BIM技术在建筑结构设计中的合理应用探析

杨剑英

摘要：结构设计贯穿了建筑工程的全生命周期，配合BIM技术能够实现立体化以及协同化，找出结构设计中的不足，避免出现与设计方案不符的问题。在以往的建筑结构设计过程当中，结构基本依靠 CAD 软件进行二维化设计，存在的隐患问题难以直接发现，通过BIM技术进行设计、检测与绘制，能够开展协同设计、碰撞检测，有效保证建筑工程的整体质量，避免后续工程与实际出现偏差。

关键词：BIM技术；建筑；结构设计；应用

1 BIM技术在建筑结构设计中的概述

1.1 BIM技术

BIM是建筑信息模型的简称，是当前世界广泛认可的数据化工具，其能够贯穿于建筑全寿命周期，使用三维模型数据库进行信息共享与传递，进而更好的实现工作的协同。当前我国建筑工程行业已开始广泛应用BIM技术开展工作，有效减轻设计人员劳动强度，完善方案设计、结构设计、施工绘制等方面，各个阶段相互独立而又能协调配合，承载建筑结构的各类复杂属性，据此创建三维空间模型，采用自动化灰土方式进行标注，避免因偏差而对后续施工造成不良影响。

1.2 结构设计

建筑工程结构设计要根据施工的地区的地质勘测报告进行确认，配合相应的结构形式做好抗震防裂、建筑防火等方面工作，随后组合系数标准值确定施工参数。在设计时应遵循相关准则，考虑全过程控制方面，分析建筑物整体的美观性、合理性和安全性，并结合实际进行相应优化，确保能够符合实际需求。结构设计管理中要从标准规范入手执行工作，避免出现管控不当出现结构缺陷问题，从而不断提高项目建设的整体质量。结构设计也是决定后续投入使用寿命的基础保障之一，需要在保证住宅建筑质量和结构安全的基础上开展结构设计优化，从而大幅度提升施工中原材料利用率，提升建筑的使用性能，满足人们的实际需求。

2 BIM技术应用在建筑结构设计过程中所起到的作用

2.1 可更改的设计图

为了确保设计图的完美，设计者要不断地根据工程的设计需求不断地修正与改善，而在此期间，采用常规的技术，就意味着每次的变更都要对有关的工程设计参数进行重新的计算，从而极大地降低了工程的总体设计效果。BIM技术的运用基于工程建模，在设计者要求更改某个地方时，系统会根据实际情况进行相应的计算和修正。将这些特性相融合，不仅能提高工程设计工作的工作速度，而且还能根据各种参数进行比较，得出最佳的设计结果。

2.2 信息化的设计资料

在建筑结构设计中，需要使用海量的资料，而采用常规的设计方式，会使资料检索所需的时间大大增加，从而降低工程的整体设计水平。同时，由于采用了常规的技术手段，使得工程施工中所需的资料必须由手工录入，这种方法很可能会造成计算错误，从而影响工程的可信度。与常规的建筑结构设计相比，BIM作为一种基于现代信息技术的新兴技术，其关键在于它的信息，可以被看作是一个完整的项目数据库，设计者可以利用这个数据库进行数据检索，从而提高数据的精确度。

2.3 综合项目的设计

借助BIM模型可以对建筑工程进行一体化的设计，对建筑材料的属性进行具体的说明，让设计者对材料有更进一步的了解。基于此，在考虑结构安全问题的前提下，既要考虑到结构的安全，又要考虑到舒适度；从光源、节能等多方面来评估建筑物的结构，从而选出最佳的结构。BIM技术不仅提供了平面图纸，还完成了3D建模，为设计师的设计提供了思路，从而达到计算、图纸、渲染一体化的目的。

3 BIM技术在现代建筑结构设计中的具体应用策略

3.1 建立建筑模型

由于建筑工程内部结构复杂，难度系数高，因此在正式施工前需要构建一个完善的模型，用作建筑工程的研究依据。BIM技术的三维化功能主要体现在三维立体模型的构建方面，通过将建筑内部结构要素之间的关联性直观呈现在模型中，工作人员可以认真研究其中的细节，这样既能确保审核工作质量，同时也让工程结构最终的设计结果与现场环境、施工要求、客户需求相契合，为后续工程施工奠定坚实基础。

3.2 结构部件碰撞试验

建筑由墙、柱、梁、板等多种结构部件组成，而建筑工程又具有复杂性特点，构件之间、构件与设备之间、构件与线缆布局之间的影响必不可少，若不注意则会造成严重后果。以地铁建筑工程为例，构件间的碰撞、构件与车辆间的碰撞都是造成安全隐患的重要因素。一般情况下，结构构件的碰撞实验都是以二维平面图作为推算依据，推算盲区的问题无法避免。BIM技术利用多种参数反复验算构件，可以清晰发现潜在的冲突，让工作人员直接观察到构件之间的关联，将盲区范围控制到最低。例如，上海国家会展中心考虑到构件、设备的复杂特点，积极引进BIM技术开展综合碰撞实验，促使建筑施工得以顺利有序推进，有效规避了后续返工、施工变更等问题。

3.3 构件荷载计算

BIM技术模型中，不同类型构件的荷载都有计算公式，工作人员仅需按照要求将构件尺寸、材料配比、材质标准以及质量标准等数据信息输入模型中，便可直接得出梁、墙、顶、板的具体荷载，进而保证构件更加可靠且稳定。在BIM技术系统内，Revit属于较为普遍的软件之一，该软件操作简单、计算便捷，大大降低了设计难度。

例如，北京商务中心区的“中国尊”（图1），该工程的外部幕墙工程非常庞大，在实际施工阶段正是利用BIM技术进行幕墙荷载的精准计算，才最终呈现出壮观别致的建筑外部造型，成为我国一项经典的精品工程。上海中信大厦也是将BIM技术应用到工程结构设计阶段，综合计算地基承载力、地基荷载。

图1中国尊

3.4 剪力墙计算

在建筑整体结构中，由于剪力墙具备抗震、抗风荷载、抗变形等性能，能够抵御地震、飓风等产生的剪切力，因此成为保证建筑结构稳定与品质的重要因素。

剪力墙构造施工前，应提前计算混凝土与钢筋配比，这样才能确保剪力墙的刚度。常规计算方式中，需要将已知因素逐一代入公式中，计算流程烦琐、难度高、耗时长。BIM技术则截然不同，程序已设定好计算公式，仅需直接输入参数即可轻松获得剪力墙的相关数据。

3.5 规划建筑空间

精心规划建筑空间的目的是确保建筑工程施工成果与实际情况相适应，最大程度利用有限空间。建筑空间受地形地貌、土壤构成等多种因素影响，因此在实施规划前需要现场勘查与科学分析地形特征，综合考量地形的坡度、坡高、斜率等参数。通过利用信息化技术功能，以BIM模型为载体直接输入参数，然后结合模型计算结果针对性规划建筑空间，并以三维立体形式呈现建筑内外结构与周围空间，最后测试调整空间规划方案。此种方式能够有效避免后续施工阶段因空间不足问题造成不必要的经济损失。

4结语

在工程项目建设中，结构设计是十分重要的内容，为此需要合理应用BIM技术，对不同专业设计方案进行检测分析，提升建筑工程结构设计效率，为实际施工提供指导。加强对 BIM 技术的研究与运用，才能更好的保证建筑结构的设计准确性，为后续建筑工程行业的发展奠定坚实基础。

参考文献：

[1]管涛.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].散装水泥,2020(06):87-88.

[2]杜定发.建筑结构设计中BIM技术的应用探析[J].中国新通信,2020,22(23):112-113.