探析建筑结构设计中 BIM 技术的应用

【摘要】近年来，我国社会经济和科学技术都取得了很大的进步，BIM 技术也在不断地完善，在工程界的应用也越来越广泛。BIM 技术在国内之所以被推广到各个领域，是因为 BIM 技术在运用过程中可以使得不同专业、不同部门之间实现数据共享，在建筑结构的设计过程中，保证了工程师、建筑师、设计人员等有关人员可以共同分享和使用同一个数字设计信息，这对于建筑结构设计来说非常关键。通过可视化数字模型，BIM 技术可以协助相关人员对建筑结构进行模拟和分析，这样不仅能够提高建筑工程的施工效率，对提高建筑工程结构设计质量也将起到十分重要的作用。

【关键词】建筑结构设计；BIM 技术；应用

1BIM 技术的特点

1.1 设计图纸可修改功能

运用 BIM 技术所设计出来的建筑图纸，其中包含的所有设计信息，都是以整体建筑模型为基础的，如果发现问题，设计人员只需要进行针对性地修改，系统即可自行完成参数的调整和修正。这种设计图纸的自动修改功能，大大减少了设计人员在画图、改图工作中需要消耗的时间与精力，从而使其能够集中注意力，放在建筑结构的设计重点上，完全由系统实现对参数修改前后图纸的对比，从而选择最佳的设计方案，保证设计效果。

1.2 设计数据信息化功能

BIM 技术的基础是现代信息技术，其核心在于信息，因此，相较于传统的设计软件模型，该技术最大的一个优势就是能够携带信息。从这个角度出发，将 BIM 技术模型作为建筑工程信息数据库，用于存储建筑工程建设过程中产生的所有设计数据，并有效维持这些数据之间的联系，使设计人员在提取数据时，只需要点击特定点，就可以及时获得最全面、最可靠的的信息清单，从而避免在数据查找上花费的时间，并有效避免数据的记录与输入误差，提高建筑结构设计实效性。

1.3 工程设计一体化功能

应用 BIM 技术设计出的建筑模型，并非仅仅包括建筑工程的外观情况，还包含了建筑工程在诸如热能传导、光源布置等方面的设计。由此可见，BIM 技术建立的模型，将建筑工程的各个方面都纳入其中，形成一种一体化的设计，这样可以在以安全性评价建筑结构的同时，考虑到建筑的舒适性、节能环保以及光源布控等多个其他角度的评价，从而提高实际的设计效果。另外，BIM 技术不仅可以提供平面图纸，还可以直接完成整个建筑模型的渲染过程，利用 BIM 软件来处理并分析模型，将设计的出图、计算以及渲染等设计环节综合为一体。

1.4 工程模型三维化功能

BIM 技术的一大特色就在于它是一种三维技术，所以利用 BIM技术所设计出的建筑模型，可以使用三维立体的形式呈现出来，设计人员只需要直观地对建筑结构立体模型进行全面观察，即可看到其中各种细节的设计与布置，例如暖通管道设置、墙体梁板建筑结构组件的设计等（见图 1），并及时发现其中可能存在的问题，采取解决措施，进一步理解设计方案，提高整体设计质量。

2BIM 技术在建筑结构设计中的具体应用

2.1BIM 技术在建筑结构设计中的可视化

BIM 技术是以三维模型技术为基础，真实地展示建筑构件的新兴技术，它被广泛应用于现代建筑工程领域。在传统的建筑结构设计中，CAD 软件无法将建筑结构的详细信息提供给用户，而与传统的 CAD 技术相比，BIM 技术在建筑设计阶段便可以实现三维实体模型的构建，从而为用户对建筑结构的认识和了解提供更为直观的角度。很多大型的建筑工程结构设计采用 BIM 可视化技术进行动态的演示，帮助用户更深入地了解建筑结构的尺寸、相符度等各项参数，确保设计单位选择的设计方案是最优的，符合用户的需求和时代的发展。在观测的过程中，还可以及时地发现建筑结构中存在的设计漏洞，对提高建筑结构的设计质量有非常重要的意义。

