BIM技術在建筑工程結構設計中的應用研究

摘 要：在經濟的全方位推動下，建筑領域發展較快。在其結構設計中，為了貼合與時俱進的客觀要求，BIM技術大量應用，可以輔助建筑工程完成高質量的結構設計，將結構設計優化推向新的高度。在具體實踐環節中，借助BIM技術，能夠保證設計狀況的理想化與良好性，同時深度挖掘設計方案潛在價值，將建筑工程結構可行性與平穩性提升。基于此，本文將圍繞BIM技術開展細致、綜合性研究，以便為建筑工程結構優化提供有價值的參考。

關鍵詞：工程結構;建筑工程;BIM技術

在當今社會，建筑物的建設效果可以影響城市影響，給生活提供保障，顯得非常重要。在實際工作中，想要將建設能力增強，就要加強設計環節的優化工作，將提高結構設計水平作為核心任務，對工程施工全方位保障。在現代化科技涌現的今天，BIM技術應用廣泛，占據核心地位，在動態控制模型建造方面優勢突出，可以滿足綠色可持續設計的相關工作要求，值得大范圍推廣。

1 BIM技術概念、特點以及發展現狀

1.1 BIM技術的概念

在科技的指引下，BIM技術日益成熟，發展潛力巨大，屬于建筑信息模型簡稱，具有可視化的特征，該技術是借助信息技術的核心原理發展起來的，是一種實用型軟件工具，在設計活動推行過程中，發揮了可視化以及協調性的功能，同時兼具出色的模擬性，可以從源頭收集建筑結構關鍵性信息，并確保信息處理效率，在上述工作的基礎上，運用計算機載體功能，完成三維模型搭建，將設計圖紙轉變，同時進行高質量的參數設計與優化[1]。基于此，BIM技術對設計圖紙可實施性檢驗幫助較大，通過檢驗設計圖紙，可以及時彌補其中的漏洞，在這樣的背景下，進行實時數據調整，最大限度避免重復，消除冗余數據，規避反復施工問題，為后續工程開展保駕護航，實現成本的合理控制目的。

1.2 BIM技術發展現狀

在經濟的全方位促動下，建筑行業發展較快，BIM技術應用相對成熟，在我國建筑領域中，核心地位不可替代，呈現出巨大潛力。隨著需求的增多，BIM技術價值被放大，發展空間廣闊。盡管如此，該項技術存在的問題依然無法規避，例如：建筑模型數據統一性不強，這種情況極易造成施工中資源浪費與模型重復。但現實工作中，為了各自的利益，這種標準很難統一。除此之外，BIM技術理念，還沒有得到普及，僅限于小范圍使用，現有的設計人員對該項技術理解程度不夠，錯誤認為BIM技術只是簡單完成了軟件建模工作，思想認識相對狹隘。比較正確的說法是，BIM雖然是一項技術，但同時更是設計理念的體現，基本要求是在統一建筑模型的環境中，完成設計方案優化[2]。但從發展現狀看，建筑工程統一性并不強，模型交互數據存在不充分、不明確的特征，誘發多次返工返修，不僅效益受損，還會導致工期延長。總而言之，在BIM技術應用中，工作人員要理論扎實，在結構設計環節，深度挖掘BIM技術的功能和顯著優勢，以此來提高設計活動的可靠性，提升結構的安全性能。在此基礎上，借助三維建模，搭配使用可視化技術，完成設計方案優化，將存在的不足找出來，實現設計方案的可行與精細，確保設計更加完整。

1.3 BIM技術相關特點

通過研究發現，在當前建筑行業中，BIM技術價值的體現，主要是通過模型來實現，對數字模型的利用，可以讓建筑結構更加清晰，從而完成對建筑結構的精細化設計與管理，這項技術的推廣，讓協同設計質量更高，同時將信息集成化優勢發揮到了最大。BIM技術相關特點如下：

