BIM技术在建筑结构设计中的应用

李思展 张春雷

张春雷身份证：152221199705023033 

摘要：在经济水平不断提高的过程中，建筑工程的规模和数量在不断扩大，对于改善人民群众生活条件起到重要作用。在建筑工程施工过程中，需要经历很多环节，其中结构设计属于较为重要的工作，合理的结构设计能够进一步提升工程使用寿命，也能够在很大程度上提高用户满意程度。因此，不断提高结构设计水平至关重要。随着科学技术水平的不断提高，BIM技术的优势逐渐凸显，如果能够将此项技术应用于建筑工程结构设计过程中，则会取得较为理想的效果，对于行业发展起到重要促进作用。

关键词：BIM技术；建筑结构设计；应用措施

1关于BIM技术

BIM技术，全称是Building Information Modeling，这是一款专门用于工程设计和建设管理的数据处理工具。其不仅仅是一个简单的数字信息整合过程，它更是一种将数字信息运用于设计、建设和管理的数字化手段。这一方法为建筑工程提供了一个集成的管理环境，有助于在建筑工程的全过程中显著提升工作效率并大幅度降低潜在风险。BIM技术利用参数模型来融合各类项目的相关数据，此模型能够在项目的策划、实施和维护的整个生命周期中实现信息的共享和传播，这些数据之间存在着相互关联和依赖关系，并且具有良好的可理解性。这样的信息共享和传播机制让工程技术专家有能力准确地解读和高效地处理各类建筑相关信息。它将帮助我们从更宏观的角度理解建筑设计流程，从而实现协同设计和快速施工。这不只是为设计团队奠定了合作的基石，同时也为包括建筑运营单位在内的所有建设实体提供了一个共同合作的场所。该模型基于三维数字技术，整合了与建筑工程项目相关的各种信息，形成了一个完整的工程数据模型。该模型包含有从设计到施工各个阶段的全部工程内容，涵盖了所有参与人员的行为方式及所涉及到的材料设备等各项信息，它能实现建筑物及其环境信息从规划到设计施工再到运营维护等各个阶段的全面描述。

2.BIM技术在现代建筑工程结构设计中的应用

2.1结构分析与优化

（1）利用BIM技术将建筑结构的几何信息、材料属性和荷载参数等输入专业的结构分析软件中，对建筑结构进行静力和动力分析。静力分析能够计算结构在静态荷载下的力学响应，确定结构的受力状态、变形和反应力等；动力分析能够模拟建筑结构在振动荷载下的动态响应，如地震、风荷载和人员荷载等。（2）在确定建筑结构设计特点的基础上，使用BIM技术及优化算法自动调整结构参数，以满足不同的设计要求。基于预设的目标函数和约束条件，对结构的尺寸、形状和材料等参数进行自动调整，以达到设计需求和目标。例如，通过优化算法，可以减少材料使用量，改善结构的抗震性能，优化结构的刚度和稳定性等。（3）BIM模型中的数据可以直接用于生成结构荷载，并进行结构响应的计算和评估。通过BIM模型的模拟，分析结构的稳定性、刚度、强度、振动特性等，确定结构在使用条件下的性能符合规范要求。并将模拟结果用可视化的方式进行展示，使设计师能够直观地理解结构性能。

2.2结构构件设计

（1）利用BIM技术进行三维建模，设计师可通过创建和修改不同种类的结构构件，满足建筑结构的需求。在此基础上，为每个构件分配属性信息，如材料、强度等级、施工顺序等。通过准确描述每个构件的特征和要求，方便后续工作的执行和管理[。（2）将制造商构件库导入BIM模型，使设计师能够从库中选择符合建筑结构要求的构件，并将其布置到模型中。快速获取构件的技术规格和性能数据，并确保所选构件与实际可获得的材料相匹配，提高设计的可行性和实用性。然后利用BIM的协同功能，由多个设计师同时设计和修改构件。通过BIM模型实时共享自己的设计意图和进度，避免出现冲突和误解，进行有效的协作和沟通。（3）赋予每个构件唯一的标识码，使其在整个建筑生命周期内都能被追踪和管理。设计师、施工人员和维护人员等可以根据构件的标识码快速定位和查看相关信息，以便进行施工、检修和更替等工作。

2.3结构建模

在Revit结构软件中，结构模型的创建通常通过使用各种结构构件族完成。结构构件族类似于信息库，包括梁、柱、楼板、剪力墙、基础等模型。在构建BIM模型时，构件类型会预先加载到新建的项目文件中，选择对应的构件族并设置具体的设计参数后，即可完成构件模型的创建，对所需要的构件进行组合，可以得到结构模型。该项目创建的结构模型如图2所示。结构族是BIM结构设计的基础，设计的主要过程就是创建和积累参数化的结构构件族，通过准确地将结构构件放置在平面位置和楼层标高中，来确保模型的准确性和可靠性。

2.4钢筋建模

在Revit软件中，首先通过插件建模快速生成大部分钢筋布置，并根据需要进行参数调整。然后，通过手动修改完善局部细节，以确保钢筋的准确布置。

2.5协同设计

BIM工作模式下，各专业之间和设计人员之间的设计信息能通过BIM模型进行实时共享，Revit软件平台下主要有工作集协同和链接协同两种协同设计模式。工作集协同是不同设计人员同时编辑同一个BIM模型的一种协同方法。模型链接协同是设计人员独立编辑模型，再将其他模型文件作为外部参照的方式链接到模型文件中。

2.6碰撞检测

对结构专业进行碰撞检测可以提前检查结构与建筑、机电等专业是否出现位置和空间上的冲突，标高是否满足要求，优化不同专业管道的排布等。使用Revit软件时，分别将结构模型和其他专业模型导入Navisworks软件即可进行碰撞检测，通过设定适当的条件，可以检测不同构件之间的碰撞情况。检测后，Navisworks软件生成详细的碰撞报告，包括与其他专业模型的碰撞位置、碰撞类型及可能的解决方案等信息。

2.7结构施工序列规划

在BIM模型中标识并排列各施工任务的开始和结束时间，规划和安排各项施工任务的顺序，确保顺序合理和工期可行。同时，在BIM模型中展示建筑结构的各工序和工艺，并根据施工要求标识和安排土建施工、钢结构安装、混凝土浇筑等施工阶段和工艺，确保施工过程顺利进行。

通过BIM模型，施工人员可以共享施工进度和问题记录，并与设计师、工程师和其他相关人员进行实时沟通和协作，保证设计团队与施工团队之间的协同工作和信息共享。同时，结合施工要求，在BIM模型中确定材料存放区域，并规划材料采购、配送时间安排，保证材料及时供应，最大限度地减少对现场空间的占用。

结束语

将BIM技术应用于结构设计中，可以在方案设计阶段开展结构专业的模型搭建工作，使结构专业更早参与设计过程，提前进行结构分析和优化，与其他专业进行协同设计和交流，从而提高设计效率，减少错误和冲突，实现更好的建筑结构设计。相信在各方面共同努力下，一定能够实 现对于BIM技术的不断改进和完善，通过扩大该类技术应用 空间方式让我国建筑行业在新时期取得长足进步。

参考文献

[1]杨鑫.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].中国建筑金属结构,2021,(05):64-65.

[2]赵妍娟.建筑结构设计中BIM技术的应用实践分析[J].建筑与文化,2021,(05):14-17.

[3]张向前.BIM技术在建筑工程结构设计中的应用探索[J].城市建筑,2021,18(12):126-128.

[4]王勇,李晓燕.建筑结构设计中BIM技术的运用试析[J].中国建筑金属结构,2021,(04):62-63.