BIM技术在建筑结构设计中的应用
摘 要： 在社会飞速发展的背景下，BIM技术进入人们的视野，并逐渐被应用到各行各业中，在建筑行业中的应用水平也不断成熟，尤其体现在对建筑结构设计阶段的优化改造，对于提升建筑结构设计质量具有关键作用。对BIM技术和建筑结构设计的结合进行推动，是当前我国建筑行业不断发展的需要。文章在探讨BIM技术在建筑结构设计中的应用时，将重点放在建筑结构设计中BIM技术的功能要点以及BIM技术在建筑结构设计中的应用，最后分析了BIM技术在未来建筑结构设计中的应用趋势。
关键词： BIM技术；建筑结构设计；BIM应用
建筑行业是我国发展较为迅速的行业之一，在国家经济发展中起到重要的推动作用，越来越多的人开始关注建筑行业的发展以及建筑结构设计技术的优化。再加上当前信息技术社会特征明显，BIM 技术的出现更为建筑结构设计行为注入了诸多活力，有利于提高建筑结构设计水平。当前建筑行业在发展时，更加重视设计工作，也更加重视提高设计行为的质量，因此，将 BIM 技术和建筑结构设计高效结合起来已经成为建筑行业发展的重点。
1 建筑结构设计中 BIM 技术的功能要点
1.1 全专业一体化的设计功能
BIM 技术最基本的功能是建立直观的建筑、结构、设备等全专业的三维几何模型。各专业设计人员可通过服务器或中心设计文件，在同一平台上分别建立可组合的单专业模型，满足了建筑、结构、设备等专业既相互独立又互为整体的需求。设计过程中，通过组合后的全专业模型，各专业设计人员可更高效地进行沟通和协调，提前发现各专业设计中的错、漏、碰、缺等问题，优化设计图纸，减少后续的设计变更。
1.2 信息化的数据处理功能
BIM 技术是一种内涵丰富的信息技术，在建立了全专业的三维几何模型的基础上，BIM 技术能够将项目信息、技术参数及各类构件的属性等信息一一对应地录入到 BIM 模型当中。
通过录入相关数据信息的 BIM 模型，能够实现模型与数据的同步化管理和共享，避免数据信息在传递过程中出现错漏或不一致的情况。同时，如工程量之类的 BIM 数据能随模型的调整而自动调整和统计，可有效缩短各专业设计人员数据统计的时间，从而提高设计人员的工作效率。此外，通过软件间数据互导，可实现信息的无缝对接，如装配式构件的数据，能直接导入工厂的计算机，由计算机提取构件的相关数据直接用于生产加工，避免人为录入出错的可能性。
1.3 三维可视化功能
构件的三维可视化对建筑结构设计具有一定的作用，传统的二维平面设计时，经常会出现车道梁布置影响车道下方车位使用或建筑结构节点设计不统一等情况。通过 BIM 三维可视化功能，组合各专业模型后，设计人员可通过模型直观地发现此类问题。另外，通过 BIM 三维模型与建设单位沟通的时候，可以直观地指出问题所在，避免部分非专业人员对设计人员的设计意图产生误解而导致沟通无法进行。从而，加快了建设单位对建筑结构设计方案做出决定，减少不必要的时间浪费。
2 BIM 技术在建筑结构设计中的具体应用
2.1 节点设计优化、提高施工图质量
在传统的建筑工程施工过程中，常发生建筑专业施工图与结构专业施工图不一致或冲突、建筑结构构件与设备管线冲突、设备管线与设备管线冲突等问题，为解决此类问题，施工现场常常需要组织各单位和各专业班组的专业协调会商议解决方案，因而导致了工期的延误，造成经济损失。究其原因，主要是因为传统的二维图纸设计时，各专业设计人员之间均为单专业设计，且受跨专业知识所限，容易忽略部份节点与其他专业配合的综合考虑。如今，在设计阶段，各专业设计人员分别建立建筑、结构、设备等单专业的三维模型，并通过 BIM 相关软件的组合和碰撞检查功能，可提前发现各自专业与其他专业之间存在的错、漏、碰、缺等问题（如 ：门洞位置出现结构楼梯柱、通风管道与结构梁冲突等）。通过各专业设计方案对不合理部位的协同调整，可在设计阶段大大地减少上述类似问题的出现，从而提高施工图纸的质量，也为后续确保现场施工顺利完成打下了良好的基础。
2.2 BIM 与装配式建筑的深度融合
