BIM 技术在建筑结构设计中运用分析

陈淑瑜

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东广州 510000）

0 引言

信息技术的形成为现代社会的生产生活应用提供了更加良好的帮助，BIM 技术的形成，是当代建筑工程领域当中的重要技术内容，为建筑工程带来了变革。BIM 技术的应用能够实现数据共享，以可视化的建筑结构建模效果为建筑结构设计提供了方便。在不断发展创新的背景下，我国的建筑工程行业中BIM 技术的应用逐渐成熟。

1 BIM 技术概述

BIM 技术的形成是现代信息技术飞速发展的先进成果，在应用中BIM 技术能够将众多参数形成综合整合效果。并基于原始的设计内容，形成三维可视化的虚拟模型，应用到三维动态模拟软件展示设计成果，形成仿真现实的设计方案，按照实际场景的同比例缩小，便于在各种模型中观察整体设计合理性与科学性。并且，BIM 技术的应用从最初的设计以及施工到最后的质量检验，都能够将其中涉及的数据保存在软件中，并构建相应的数据库，便于工程施工后期对比其中的数据[1]。BIM 技术具有广泛的应用前景，并且具有明显优势作用，不仅能够在建筑工程的结构设计中应用，在众多的桥梁、交通工程中均能够应用到这一技术，并为相关工程提供显著的经济效益。

2 建筑结构设计中的BIM 技术特征

2.1 可视性

以往建筑结构设计中形成的设计图均是以CAD为基础的2D 图，这样的传统技术方式难以全面观察到建筑结构的细节内容，无法为建筑工程的结构设计师提供局部构件的精准位置以及空间信息等众多内容，从而导致后期在实际的施工建设中会出现数据不精准、与设计方案不相符的现象，严重影响到建筑工程的施工进度以及施工质量。而在BIM 技术的应用下，结合三维模型软件的应用，能够精准反映出建筑结构的相关信息，以良好的仿真模拟效果，能够保障形成更加生动形象的立体空间结构，是保障建筑结构处于合理设计效果，并符合设计要求，为后续施工提供极大便利的基础条件。在可视化的三维模型中能够避免施工出现错误，从而全面提升建筑施工质量，提升建筑工程的经济效益以及施工效益[2]。

2.2 协调性

在建筑工程结构设计环节中应用BIM 技术构建施工三维立体模型，是保障每一环节都能够协调配合的基础所在。基于实际而言，则主要是应用BIM 技术对建筑结构的不同施工环节顺序进行分析，在三维模型中了解工程各个环节的相关参数，调节施工顺序，促使每一施工环节之间能够形成相互配合的设计效果，避免在施工中由于各环节的重要性以及先后性不清晰从而产生交叉施工的现象，容易影响到施工质量的同时，出现返工问题。从而在BIM 技术的作用下，每一施工管理人员都能够明确分工建设，保障合理施工，降低返工概率，提升施工质量。

2.3 模拟性

综合BIM 技术在建筑结构设计中的实际应用效果得知，其主要是将建筑工程中所有涉及的数据信息等，汇总集中，通过先进信息技术形成仿真模拟实物的效果，同时也能够对抽象事物形成仿真模拟成果。在BIM技术的应用中，建筑工程设计档案的隐蔽项目、细节项目以及重点项目等均可以展现在其中，甚至能够模拟各个施工阶段的具体情况。同时也能够相应的模拟成本方案、紧急预案以及处理质量问题等方案，便于直观感受到建筑工程结构设计的效果，推动后续施工环节的建设，并节约不必要的成本。

2.4 可出图性以及一体化

BIM 技术的应用具有明显的出图形特征，这是由于建筑工程中涉及的结构相对较为复杂，因此在构建BIM 模型时需要借助于大量的参考图例，才能够形成更加精准的模型。基于这样的效果，BIM 技术充分发挥其出图性特征之后，将会要求业主方提供相应的资料信息，例如建筑结构的施工方案、管线分布图等众多内容。促使相关技术人员能够在利用BIM 技术完成建模后，对建筑结构设计方案进行相应的优化，并对照管线图以及施工计划中的预留孔位置，保障最终的建筑结构设计科学合理。并且BIM 技术具有明显的一体化效果，自动化的软件应用等能够形成更加良好的设计作用，从而帮助建筑工程行业结构设计打造更加高效的设计途径[3]。为广大工程结构设计人员提供切实参考，提升建筑工程设计合理性，节约施工资源。

3 BIM 技术在建筑结构设计中的应用

3.1 可视化建筑结构设计

以往建筑结构设计中，绘制施工图纸常见应用CAD 技术，但是这样的简单绘图制作技术在现代化的复杂建筑工程类型设计中已经逐渐失去优势。难以精准展示建筑工程结构中的众多复杂构件信息，从而无法适应现代建筑工程的设计要求。而应用到BIM 技术，则可以以先进的三维可视化建模设计的效果，从全方位展示建筑结构中的各项构件信息，呈现出更加清晰直观的设计效果。通过BIM 的三维可视化模型实景构件建筑结构，能够从内、外、四周等各个角度观察建筑结构的设计合理性，从而分析每一环节的建筑构件。并根据建筑工程的设计要求，形成更加完善的结构布局安排以及功能结构设计，便于推断建筑工程的实际体量。设计建筑工程结构，利用BIM 技术，同时也能够动态观察建筑结构，在可视化技术的应用效果之下，对前期的建筑设计方案进行优化，寻找最佳设计方案，在模型中发现设计问题并及时加以处理，能够保障建筑结构设计高效、高质。

