浅谈基于BIM技术的建筑工程结构设计中的应用
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摘要：随着社会的不断发展，建筑行业的新技术运用是越來越多。随着建筑工程数量的增多，人们对于建筑质量和设计要求也是越来越高，这就需要在建筑结构设计中需要建筑师注重新技术和新方法的运用，从而更好地提升建筑性能。BIM技术在建筑结构设计中的运用，可以很好地提升建筑结构设计效率和质量。本文主要对BIM 技术在建筑结构设计中的特点和BIM 技术在建筑结构设计中的具体应用进行了阐述，以供参考。
关键词：建筑结构设计；BIM 技术；功能；应用
随着社会的不断发展，建筑工程在数量和规模上都有明显增长，对建筑机构设计工作提出了更高的要求。通过BIM技术在建筑工程结构设计中应用，相关设计人员可以更加直观观察到建筑整体的结构模型，然后对建筑结构模型进行完善，从而更好地提升建筑结构设计质量，更好的保证建筑结构设计合理性。
1 BIM技术概述
BIM技术在建筑结构设计中的应用实际上就是指基于建筑项目信息而构建一个三维立体的工程数据模型，通过对BIM技术的合理利用能够让建筑结构设计更加立体的向工作人员进行展示。而BIM技术起源于外国，近些年来才被引入我国，在各行业中均有所涉猎，而尤以建筑行业的应用效果最佳。通过对BIM技术的应用，建筑结构设计工作中的绘图工作就能够实现由以往的分布绘图向多专业共同绘图的发展，也就推动了我国建筑工程设计工作的不断进步。
2现有建筑结构设计技术的不足
2.1建模技术不完善
建筑结构设计技术已经有上千年的发展历史，经历了手工、平面图纸和立体模型的变化，信息时代来临后，建筑结构设计技术不断完善，能够更好的满足使用要求，但依然存在一定不足。比如传统的建模技术主要依靠设置固定参数的方式进行，但在实际工作中，参数值会出现少许变化，而如果建设方案出现较大调整，模型的构建甚至会失去意义。这是目前建筑结构设计技术的主要不足。
2.2图纸指导性不足
设计图纸是具体施工的指导性文化，其是否完善、科学直接影响建筑结构的具体施工和建设效果。当前建筑结构设计技术下，出具的图纸存在一定的问题，影响其指导性。比如设计人员常用的CAD平面图，该图可以较好的给出尺寸比例和基本框架，但在建筑层次感的表达上存在显著的欠缺，如果建筑结构较为复杂，或者施工环境包含大量交错的各类管线，图纸的指导价值将大为下降。这也是目前建筑结构设计技术的不足之一。
3 BIM技术在建筑结构设计中的应用
3.1 BIM技术在建筑结构设计中的应用优势
3.1.1可视化
可视化即“所见所得”的形式，对于建筑行业来说，可视化的作用是非常大的，例如经常拿到的施工图纸，只是各个构件信息在图纸上的线条绘制表达，其真正的构造形式需要建筑人员和施工人员自行想象。一般简单构造通过想象进行了解未尝不可，但复杂建筑造型在近些年不断的出现，依靠人脑想象存在明显困难。BIM提供了可视化的思路，将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人员面前。
3.1.2可优化
建筑结构整个设计、施工、运营的过程是一个不断优化的过程，优化和BIM不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。优化受三个要素的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息得不到合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在，即便复杂项目也可以调整。如建筑外形结构的变化，可以对目标对象进行放大，之后更改参数，调整到合适大小、模样即可，优化能力显著。
3.1.3模拟性
模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，BIM模拟性还可以模拟一些特殊条件、事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要的一些要素进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟，也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。这一优势是任何传统技术不具备的，对于建筑结构设计相关工作十分有利。