建筑行业是我国发展较为迅速的行业之一，根据国务院办公厅印发的《关于大力发展装配式建筑的指导意见》（国办发〔2016〕71 号），发展装配式建筑是建造方式的重大变革。装配式建筑设计的重要环节是建筑结构构件的拆分设计，需要精准的三维设计技术配合，而 BIM 技术侧刚好是建筑工程中三维设计的不二之选。由于推进 BIM 与装配式建筑的深度融合是进一步提升建筑业信息化水平的重要手段，因此要加强对装配式建筑结构设计中 BIM 的应用研究。装配式建筑结构设计中需要注意的是，建筑结构构件的拆分与连接、结构构件的钢筋排布、构件的吊装顺序等。装配式建筑结构设计过程中，BIM 的应用主要是精准地确定构件的拆分形式和数量，确保项目的构件不会出现错、漏、碰、缺的情况 ；在设计阶段控制和统一同类构件的规格和尺寸，最大限度地减少同类构件的模具种类，降低项目造价 ；合理细化各构件连接部位的钢筋排布定位，避免构件吊装施工时出现因节点位置钢筋定位冲突而导致无法安装的情况 ；提前模拟装配式构件的吊装施工顺序，优化构件拆分设计的合理性和可行性。
2.3 综合提高各专业设计方案的合理性
在经济飞速发展的当下，建筑设计方案、结构布置方案、设备综合管网布置方案已经成为当代影响建筑经济性的重要因素。设计阶段，应用 BIM 技术可进一步提高以上各专业设计方案的合理性。如某工程在设计阶段，结合 BIM 技术对设备管线进行排布及调整，调整过程中发现设备房附近的部分区域管线非常密集，严重影响了该区域的净高和使用功能，经协商后，由建筑方案对设备房位置进行调整。结果设备房位置更换并经过进一步管线合理调整后，发现地下室最少净高比建设单位设计任务书中要求的最少净高还高出 100mm，而且大型管线的用量也减少了一小部分，虽然最终该项目的地下室没有做层高降低的调整，但如果考虑调整的话，或多或少也能降低整体的造价。可见 BIM 应用对建筑设计方案、结构布置方案、设备综合管网布置方案优化的重要性。
3 建筑结构设计中 BIM 技术的应用趋势
3.1 建设单位需求
随着建筑行业的快速发展和建设单位的要求日益提高，BIM 技术在设计阶段的应用将成为建设单位的基本需求。据笔者了解，目前国内各大知名房地产开发公司在经过项目试点使用BIM技术后，已经成立或正在筹备建立各自的BIM技术部门，培养BIM技术专业人才，专门在设计阶段对设计图纸进行把控。
据此分析，BIM 技术在设计阶段的应用确实能够为建设单位带来效益。其效益主要体现在各专业方案优化、减少施工过程中的设计变更、降低项目造价等。由此可见，在未来的建筑行为中，BIM 技术在建筑结构设计中的应用将必定成为建设单位的基本需求。
3.2 施工单位需求
随着建造方式的重大变革和建造技术的更新换代，BIM 技术在设计阶段的应用将成为施工单位的基本需求。由于国家对装配式建筑的大力推展及建造技术的更新换代，传统的木模板施工正逐步减少，取而代之的是构件吊装和铝模施工的建造技术，而革新的建造方式和建造技术均需要做到标准化、高精度施工。在高标准的施工要求下，仅凭传统的二维图纸和三维空间想象力已经不足以完成建造要求了，此时必须应用能够处理大量数据的和可以进行施工模拟的 BIM 技术协助施工单位顺利完成施工。据此分析，BIM 技术在设计阶段的应用确实能够为施工单位带来效益。其效益主要体现在优化各节点设计为施工提供便利、三维直观交底避免工人的操作失误而导致工期延误和经济损失等。由此可见，在未来的建造行为中，BIM 技术在建筑结构设计中的应用将逐步成为施工单位的基本需求。
4 结语
从近年来国家政策、建设单位的需求和施工单位的需求可知，在建筑结构设计中应用 BIM 技术将变成设计单位的标配技能。主要原因是设计阶段应用 BIM 技能确实能够为各单位带来更高的经济效益。为适应新时代的步伐，设计人员应对BIM 技术加深研究，并积极地将 BIM 技术应用到实际的建筑结构设计中去，充分利用 BIM 技术进行建筑结构设计的优化，提高各专业设计方案的合理性，减少图纸中的错、漏、碰、缺等问题，从而实现建筑整体的造价控制和进度控制。
参考文献 ：
[1] 刘迎.BIM技术应用于绿色建筑设计的研究[J].科技风,2018(06).
[2] 李泳波.关于BIM建筑结构设计过程的研究与实现[J].智能建筑与智慧城市,2018(02).
[3] 汪金喜.BIM技术在建筑设计管理模式中的应用初探[J].建筑设计管理,2018,35(02).
[4] 罗淑平,许桂芳.BIM技术在建筑设计及施工过程中的应用[J].价值工程,2018,37(03).
[5] 国务院办公厅.关于大力发展装配式建筑的指导意见[S].国办发〔2016〕71号.