一般情况下，在建筑结构中的模型创建多应用到Revit 软件形成，建筑工程师可以根据建筑结构模型对实际的工程进行设计并分析。处于现代化的先进技术环境中，完成建筑结构设计之后，能够保障各种模型之间形成相互沟通的效果。可以分为两种方式实现，一种是基于BIM 软件中的综合模型创建，包括能耗模块以及建筑模块等，而另一种则是建立专业模型，在数据库中整合专业模型的众多数据，从而形成及时沟通交流模型数据的作用。

3.2 建筑结构参数建模

建筑工程在设计结构的过程中会生成大量的工程数据与信息，这样的数据信息等均处于同一数据库中，不仅仅是建筑工程设计的成果，同时也是建筑工程结构设计的重要参数内容。因此，应用BIM 技术构建建筑工程结构设计模型时，设计师可以充分应用到这样的参数值，保障每一参数之间形成合理的关系状态，从而根据信息模型构建建筑结构的整体形态。设计建筑工程结构时，关键的目的就是为了提升建筑物的安全可靠程度，以往需要消耗设计人员大量的时间进行计算，并分析每一受力构件的受力值，但最终也难以保障精准的计算结果。而BIM 技术的应用，自动分析构件性能，降低工作量，并提升计算精准度。并且为了保障能够及时更新BIM 系统并对其进行维护，保障BIM 建筑结构模型的参数实时变化，则需要在一定程度上约束不同结构位置的设计参数。BIM 技术的应用，能够为建筑结构设计提供更加直观、安全、可靠、真实的设计信息，保障顺利推进后续建筑结构设计的数字化进程[4]。

3.3 钢结构建模工程应用

建筑工程是我国的基础工程项目内容，各行各业都需要拥有这样的基础设施，因此在城市中不断扩展建筑工程建设范围，并不断扩展建筑工程规模的过程中，建筑结构呈现出了差异性的设计效果。建筑工程类型衍生出了更加多样的表现，在结构设计中应用到各种不同的材料结构，从而促使在实际的结构设计中可能会应用到众多创新材料。为了促使这样的施工材料应用发挥出更加良好的作用表现，则需要应用到BIM技术构建可视化的三维模型，结合新材料的参数以及特征等，搭建相适配的模型，观察这样的模型是否为最佳的建筑结构。

其中以钢结构为代表，作为当前最常见的建筑工程材料，在实际应用中，钢结构逐渐呈现在加大跨度的设计应用，扩张空间的背景下，钢结构的实际应用量逐渐提升。众多建筑结构当中更是应用到异型钢结构，为满足各个钢结构的构件之间呈现出复杂的设计效果，保障合理的建筑结构设计，需要对这样的钢结构形成合理的设计应用。具体而言，需要应用到BIM 技术搭建钢结构模型，从而解决复杂钢结构设计的困境。BIM 技术的应用，能够精准计算钢结构中的梁体高度以及应用数量，保障达成更加合理的精准对接设计。同时能够自动计算钢结构的连接件，并分析各项钢结构的参数标准，结合自动参数选择，每一钢结构在这样的建模设计中都能够对应安装在其所需的位置上。

BIM 技术建模完成后的独有数据共享作用，能够计算在建筑结构钢结构设计环节中需要焊接的接缝数量、螺栓强度以及众多构件的间距参数等，形成科学设计成果。因此，如若在钢结构的模型中添加新的构件，则仅仅需要设计人员在钢结构的BIM 模型中添加相应数据并做出调整，根据BIM 技术软件生成设计图，便可对照施工现场的各项环节形成合理的施工效果。同时设计人员根据这样的施工模型图也能够明确在施工中需要强化质量检验的位置，保障钢结构具有良好的质量表现，提升建筑结构整体的设计质量[5]。

3.4 BIM 技术的建筑结构设计与应用实例

计算机信息技术的快速发展为我国的建筑工程设计提供了创新动力，先进的BIM 技术促使建筑结构设计形成了创新变革。在建筑结构设计中构建BIM 模型的实际分类则表示为设计模型、施工模型、体量模型以及运维模型等。在每一建筑工程的阶段向下一阶段过渡时，模型则需要随之提升设计精度与应用技术，在组件中展示更加详细的设计细节，能够在模型中也会相应的展示出这样的信息量。

以白云美湾大厦的建筑结构设计为例，在设计建筑结构过程中，应当利用BIM 技术保证建筑结构的完整性，比如，设计钢网架结构时，因受到主次杠杆结构的影响，可以利用BIM 技术构建施工模型，模拟吊装钢网架的过程，并调整弯矩，能够避免弯扭作用给实际施工环节带来影响，图1 为白云美湾大厦的屋面层建筑。

同时在这一建筑结构的设计中，观察众多详细数据，更是为其中较为复杂的建筑结构和立面造型灯形成了详细的设计效果，例如二层的建筑面积约为2836.83m2，其中存在较多弧形分隔墙，异形洞口及楼梯。具体的BIM 结构模型如图2 所示。

基于BIM 技术的应用，能够将这一建筑结构中复杂的设计形成更加简化的效果，精准解决在建筑结构设计中存在的问题。基于实际而言，BIM 技术不仅仅能够形成简单的可视化三维结构模型，更是能够具有信息查询、技术交底、模型漫游、仿真施工的作用，在BIM技术的应用下，白云美湾大厦的建筑结构设计行可进行模拟施工测试，对实际中的工程施工环节形成科学合理的安排，并控制各个环节的施工工序，保障建筑工程的施工效率有所提升。

4 结语

在建筑工程结构设计中，应用到BIM 技术，则能够形成更加良好的三维模型设计，相较于以往的2D 设计图，则能够形成更加良好的设计效果。在结构设计中对整体结构进行设计、创建钢结构模型、分析结构参数以及功能等，保障施工进度有所提升，优化建筑工程质量效果，提升建筑工程经济效益。