探析建筑结构设计中BIM技术的应用
摘要：在建筑结构设计中应用BIM技术能够进一步提高建筑结构设计质量及效率，同时还能够帮助建筑企业在建筑产品生产过程中有效降低设计、生产等环节的成本投入，因此也是越来越被广泛应用。就目前的情况来看，当前我国的BIM技术已经具有了初步的系统化环境，因此加强对其的研究非常有必要，基于此本文分析了建筑结构设计中BIM技术的应用。
关键词：建筑结构；设计；BIM技术；应用
中图分类号：S611 文献标识码： A
1、BIM技术概述
建筑工程在现代不断的发展，其规模不断的扩大，人们对于建筑物的要求不仅仅在于功能方面，建筑物结构越来越复杂，体型也越来越多样化，因而工程项目中涉及的信息量也越来越大。这些信息作为建筑企业重要的资源，如果能够加以利用，不但能够缩短工期，节省开支，还能够保证施工质量、避免安全事故的发生。所以，信息技术开始在建筑工程中展现巨大的优势，得到了建筑行业的一致肯定。如何才能够科学迅速的处理建筑工程中的各类信息，控制成本并安排工期，同时在设计过程中及时的发现失误以及不当，避免对整个工程的影响就显得尤为重要。作为建筑设计行业的革命性技术，BIM技术使得设计从二维向三位方向转变，同时作为整个建筑行业的信息革命，BIM正展现出无与伦比的生机活力。
2、设计理念
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1、参数化设计
参数化设计从实质上讲是一个构件组合设计，建筑信息模型是由无数个虚拟构件拼装而成，其构件设计并不需采用过多的传统建模语言，如拉伸、旋转等，而是对已经建好的构件（称为族）设置相应的参数，并使参数可以调节，进而驱动构件形体发生改变，满足设计要求。参数化设计更为重要的是将建筑构件的各种真实属性通过参数的形式进行模拟，并进行相关数据统计和计算。对参数定义属性的意义在于可进行各种统计和分析，如材料表统计，在建筑信息模型中是完全自动化的，而参数化更为强大的功能是可进行结构、经济、节能、疏散等方面的计算和统计，甚至可以进行建造过程的模拟，最终实现虚拟建造。
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2、构件关联性设计
构件关联性设计是参数化设计的衍生。当建筑模型中所有构件都是由参数加以控制时，若将这些参数相互关联起来，就实现了关联性设计。换言之，当工程师修改某个构件，建筑模型将进行自动更新，而且这种更新是相互关联的。如遇到修改幕墙分格，在建筑信息模型中，只要修改分格的数值，所有的墙、柱、窗、门都会自动发生改变，因为这些构件的参数都与分格相关联，而且这种改变是三维的，并且是准确和同步的，无须再去分别修改平立剖。关联性设计不仅提高了工程师的工作效率，而且解决了长期以来图纸之间的错、漏、缺问题。
3、BIM技术在建筑结构设计中的难点
BIM技术的设计方式是将建筑结构模型发送到结构分析软件中，进行分析计算，然后反馈出设计信息，同时动态的更新施工图纸和建筑结构模型，BIM技术的基本设计理念是结构分析和施工图纸相互统一。设计师在构建BIM模型时，要关注模型空间的真实性及物理模型能否自动生成施工图纸，建筑结构的安全性，是设计的重要环节，由于建筑材料的力学特征、荷载组合、荷载、单元截面特性等各种因素的影响，因此，设计师在构建BIM模型时会因为各种参数变得复杂。
BIM模型是一个完全的数据模型，理论上BIM物理模型、结构分析模型、施工图文档是完全能实现双向无缝链接，但在实际工作中，只有BIM物理模型采用结构构件比较简单或者符合相关标准，才能实现双向无缝链接，如果建筑结构构件比较复杂，在链接结构分析模型时，很容易丢失很多数据。因此，运用BIM技术进行建筑结构设计时，物理模型和结构分析模型的双向无缝链接是一大难点。
4、BIM在结构设计中的处理办法
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1、建立完整的项目样板
项目样板是整个设计的基础，项目样板包括经过有限的标准化处理的各种族、线型、字体、符号以及表达方式。在BIM技术中形成一个良好的样板，是完全能够减少工作的重复性，加快设计速度的。并逐渐建立一套符合中国国情的设计标准，使其能够对多数设计用户，甚至是对有特殊需求的用户都有相当有益的指导作用。
