分析BIM在建筑结构设计中的运用

李锟

摘要：建筑结构设计直接关系着建筑的质量，因而，对于建筑结构设计的研究一直都是建筑领域的一个重要研究部分。将BIM应用在建筑结构设计中已经成为了近年来建筑领域研究的一个热点问题。本文主要阐述了BIM的概念以及模型所包含的设计项目，分析了BIM模型的层次应用，并对结构设计中BIM应用的难点进行了一定的探索，旨在为提高BIM在建筑结构设计中运用的水平而提出一些有价值的参考意见。

关键词：BIM；设计项目；应用；信息；数据

BIM本身就是一项比较复杂的技术，将其运用在建筑结构设计中更加增添了研究的难度。但是，这一应用研究将会使得建筑领域的发展上升到一个新的台阶。所以，对于BIM在建筑结构设计中运用的研究具有十分重要的意义。我国建筑领域虽然对BIM应用在建筑结构设计方面有了一定的研究，并且其研究应用在实际的设计中也取得了很好的成效。然而，随着建筑领域的不断发展，现有的对BIM应用的研究已经越来越不能满足发展的需求。因此，在今后的建筑领域的发展中，要加钱对BIM在建筑结构设计应用中的重视和研究，从而提高我国建筑结构设计的水平。

一、BIM的概念以及模型所包含的设计项目

1、BIM的概念

建筑信息模型是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通過数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。

2、BIM模型所包含的设计项目

（1）构件方面

建筑构件模型中所包含的内容十分丰富，其中包括构件材料、几何尺寸、荷载等信息，这些信息在设计过程中可以直接进行查询和显示。在进行节点设计时能够直接判断出构件的作用，并且定义梁、板、墙、柱等多种信息。对连接构件做出最为准确的判断，同时能够匹配节点，使模型的信息转换为设计参数。以混凝土构件为例，其混凝土用量及钢筋用量都能准确的体现在模型信息中。

（2）整体层次关系

模型所形成的信息是由模型信息直接进行提供的，在虚拟的状态下，能够对结构提供最为完整的调整，并且提供结构最为简单的施工方案，优化在施工中相互之间的协调性和矛盾性的关系，使软件能够提供最为良好的信息查询和结构查询，同时成为结构整体分析的主要计算数据。

二、BIM模型的层次应用

1、BIM模型的集成化应用

BIM模型采用合理的参数化对三维结构进行信息单元的描述，并且能以建筑中的梁、墙、柱等作为主要模拟结构，在这个模拟过程中，建筑的真实性信息和内涵通常以一个集合形状进行描述。同时这一过程还包括大量的物理信息和分析类信息，简单易懂的使建筑构件的多个角度都能反应出来，避免传统的平面设计带来的理解失误的问题。

2、参数形成和编辑

BIM技术的核心就是利用数据库模型体现出各个设计参数，这使很多结构模型都和实体结构参数相互一致，参数在形成模型化后，会根据不同的构件特征形成相互的规则性，使模型设计能够和实际施工相互联系。例如在钢结构节点设计的过程中，BIM系统可以将每个空间的节点零件和空间位置真实的反应出来，使施工过程中的用料信息能够更好的完成观察。

3、信息共享和交换

在结构设计完成后，BIM模型能够直接读取结构设计中的信息，并且结合这些信息建立完整的结构分析模型。三维模型的结构布置保持与分析模型相互一致的状态，使结构状态得到高度的统一，建筑信息模型在传统的模型分析上往往以数据作为基础，BIM在读取数据的过程中，使数据文件转换为自身的结构形式，最终实现设计流程中的资源共享，以此提高资源的协调应用能力。BIM在集成过程中形成了建筑的全生命周期，并且在结构的建造过程中通过信息化和数字化形式加强了资源互换，这种形式和传统的文件、图纸对比大大提高了资源共享。

三、结构设计中BIM应用的难点

由上述可知，BIM是一种比较复杂的技术，但是BIM中的多个层次的应用都对建筑结构的设计有着十分重要的作用。所以，建筑结构设计领域的专业人士必须要重视BIM。然而，在实际的运用过程中，结构设计中BIM应用存在着多方面的难点，不利于该应用的深入发展。笔者在此对BIM在建筑结构设计中应用的难点进行了一定的研究，希望能够为该方面的发展而做出一些贡献。

（1）基于BIM技术的3D工具软件（如：Revit）釆用了众多的系统参数和模块参变量，与2D创建视图技术有很大的不同，BIM工具软件还要兼顾与2D设计习惯的连贯性，所以系统参数和模块参变量比2D工具软件中的参数要复杂很多倍，这就使得应用中因为系统参数设置不当或参数与参数之间不匹配而导致很多意想不到的问题。

（2）在结构设计的过程中，很多结构的建筑形式十分特殊，这就需要特殊的结构模块对其进行控制，但是3D图形和剖面视图不能形成理想的施工效果，很多设计者会因此放弃BIM技术，而使用原始的2D绘图设计方案

（3）结构工程师在建立BIM模型时，注重的问题主要是物理模型能否自动生成平法施工图文档，以及能否正确转化为可以被结构分析软件认可的结构分析模型。在结构设计中，安全性分析计算是首要环节和重要问题。

四、BIM在结构设计中的处理办法

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。

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。

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。

BIM在建筑结构设计中应用的研究涉及的方面很多，所以，对于该技术应用的研究则可以从多个方面着手。而以上仅仅只是笔者对于BIM在建筑结构应用中的几个方面的研究，不利于应用的推广。所以，BIM相关领域的研究人员应该进一步的加强对建筑结构设计的研究。

结语：综上所述，BIM在建筑结构设计中应用的研究对于建筑领域的发展来讲有着不可忽视的重要作用。然而，由于BIM应用的复杂性，再加之我国建筑领域对于BIM应用在建筑结构设计中的研究还没有达到一定的深入程度，所以，不利于应用的进一步加深。所以，在今后的建筑领域的发展中，要加强对BIM应用的研究，并且要从BIM自身的多个方面，从建筑结构设计的多个角度进行研究，从而研究出更好、更有效的促进BIM在建筑结构设计应用的方法和措施。

参考文献：

[1]刘广文、牟培超、黄铭丰.《 BIM应用基础》.同济大学出版社 2013.8

[2]清华大学BIM课题组，互联立方isBIM公司BIM课题组编著《设计企业BIM实施标准指南》中国建筑工业出版社 2013.3