1.3.1信息集成化特點

在現實應用中，BIM技術核心價值和鮮明特點，可以通過信息集成化來體現，該特點表現在信息集成階段和涉及信息具體設計中，各個專業信息可以完成高質量的模型構建，提高信息利用價值。基于這樣的前提，信息集成特性被凸顯。正是因為這一特征，應用BIM技術時，結構設計效果可以清晰、直觀，設計方案相對合理、完善，工程結構穩定性理想[3]。在模型數據庫中，多個三維立體模型被囊括其中，其所包含的要素較多，涉及多個層面，例如：施工所需材料、結構尺寸等，在實際應用中，借助BIM技術，可以讓構件緊密聯系，確保結構設計合理。同時在數據庫（信息化）中，信息查詢速度被提升，同時BIM技術出現，讓傳統CAD技術優勢放大，多種應用路徑實現。

1.3.2 協同性特點

除了信息集成化特點外，BIM技術協同性特征同樣鮮明，采用BIM技術，可以實現全面化設計平臺的搭建，強化建筑設計的創新效果，以此作為前提，創建良好溝通平臺，實現和施工單位的有效溝通，加深與業主的交流，確保施工的順暢。BIM技術設計原則，強調對構件影響的高質量監測，依托專業類別的差異，借助BIM技術，可以看到團隊協作效率的合理、有效提升，確保設計期間規劃工作能夠高效率推行，將成本有效降低。

1.3.3設計工作的傳遞性

BIM技術應用，可以讓設計工作的傳遞性增強，在建筑設計環節，所有類型的信息價值都可以得到體現，能夠實現數據有效連接，讓核心數據關聯在一起，一起發揮作用。并且工作便利性大大加強，在技術人員修改某處設計后，不需完成對應圖紙的修改，因為BIM技術具有自動更新結構信息的功能，可以作出正確的調整。與此同時，通過仿真建模，可以模擬施工階段情況，建立模型后，對相關參數進行分析，對施工期間因素進行全面性、綜合性分析，確保整體時間設計有效節約，將設計工作效率提高。

2 BIM技術的應用分析

2.1控制設計動態

隨著BIM技術研究深入，相關領域的應用日益廣泛，特別是在建筑結構優化中，BIM技術地位特殊，具有極高應用價值。實踐證明，建筑工程活動任務量重，復雜且長期，屬于相對繁雜的過程，在實際施工中，需要依托施工計劃開展精細化的施工指導，確保施工的科學性和有效性。如果缺少周密的施工方案保障，建設質量無法達標，工期也會無限延長，直接經濟損失巨大，同時還會產生惡劣的社會負面影響。基于這樣的前提，在BIM技術實施期間，同時可以監控施工進度，發揮實時監控的理想化作用，組建建筑參數數據庫，確保功能的完善。在實際應用中，參數數據密切聯系，形成統一整體，其中一個參數變化，后期建筑情況就會受到影響，為了開展后期實踐活動，將設計的科學性穩步提升，必須要借助BIM技術的動態控制功能，保證工程按時完成。

2.2制作虛擬模型

BIM技術給人最直觀的印象就是三維模型搭建，想要發揮BIM技術優勢，現代信息化技術基礎一定要夯實，在此基礎上運用BIM技術，效果才更加理想。另外，搭配使用相關軟件，完成數據參數設定，合理借助計算機，完成高精度的模型建造，在整個實施階段，將自身設計數據全面、清晰掌握。借助該技術，完美展現建筑模型，將二維圖紙轉化，最終以三維的方式展現，并且進行模型演示。演示的目的，是希望對建筑物功能完成精細、周密的評估，進行全方位審核，保證結構設計質量。例如：在實際應用中，審核的重點可以放在建筑物平衡受力以及壓力承受等內容，以此來檢驗結構穩定性。實踐證明，該技術非常重要，具有極高應用價值，特別是當前建筑物構造形態相對復雜，個性化建筑備受青睞，作用突出，通過放大建筑物的肢解，可以保障計劃可靠性與可實施性[4]。另外，在現實的三維建模中，管道安裝同樣可以得到優化，確保機電安裝質量，實現建筑水平大跨度提升，發揮布局的合理性，以此來突出細節技術操作的優勢，從源頭避免技術性問題形成，消除建筑結構潛藏風險。最后，在造型模擬中，借助BIM技術，設計者可以直觀、全面掌握建筑物損害實際情況，例如：地震、泥石流中產生碰撞的承受能力，這些參數原本無法通過平面設計圖紙展現，而現在BIM技術的出現，扭轉了這一局面，對建筑物的性能持續、穩步優化作用很大。