3.2 BIM技术在建筑结构设计中的应用方式
3.2.1建模阶段的应用
建模工作是建筑结构设计的主要工作之一，是图纸出具、细节调整甚至成本核算等工作的基础之一，在建模阶段，BIM技术的优势非常突出。前文介绍了BIM技术的可视化和模拟性优势，这两个优势对于建模工作的助力巨大。人员首先了解建筑的基本情况，确定各类参数，构建建筑结构的基本外形，之后根据建筑的实际情况模拟各类条件。比如某建筑建设地点在北方，对采阳的要求较高，完成基础建模工作后，模拟光照条件，了解其能够接受光照的水平，发现建筑8层以下无法接受有效光照，直接对参数进行调整，使不同建筑之间的距离增加1.5m，光照条件明显改观。这一技术在建筑结构设计中的应用优势明显。
3.2.2施工阶段的应用
施工阶段，BIM技术的应用主要包括细节调整、孔洞预留等。常见的建筑结构设计细节包括入室线路孔洞、采阳窗位置、隔热材料选取、保温材料选取、墙内线路走向等等，这些细节方面的结构设计出现问题极可能导致建筑性能下降，比如保温材料的选择。我国北方进入秋末时节之后，温度即会显著降低，直到来年春季才会回暖，这一时间段内北方会进行集中供暖，但供暖期外低温环境也会影响正常生活，因此保温材料非常重要。选取保温材料时，可通过BIM技术不断进行模拟，以10℃、0℃、零下10℃环境为固定条件，判断分析不同材料的保温效能，最终选择合适材料。
3.2.3出图方面的应用
BIM技术条件下，出具的图纸带有明显的立体感和层次性，这是其较各类传统技术的最大优势之一，也是其可视化优势的一种延伸。BIM技术下，人员先利用软件完成建模，之后调整各项细节，出具带有色彩和光特色的图纸，施工人员能够一目了然的了解建筑结构设计的核心理念。如果建筑的规模较大，还可以就其细节进行放大，出具具体的小范围结构图纸，图纸综合考虑了和建筑总体的比例关系以及基本的外观情况，并通过光特色表达了各结构之间的位置关系，层次感、差异感十分明显，设计人员还可以进一步放大或者缩小图纸进行优化调整，BIM技术出图优势在建筑结构设计中的优势得到体现。
4 BIM技術在建筑结构设计中的难点分析
工作人员在建筑结构设计工作中应用BIM技术时，应注意以下几点难点：
（1）应重视对模型空间结构完整性的保持。只有这样，才能够保证工作人员能够利用BIM技术来构建出一个动态的施工图与结构模型。
（2）重视对建筑结构构件的合理选择。这是因为工作人员在进行建筑结构设计时，主要是为了保证建筑结构的安全性能够达到相关要求。而建筑施工材料的质量往往会对建筑结构性能造成极大的影响，因此工作人员应通过BIM模型来对建筑结构的各项复杂参数进行具体分析。这就要求工作人员应在实际工作中，能够尽量选择较为标准的或是较为简单的建筑结构钢构件，以实现对建筑结构分析模型、物理模型与施工图文档完全数据模型的无缝连接，以避免造成数据丢失的情况。
结语：
总而言之，建筑工程结构设计涉及到的专业知识的内容较多，再加上建筑工程還具有生命周期长、建设周期短的特点。因此，以往采取的设计方式已经无法满足建筑工程低消耗与低污染的要求。这就要求相关部门必须加强BIM技术在建筑工程结构设计中应用研究的力度，才能在确保建筑工程建设顺利进行的基础上，促进建筑工程施工质量的有效提升。
参考文献
[1]郭士刚.建筑结构设计中BIM技术的应用[J].工程技术研究，2017，No.1511：224-225.
[2]程歆琛.BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究[D].长春工程学院，2017.
[3]冯楚雪.基于BIM的建筑结构设计流程管理研究[D].湖北工业大学，2017.
[4]龙辉元.BIM 技术应用于结构设计的探讨与案例[J].土木建筑工程信息技术，2010，2（04）：89-93.
（作者单位：黑龙江省建设集团建筑设计研究院有限公司）
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