建筑结构设计中BIM技术的应用分析

薛慎南

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：建筑;结构设计;BIM技术

引言

建筑结构设计阶段是建筑全生命周期关键阶段，在传统的建筑结构设计中，设计人员主要依靠CAD软件进行建筑结构二维设计，难以实现立体化、协同性设计，往往不能及时发现结构设计中存在的问题，导致后期施工出现设计与实际不相符的问题，增加建筑成本、影响建筑质量。运用BIM技术进行建筑结构设计，则可以通过BIM进行建模、协同设计、碰撞检测、绘制基于BIM模型的平法施工图等，从而优化建筑结构设计质量，为后期建筑施工顺利开展奠定基础。

1BIM技术特点

BIM技术的典型特征就是可视化，能够将建筑模型的三维结构直观形象地展示出来，方便设计人员根据设计理念和设计要求进行分析调整。BIM技术能够从多个维度对建筑结构模型进行观察与分析，有利于设计图纸修改效率的提升。设计人员通过BIM建筑结构模型能够清晰准确地了解到建筑結构设计中存在的问题，提出更加科学的优化方案，使建筑结构的细节设计更加细致、到位。同时，BIM技术的特点还体现于协调性。一方面，BIM技术的应用能够使建筑结构设计的各个要素优化整合，提升建筑结构设计的层次感和统筹性。例如，对于建筑消防系统和排水系统的设计，可以通过BIM技术进行布局铺设，然后对设计效果进行全面检查，查看是否存在设计冲突的情况。另一方面，BIM技术的应用能够实现对建筑结构不同维度和不同作业之间的分析检查，实现各个模块之间的协调，以追求更好的设计效果，确保建筑物结构的线型、外观等方面整体协调。此外，BIM技术还能够实现对建筑结构的模拟，通过将建筑结构的相关参数输入BIM系统，就可以自动实现建筑结构模型的调整，并生成相应的统计图表，以帮助设计人员分析建筑结构设计的合理性。BIM技术模拟所生成的设计数据还能够实现数据共享，方便其他组织结构的人员参考和借鉴，进而提升建筑结构设计的协调性。

2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。

3BIM技术在建筑结构设计中的应用

3.1三维可视化设计

基于BIM技术开展建筑结构设计，只需建立一个三维实体模型，不同阶段无需重复建模，而是将各自设计信息通过工作集的方式高度集成在同一模型内，形象展现各构件空间关系，设计、施工以及建设方可基于此进行技术交流，实现协同设计，消除了传统意义上的“信息孤岛”问题。在进行大型复杂结构设计时，采用传统设计方法往往难以根据平、立面图纸发现设计中存在的问题，更无法发现不同专业协作时存在的问题。通过构建三维模型，可动态漫游演示结构模型、设备模型，及时检查结构空间关系是否满足要求，结构构件与设备构件是否存在碰撞的情况，由此实现最优结构方案的选择。

3.2碰撞检测

在BIM建筑结构设计中，各专业搭建好模型之后，运用软件技术对模型中各构件、设置之间存在的位置碰撞冲突进行自动检测的过程就是碰撞检测。在建筑结构设计专业，碰撞检测的主要内容是对结构设计是否同建筑专业方案存在冲突、是否与机电专业设施设备位置、管线排布净高等方面的要求相一致。Revit环境下，则需要通过碰撞检测软件，进行结构构件、专业设置等各个方面的碰撞检测。建筑结构设计的碰撞检测包括了设计与专业方案冲突检测、设计与机电设施设备位置冲突检测、设计与管网排布合理性冲突检测等等。检测完成即生成碰撞检测报告。通过将结构设计模型与建筑、机电等不同专业模型进行碰撞检测，能够及时发现建筑结构设计中各专业设计的冲突，并出具相应的碰撞检测报告。设计人员根据检测报告进行冲突纠正，优化调整BIM模型，最终达到各专业之间的零碰撞，以避免在后期实际施工中各专业发生冲突，造成重新返工，拖慢施工进度，降低施工效率，增加施工成本。

3.3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、气候等環境的分析，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

综上所述，BIM技术在智能建筑结构设计中的应用能够有效提升建筑结构设计的合理性和精确性，为建筑结构质量提供重要保障。建筑结构设计人员在运用BIM技术的同时，不仅能够提高设计工作效率和工作质量，而且可以通过数据共享等优势不断学习和积累优秀的建筑工程设计案例，以提升自身的专业水平。可见，BIM技术在建筑结构设计方面发挥着十分重要的作用。因此，建筑结构设计人员应该加强对BIM技术应用的重视程度，科学灵活地将BIM技术应用到建筑结构设计的方方面面，同时注重自身BIM技术运用水平的提升，以推动建筑行业的发展与进步。

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