2.3強化可視化效果

通過BIM技術，建筑結構可視化效果得到強化，在實際設計環節，三維立體模型發揮出較大作用，借助該模型，可以對建筑構件進行綜合性展示，全面了解構件性能，同時讓呈現出來的形象清晰、直觀。結合以往經驗可知，在傳統建筑設計階段，技術人員想要優化建筑結構，都是通過CAD技術實現，完成對圖紙的繪制，在此基礎上，完成設計思想的表達。實踐證明，這種方法單一化特點鮮明，在實際應用中，傳遞和表達容易出現偏差，實際應用中，很大部分構建信息完整性受損，得不到有效展示，導致設計效果弱化，施工質量無法保障。現實生活中，通過對BIM技術全方位應用，能夠搭建三維模型，以此作為前提，完成建筑功能分析，完整計算建筑面積，為后續高效率施工提供保障。結合建筑結構設計現狀來看，針對大型建筑結構來說，在設計階段，為了保證設計合理，需要對具體尺寸（建筑結構的）開展綜合性考察，只有這樣才能保證建筑結構設計精準，但以往的工作，耗時費力。利用BIM技術，可以實現技術難關的成功攻克，將建筑結構有效信息更加全面有效呈現到設計人員眼前。同時借助BIM技術，結構設計缺陷可以精準定位，確保設計整體質量提升，得到有效、充分保障。

2.4 在結構參數設計方向的應用

通過前文中對BIM技術應用特征的介紹可知，BIM技術協同性和傳遞性特征鮮明。在建筑結構設計中，相關模型參數屬于基礎性數據，涉及信息較多，并且信息間聯系緊密。建筑設計人員在結構優化環節，需要將信息整合，搭建完整的結構體系。值得注意的是，BIM技術想要發揮作用，需要定期全面更新，確保設計整體需求得以體現和滿足。在現實應用中，利用BIM技術，可以讓設計信息傳輸質量提高，確保理想的傳輸效率，同時強化信息應用效果，將設計整體質量提高的基礎上，在安全性方面得到較大裨益[5]。就目前應用現狀看，基于數字化領域的溫床，建筑設計工作推行將會更加順暢和高效。

2.5 鋼工程建模的應用

結合現實情況可知，在鋼工程建模中BIM技術的優勢更加凸顯，受到廣泛青睞。鋼工程建模，涉及層面較廣，實施難度大，屬于建筑工程設計比較難的板塊，同時也是設計重點。通過研究發現，想要攻克鋼結構建模的技術瓶頸，就要在構件連接效果方面下功夫，提升構件連接質量。當前鋼結構中，比較重要的連接內容包括梁與梁的連接，這是連接設計的重點，除此之外，還有梁柱的連接等。在現實工作中，對連接進行設計時，需要參照梁的實際高度，以此作為依托和構件的基本參數，通過合理設計，實現連接構件參數化，這樣的方法，可以讓構建工程量壓縮，得到有效降低，控制成本的同時，構件連接效率也得到了提升。現實應用中，通過BIM技術高效率布置一類加強件，搭配軟件繪圖完成圖形模樣描繪，確保施工期間參考數據精準。

2.6可持續設計

在當前形勢下，可持續的發展理念已經實現了和建筑結構設計的融合，屬于社會發展趨勢，被公眾認可和提倡。基于這樣的前提，在結構設計優化中，需要站在可持續的角度看待全局問題，從實際出發，將設計工作精準、高效完成。例如：借助各種設備軟件，完成地理環境數據的精準化采集，并對采集結果綜合分析，分析內容包括地質構造以及實際巖石分布等多項內容，同時還可以兼顧光照強度、時間等，為建筑結構的持續平穩助力。

