建筑结构设计中BIM技术的应用探讨

胡正启

安徽实华工程技术股份有限公司 安徽 合肥 230000

引言

在当前建设项目的建设过程中，建筑单元的外观和主体结构必须要新颖，要融入一定的创新理念。建筑设计的不规则以及追求外观的独特性会极大地提高建筑工程中结构设计的难度，部分项目的建筑设计以及按照建筑设计要求来进行的结构设计会缺乏方案的合理性，导致出现了各种建筑方面的问题。针对这一情况，我们发现，通过BIM技术对项目进行建模，然后构建出完整的3D模型对工程项目进行全方位描述，建筑项目的结构设计不合理的地方会直观地呈现在甲方、设计方以及施工方的面前，让各方都能够在建设之前就清晰地看到设计方案的可行性程度，以便于进行更好的决策和实施。因此本文主要分析了BIM技术在结构设计方面的优势及特征，并提出了BIM技术在结构设计领域不同方面的一些匹配参考[1]。

1 BIM技术的概念

通常我们说的建筑模型，就是利用BIM技术创建可视化的3D展示，模型有相关性数据并显示参数材料（例如柱、板和梁）、设计指标和其他信息，并体现计算结果。建筑信息利用BIM这种先进技术可有助于集成化，从传统平面到三维立体的施工图的创新和实现建筑设计是BIM技术最重要的功能，信息传输的优势是BIM技术本身就具有的，可使设计人员分析参数或者直观地看到整个项目结构。建筑物生命周期的尽头从建筑物运营、建造和设计中，相关数据及参数会汇集到设计管理和开发管理的团队以及3D模型中。信息数据库的所有者和运营商可以实现降低成本，提高工作效率，可持续发展并有效地节省资源。改善整个建筑的设计可以不断通过提取到的项目可视信息，使相关者随时可以掌握有效地建设项目进程，消除非理性因素，实时完成项目及时获取信息，并结合科学化信息化规范化管理以优化全寿命周期的施工过程。

2 基于BIM技术的优势分析

2.1 设计可视化操作

建模技术增强了结构设计在建筑工程中的应用，可视化所有任务并满足大型和复杂空间分区以及工业建筑中多种功能的需求。尤其是，可视化抽象零件的功能通过允许模拟正在设计的构造过程中可能出现的问题，增强了BIM技术的预判性优势。

2.2 协同效应的特征

在建筑结构设计中，可以使用BIM技术为设计师，建筑商和业主提供高质量的交流平台。结果，不同的主体可以通过使用BIM技术构建的信息传输平台表达自己的独特需求，从而确保信息交互的效率和流畅性。在明确了业主的需求后，设计人员将定制的专用建筑模型交给业主，然后在业主确认后，将其交给建筑商，并以建筑物信息模型为基准完成施工。规划指导项目建设，以满足各学科的实际需要。基于BIM技术的强大功能，可以检测建筑结构的各种基本要求，客观地分析各种零件和附件的影响因素，并根据分析结果采取切实可行的调整措施，可以确认结构设计是安全及完善功能[2]。

2.3 统筹专业的特征

精确统筹是BIM技术的一大优势，将其充分发挥在结构设计尤其是当前应用较多结构类型的设计当中，可以实现设计参数以及各专业设计的精确统一性，从而保证设计质量和设计的有序性，增强整体工程设计效果。BIM技术的应用能够统筹管理相关专业，避免因此专业碰撞问题以及二维设计出现的错漏碰缺，它可以将建筑模型实现三维表达，减少图纸数量，对模型进行碰撞检查，有效解决专业间、预制构件间可能出现的碰撞冲突问题。

2.4 完备信息的特征

BIM Technology English是建筑信息模型，该模型以字符方式表示建筑设施当中的相关特征。在加强了其结构设计的应用之后，相应的特征信息得到了进一步的改进，并且可以使用BIM模型来显示这些信息。该信息可以与项目构建过程相互结合，实施后的任务模拟以及可能存在的问题相匹配，以使用完整的信息来综合增强BIM技术在其中的强大优势。

3 建筑结构设计中BIM技术的具体应用

3.1 应用于前期建筑场地分析

建筑物的结构设计工作非常复杂。首先要分析建筑物主体结构的可行性，又要对施工现场的地理环境和各种基础条件进行详细分析，以保证建筑物安全性。BIM技术在前期建筑场地的合理分析中发挥重要作用，比如在设计的早期可以通过其动态数字信息，该应用程序可以分析和确定项目相关的建筑环境中建筑结构的应力状况。此外，BIM和GPS技术的集成可以在施工现场分析中发挥更大的作用，从而可以进一步确保现场分析工作的全面性和详细性，从而确保建筑结构的选型确定。它提供了更加合理和准确的参考标准。它还为建筑施工现场选择提供了更科学的参考，以确保建筑结构的设计可以与实际施工现场的地理，水文和气候条件有机地结合在一起进行有机融合，确保的正式施工过程以及后续建筑物使用过程平稳、安全和稳定[3]。