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2、设计符合要求的结构构件
结构设计中的主要构件有基础、柱、墙、梁、楼板、楼梯等。这些构件在施工中分为预制构件、现浇构件和钢结构构件。以建筑主要设计形式为准，根据各种结构构件进行构件设计。目前现浇构件是最为常见的结构形式。在结构方案设计的选择中，建筑师都是根据功能要求和管线走向进行布置的，以避免结构构件中多种因素相互冲突。
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3、钢筋混凝土结构中的平法表示
在钢筋混凝土施工图绘制中，通常采用平面方法进行表示，在图纸上采取特殊的标点符号进行标注，施工技术人员通过工艺转换形成样图。BIM技术可以使平面表示法的内容多环节和多角度展示，BIM模型能够更加轻松的提取出关键数据和核心信息，以满足施工时间和放样需求。
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4、BIM模型分析
BIM中应用最广的两个软件是Revit和PKPM，Revit着重对于BIM模型建立，而PKPM是保证结构受力分析能够和行业规范更好的接触，这两种软件在数据交换过程中还存在一定漏洞，所以在数据交换中还要借助第三方软件，使数据能够形成通用格式。笔者在使用过程中体会到广联达GICD暂时处于同类软件中的领先地位。
5、BIM技术在建筑结构设计中的具体应用
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1、实现建筑结构设计的可视化
BIM技术是基于三维模型技术而成的应用于现代建筑工程领域的新兴技术，其可以利用三维模型技术来将真实的建筑构件展现给用户，BIM技术在建筑结构设计初期阶段便通过建立建筑结构的三位实体模型，来帮助各层次用户通过直观的角度对建筑构件信息、功能布局有一个准确的认识与了解。很多大型建筑工程结构设计中可以利用BIM技术来对其整体结构进行动态演示，帮助用户利用直观的角度对建筑结构的各项参数进行观测，从而帮助设计单位选取最佳的设计方案，并且可以及时发现建筑结构设计中的质量缺陷与设计缺陷，对进一步提高建筑结构设计的整体质量有着重要意义。
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2、BIM技术在建筑结构参数设计中的具体应用
建筑结构信息模型中会有一个包含所有设计信息的数据库，所有建筑结构设计参数都是相关联的，设计人员可以利用该数据库中的数据信息来对建筑结构形体进行构建，而且在设计过程中会对不同的参数予以一些约束，从而确保BIM系统在建筑结构设计中可以及时更新数据库。BIM技术在建筑结构设计应用中最大的特点，是可以实现高质量、高安全性、高可靠性的设计信息输出，对提高建筑结构设计的数字化发展有着重要意义。
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3、BIM技术在钢结构建模中的具体应用
现阶段钢结构已成为一个大跨度建筑物的主要结构形式，其在建模中往往需要面临结构链接和加强件布置等多个方面的难点，钢结构在设计中需要涉及到梁柱连接、梁梁铰接以及梁梁刚接等多种连接形式，所以在设计中往往需要根据梁的高度，来将各个连接件进行专项设计并要将其参数化。BIM系统在应用中可以利用参数共享，来对螺栓的数量与间距来进行控制，设计人员只需要对参数进行调节便可以形成新的连接件，而在加强件、连接件设计中设计人员只需要画出大样，而在钢结构施工中技术人员只需要对相应位置设计进行参考，便可以来确定加强件、连接件的准确位置，这对进一步提高钢结构设计质量及施工效率有着重要作用。
总之，在建筑工程设计中采用BIM技术能有效的提高建筑工程结构设计质量，为建筑施工提供安全保障，本文对建筑结构设计中BIM技术的应用相关方面进行了分析，以期提供一些借鉴。