2.2BIM 技术在建筑结构参数设计中的具体应用

在建筑结构信息模型中有一个数据库，这个数据库包含了所有的设计信息，且所有建筑结构设计参数都是相互关联的，设计人员可以通过查找数据库中的数据信息来构建建筑结构的形体，并且在设计的过程中约束不同的设计参数，确保 BIM 系统能够及时有效地对数据库进行更新和维护。

2.3BIM 技术在钢结构建模中的具体应用

对于一个大跨度建筑物来说，钢结构是其主要的结构形式，钢结构在建模的过程中需要面对多个方面的难点，主要体现在结构链接、加强件布置等方面。钢结构在设计过程中会涉及到多种连接形式，包括梁柱连接、梁梁铰接、梁梁刚接等，因此，在设计中需要以梁的高度为依据，设计出各个连接件并将其参数化。在 BIM 系统中数据是共享的，设计人员可以通过控制螺栓的数量和间距使得新的连接件得以形成，而设计人员在设计加强件和连接件时，也只需要画出加强件和连接件的大样，在钢结构的施工过程中施工人员通过对大样进行参考，再找出相应的位置就可以顺利地进行施工，进一步提高设计效率和施工效率。

2.4BIM 技术在建筑结构设计中的应用实例

作为城市运动会的主赛场，某城市的体育中心需要被建设成特大型体育场馆，该建筑在设计施工过程中遇到了三大难点，其一是钢罩棚网架结构不分主次杆件；其二是由于网架结构是弯扭的，因此，在安装吊装单元网架时需要附加弯矩；其三是由于该建筑属于特大型建筑物，它需要更多的铸钢节点、网格单元和使用设备。面对这三大难点，BIM 技术给予了施工人员极大帮助，BIM技术本身具有仿真施工模拟的功能，通过仿真施工模拟，施工人员可以准确有序地安排建筑施工，有效控制各个作业区的工序搭接，大大提高了施工人员的施工效率，使得施工任务快速高效地完成。

3BIM 技术应用中的难点与注意事项

在 BIM 技术的实际应用过程中，我们必须要解决如下三个应用难点：首先，BIM 技术的三维设计工具软件用了较多的模块参变量和釆系统参数。上述的系统模块在与二维创建视图技术（现阶段的主要设计软件）相比的过程中存在很大的思维不同。这一方面存在 2D 向 3D 的转变，另一方面也是单纯可视化设计向参数化设计的转变。上述的不同与特征使得实际设计人员容易存在参数设定不规范、不准确等问题，严重的影响了 BIM 技术在实际设计中的应用进度；其次，现阶段 BIM 技术的应用范围相对较小，这也使得系统内部的模块涵盖量相对较少，加之现代建筑的独特性与创新性而导致了大量的特殊建筑结构，均需要特定的结构构件来予以支撑，而在特殊非现有参数的构件设计过程中其优势与 2D技术相比并不突出，这是造成部分设计群体放弃 BIM 技术的根本原因；最后，建筑设计的根本目的是需要转化为可供施工指导作用的平面施工图文档。而在 BIM 技术体系下不仅能够较好的完成此种工作，还提供了逆向转换的高级功能。而对于功能的不熟悉使得现阶段的大部分 BIM 标准化文档缺乏准确的施工信息，这使

得不同平台之间的信息共享形成了障碍。

总之，BIM 技术是基于参数构建的建筑设计体系，由于其具有较高的交流性与共享机制是后续建筑设计乃至整体建筑行业的发展方向之一。本文在具体总结了 BIM 技术的相关特征基础上，对其在建筑结构设计中的应用进行分析，并从其应用过程中存在的难点与问题入手，提出了三个方面的优化对策与注意要点。希望通过本文的研究能够为今后的相关建筑设计提供必要的理论基础，同时为实际的设计应用以及相关技术的推广与完善贡献力量。

参考文献：

[1]彭宝莹，杨志杰，李娜.浅析 BIM 技术在建筑结构设计中的应用[J].四川水泥.2015（05）.