2.7在綠色設計中的應用

除了可持續理念外，環保理念同樣重要。隨著綠色設計推廣，建筑設計活動要求更高，在設計中，要融入低碳消費的理念，增加綠色設計的難度，確保設計的精準、可行。需要注意的是，設計環節中，由于影響因素眾多，想要達成設計目標，BIM技術必不可少。同時要對建筑物的結構環保性與節能性全方位研究，加強建筑物采光設計，合理優化通風、日照等條件，在實施階段，要結合舒適度的數據，站在最佳體驗感的角度，完成建筑結構優化。例如：在屋頂設計中，保溫、隔熱效果理想的材料是首選，需要充分利用保溫技術，在冬季維持較高溫度，避免室內熱量流失;在夏季高效率隔離外界熱度，實現冬暖夏涼。基于BIM技術，建筑物功能會相對完善，設計更加面面俱到，減少對設備的依賴，減少風扇、空調在現實生活中的使用，實現節約資源的目標，保障綠色生活的品質。總而言之，綠色設計意義重大，屬于未來發展趨勢，有了BIM技術的輔助，這方面的研究會取得重大進展，實現保護自然環境的理想化目標。

3 BIM技術難點分析

通過前文的應用分析可以知道BIM技術想要高質量應用，需要攻克一些技術難點，研究發現，BIM技術應用時，核心設計方式單一，通常是把建筑模型搭建完成，并向軟件進行傳輸，在此基礎上，分析和計算模型，借助精準分析全方位呈現設計信息。與此同時，在BIM實際應用中，可以更新施工圖，做到設計及時變更，從而保證施工質量，并以此作為前提，對建筑模型逐步完善。在現實應用中，BIM技術核心理念相對成熟，與基本設計思維方向一致，主要內容是實現結構設計的優化，將其與施工圖聯系起來，找到兩者有效融合點，多角度提升設計品質。基于這樣的前提，需要對BIM基本模型的應用價值，以及在設計階段的應用程度進行綜合性考察，確保空間設計可行性與模型搭建的真實性，為后續施工奠定基礎。在結構設計期間，為了保證設計質量，設計人員要強化意識，重視結構安全性方面的需求，把握設計重要環節，將設計質量提升。與此同時，建筑材料設計要細致、周密，將荷載、物理力學等多方面因素考慮其中，同時合理看待模型設計期間所遭遇的復雜性特點。結合現實經驗可知，BIM模型獨立性特點鮮明，想要發揮作用，需要參考結構模型，將其與圖紙高度融合，只有這樣，才能確保設計方案可行。但由于構建情況復雜，結構模型分析期間，為了防止數據丟失，需要靈活運用BIM技術，挖掘出BIM技術的價值，通過結構模型的對接，對結構方案優化進行指導。

結論：綜上所述，在經濟的推動下，城市建筑活動頻繁，建筑形態相對復雜，高層建筑成為主流，建筑安全事故概率較以往相比出現了較大的波動。基于這樣的背景，BIM技術應用具有一定前瞻性，通過三維建模，讓建筑結構立體呈現，不僅可以實現精細化設計，讓建筑功能趨于完善，還可以讓故障缺陷清晰、直觀呈現在眼前，保證好設計工作質量，將信息共享率顯著提升，增加設計方案可行性以及可實施性，將綠色可持續的健康、積極理念全面落實。

參考文獻：

[1]康建.淺析BIM技術在建筑結構設計中的應用[J].江西建材，2021（02）：32+34.

[2]李一鳴.BIM技術在現代建筑結構設計中的應用分析[J].住宅與房地產，2021（06）：117-118.

[3]尹斐，謝志英.BIM技術在建筑工程設計中的應用優勢[J].四川建材，2021，47（02）：25-26+53.

[4]肖人鵬.淺析BIM技術在建筑工程設計中的應用優勢[J].居業，2020（10）：48-49.

[5]李曉音.BIM技術在建筑工程結構設計中的應用研究[J].科技創新與應用，2020（26）：91-92.

作者簡介：

張成燃（1998.08-），男，漢族，湖北天門人，武漢輕工大學，研究方向：建筑工程。

（武漢輕工大學，湖北 武漢 431700）