浅析BIM技术在建筑结构设计中的应用

张湘勇

摘  要：利用BIM技术手段，全面收集与呈现建筑中的建设材料、内部结构、体系功能等参数信息它在现代建筑结构设计中占有重要的地位。随着BIM技术的不断完善和发展，只有巧妙地运用BIM技术，将BIM技术应用到建筑结构设计中，才能提高现代建筑设计的效果，使之符合当代建筑发展的基本要求，实现与社会主义现代化建设的协调发展。另外，由于BIM技术手段的运用，通过现代信息技术的运用，将传统的平面设计转化为一体化的设计风格，可以给设计师、用户、投资者等带来直观的三维体验，并提出有效的设计建议，从而进一步提高建筑设计的可行性和可靠性，促进我国建筑业的稳定发展。

关键词：BIM技术;建筑结构;设计;应用

1建筑结构设计中BIM技术的相关内容

1.1BIM技术的内涵

BIM技术是指建筑信息管理的应用，即利用现代科学技术建立一个完整的可视化模型，对应具体的设定值，将建筑结构的设计形式具体地表现出来，并充分地应用到建筑结构的设计工作中，帮助设计人员更充分地进行设计并将建筑物的相关信息进行充分整合，使之更加方便，可以提高施工效率，有效降低设计难度。BIM技术不同于传统的建筑结构设计技术，它是从平面设计的形式到三维设计的形式。它能使人们从整体的角度清晰地考虑建筑设计的结构框架。将BIM技术应用于建筑设计中，可以有效缩短设计时间，保证施工质量和安全。

1.2BIM技术常见问题

BIM技术在建筑结构设计中经常面临以下问题。

一是BIM是否有标准化的技术体系。显然，现代建筑企业在应用BIM技术方面没有具体的标准可供参考，因此在建筑设计中使用BIM技术往往不规范。

二是，有关部门对现代建筑施工企业应用BIM技术的法律监管不具体，部分企业存在法律漏洞。从技术角度看，BIM技术可以建立虚拟工程模型，但由于BIM技术所建立的模型并不确定其产权，差异性并不明显。

三是，现代施工企业对BIM技术的修改权不明确，很多BIM技术内容缺乏有效的监管。

四是，国内的BIM技术软件还处于研究的初级阶段，大部分BIM技术软件都是国外制造的。

五是，参与研究的设计人员对BIM专业技术水平不高，对数据信息的控制能力不强，未能有效地共享数据信息。

总之，现代建筑企业在BIM技术的研究上仍需不断努力，加强资金投入，探索更有效的BIM技术使用流程。同时，现代施工企业应购置先进设备，升级原有配置，并帮助相关人员提供良好的应用环境。

2BIM技术在建筑结构设计中的实际应用

2.1BIM建模

2.1.1基于IFC标准的BIM模型构建

将BIM技术应用于结构模型时，需要对计算、绘图、工程造价等问题进行分析。IFC以IFC标准格式为背景，在解决结构模型中存在的问题上具有诸多优势，有利于定义BIM结构模型中最小结构单元的几何尺寸和组织形式，也可以建立结构模型的材料族库。

以砖墙为例，IFC建立了以砖墙为基本结构的标准建筑模型，包括砖墙的几何尺寸、物理容量和空心信息。通过使用建筑材料与实体相互联系，实现了建筑墙体与墙体所需材料的关系。

2.1.2BIM结构模型的构建

在建立了材料族库之后，BIM技术可以将材料模型与建筑结构中构建的模型（如建筑結构中的梁、柱、板和楼梯）相关联。在设计墙体结构的组成部分时，应先确定建筑物的实体性质，然后再进行关联，以反映各楼层与建筑物实体之间的关系，通过空间结构关联实体，可以更直观地显示墙体与楼层实体之间的关系。

2.1.3关联结构模型的构建

在设计过程中，工作人员应充分考虑结构中各构件的因素，利用BIM技术建立建筑模型，分析建筑之间的相关性。通常有两种形式，一种是对称的，另一种是不对称的。建筑模型的不对称性主要体现在两栋建筑之间的主次关系上。如果要修改建筑图元，必须确保建筑图元的性质不会更改。根据墙与洞口的关系，洞口存在于建筑墙体中。如果在结构模型中删除墙，洞口将随着墙的消失而消失。如果在建筑模型中删除洞口，墙将保持不变。

2.2具体应用

2.2.1建筑结构方案设计

在进行建筑结构设计时，应充分利用BIM技术构建的模型，估算施工成本，分析其优缺点。这种方法有利于工程建设前期的设计方案，避免后期施工中出现的问题和返工，减少建设投资的资源和资金浪费。例如，在设计面积为4000平方米的公共建筑时，应先绘制建筑的立面结构，然后才能计算工程造价。如果在设计过程中发现预算超出范围，应采用BIM技术对建筑结构进行局部调整，用轻钢结构代替重型钢结构，调整建筑面积，减少无用空间，优化设计方案。

2.2.2结构可视化设计

BIM技术中的3D技术可以为建筑结构构建相应的立体效果，带来更直观的视觉冲击，方便用户观察建筑构件的尺寸、方位和材质，为用户提供方便的条件。

BIM技术的视觉特性可以帮助设计师仔细检查建筑结构的整体布局和细节，更准确地发现设计漏洞，避免设计方案带来更多问题。比如楼梯的高度是否符合标准，是否会碰到使用者的头部，横梁的大小是否影响建筑净空等，都可以通过BIM技术中的可视化技术来查看。

因此，BIM技术在建筑结构可视化设计中起着重要的作用。既保证了施工设计过程的效率，又提高了工程施工的整体质量，在一定程度上提高了建筑结构设计的精度，减少了误差。

2.2.3主体结构受力复核

复杂的建筑结构对建筑结构设计提出了更高的技术要求，尤其是在主体结构受力复核方面。以高层建筑为例，两塔连成一个整体，三塔分高、中、低三个位置。高区连接部分为四层，最高点距地面175m;中区连接部分为四层，最高点距地面125m，由于建筑高度不达标，施工难度较大。此时，BIM技术的应用降低了三通工程建设的难度，使工程顺利进行。BIM技术可以模拟工程施工中的吊装过程，先模拟高区，再模拟下两层的位置，利用塔吊安装上两层。模拟中心区时，先在地面进行初步拼接，拼接完成后再进行吊装工作。以上方案全部确定后，利用BIM技术对吊点荷载进行综合统计，分析统计数据结构，提交设计院，确保无误。BIM技术的应用为主体结构的应力复核提供了一定的支持和参考数据。

结语

BIM技术在建筑工程结构设计过程中的应用，对提高建筑工程整体设计质量具有重要作用。通过对我国建筑工程设计应用现状的分析，BIM还有很大的改进和创新空间。相关设计人员应在传统设计经验的基础上，加强对BIM技术应用的整合实践，充分发挥BIM技术的应用优势，推动我国建筑设计水平迈上新台阶。

参考文献

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[2] 李轼，王科亮，刘媛.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].江西建材， 2015（03）：40.

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