3.2 应用于建筑结构分析

建设项目的结构设计BIM分析的第一个方面，是需要对整个建筑框架进行详细的分析和优化，而不是简单地计算载荷以获得内力并执行加固计算，也不是随机选择和组合。对结构的整体性能进行评估，以确保当建筑物的结构承受各种载荷时可以证明其工程上的优势，保证项目的安全性和稳定性。BIM技术在建筑结构中的综合应用可以对建筑结构设计规划和特定的结构布局进行全面的分析和仿真，可以进行各种比较和选择，并提供技术和经济评估，并可以建立数字集成模型。然后，使用Revit API辅助平台对其结构性能进行全面分析，并使用大数据捕获建筑物结构与特定环境之间的相互作用。在实践应用期间，将对其进行修改和优化，以确保整个建筑结构的设计结果的水平和整体质量。

建设项目的结构设计BIM分析的第二个方面，主要是结构材料的分析。因为仅确定建筑物的框架是不够的。还应注意分析建筑结构的其他特性，例如建筑结构的抗断裂性和保温同寿命问题等。因此，BIM技术在建筑结构设计中的应用除了以上所述内容以外，还需要对建筑结构的性能进行全面、综合的分析，并根据实际应用确定建筑材料，例如高强度钢筋和外墙一体化材料等。关于结构材料的选择，还必须弄清楚载荷系数，以确保材料选择的价值。此外，应使用BIM技术分析与建筑结构设计计划相关的各种性能，找出不足和欠缺之处，并对其进行补充以确保建筑结构设计计划的可靠性。

建设项目的结构设计BIM分析的第三个方面，就是要分析各种结构之间的相关性，这一点也非常重要。为了确保结构相关分析的准确性，需要使用BIM技术来模拟建筑物的结构并使之成为现实。具体来说，它反映了结构之间的关系。例如，在分析建筑物的洞口和墙体之间的相关性时，需要将洞口附接到墙体上，并且有墙体的存在才能有洞口的存在，这两者之间的关系非常紧密[4]。

建设项目的结构设计BIM分析的第四个方面是不限于特定的专业。要完成建筑物的结构设计，需要几位不同专业的合作。因此，加强设计过程中各学科之间数据和信息交换，集成汇总和协调处理各专业各环节各部位的设计元素。在实际的建筑结构设计中，BIM技术在信息交换和共享中的应用主要体现在两个方面。一方面，我们使用中间数据的问题来完成不同数据和参数信息的共享，这些数据和参数信息是在不同地方和不同设计软件中构建模型所需的。同时，利用该数据库完成各专业之间各种信息和资源的共享和传输、整合、集成和分析建筑各相关的专业的信息，并使用此集成的数据处理模型来处理这些专业信息，以确保信息集成的标准化和统一性，确保不同专业协同共享和利用效果最大化。

3.3 BIM技术在钢结构建模中的应用

当前，我国的大型建筑物一般都是用钢结构建造的，但是钢结构建模过程要确保结构合理性、构件连接和构件布局，因此可以应用BIM技术来帮助科学地完成。设计过程涵盖了重要的连接类型，例如梁柱关联和梁连接。这些连接很难在平面图上详述，通常以大的接头表示。当前，施工人员的技术素质参差不齐，专业施工人员难以理解复杂而又庞大的节点，这需要与设计人员进行多次讨论，这既费时又费力。建筑信息模型的视觉特征可以改变这种现状，根据项目的形式，设计人员考虑结构的使用性能，全面设计组件，准确设置组件的位置和连接形式，并使用三维设计意图，从而更加清晰地展示出来。以更好地保证施工人员的质量施工项目的工作质量和设计缩短了施工周期并管理了项目成本[5]。

3.4 建筑质量管理的应用

较高的安全性、较强的适用性、良好的协调性、较高的耐久性和较高的可靠性是项目设计本身的优点。整体工程质量控制改善了优化的管理系数，减少了相关的缺点并增强了过程质量。施工计划、组织结构、项目优化、过程、完整的4D模型定制、效率的改进和设计质量等内容是施工项目的方法，BIM模型将这些内容和进度管理相结合，可以提高决策者和接受者的BIM技术整体水平。项目的质量控制和技术环境是影响项目质量的因素，避免在项目完成后和避免此类决策出现项目设计问题，在BIM技术的帮助下对工作环境和技术进行建模，提供了科学依据，以确保建筑环境处于低碳节能状态。整个BIM信息系统包括场地规划、模型可视、全过程设计等[6]。

4 结束语

综上可知，快速的经济发展改善了人民的生活水平，同时让人们对生活及办公场所有了更高质量的建筑要求。这就要求建筑业创建低成本的设计模型，保留建筑结构传统设计精髓的时候也要推广和应用BIM技术，从而提高工作效率减少施工过程的错误率，同时，节省建筑成本以提高设计图的质量也很重要。因此，要积极推广BIM技术，需要设计人员充分了解其特征和技术，开展BIM建筑模型信息转换为结构信息模型的深入持续研究，这样才能使BIM技术不断发展，使其具有更创新型的结构分析能力和图纸可视化清晰模拟能力，为我国的建筑业高质量发展注入全新的活力。