIM 技术使各方达到协同设计、施工一体化，能够有效减少建筑设计周期、提高建筑设计效率与设计品质。相信在未来，BIM 技术一定会得到更加广泛地使用。