BIM技术在建筑结构设计中的应用

王彩云

摘 要：建筑信息模型被广泛应用于建筑领域之后，结构设计的方式以及理念等均出现改变。在结构设计方面，为了保证施工活动能够有序开展，应该有效管控相关因素，保证建筑结构更加合理、科学。本文结合S工程实例，提出建筑信息模型的应用策略，同时提出几点保障措施。

关键词：建筑结构;BIM技术;应用策略

中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）01-0120-03

Abstract： After the building information model is widely used in the field of architecture， the way and concept of structural design have changed. In terms of structural design， in order to ensure the orderly development of construction activities， we should effectively control the relevant factors to ensure that the building structure is more reasonable and scientific. In this paper， combined with the s project example， the application strategy of building information model was put forward， and several safeguard measures were put forward.

Keywords： building structure;building information modeling;application strategy

当前，在我国建筑领域不断发展过程中，BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术的应用范围更加广泛。建筑信息模型作为一种新的生产范式和信息化的具体应用形态，正成为建筑业改革创新的一项重要驱动力，对建筑行业稳定发展具有重大意义。同时，传统二维平面结构设计难以保证工程建设需求得到充分满足，而BIM技术的3D设计理念与模式则可以充分提高设计效果，有效提高数据库的丰富性，提高建筑信息的准确性与详细性[1]。因此，将BIM技术应用于建筑结构设计中尤为必要。

1 BIM技术介绍

BIM是Building Information Modeling的简称，指建筑信息模型，还可以将其称为建筑信息模拟。这一技术将丰富的信息资源作为基础，针对具体的建筑对象构建模型，实施模拟分析，增强分析结果与实际情况的吻合度，为建筑工程设计和决策制定提供依据。随着计算机技术的不断发展与创新，可以通过计算机应用程序直接解释建筑或建筑工程信息模型，形成智能化分析系统。BIM技术主要具有以下几方面特点。其一，BIM技术可以应用到建筑设计环节，为建筑设计提供有效的依据。除此以外，BIM技术还可以应用于其他环节，为建筑工程整个生命周期的相关工作提供服务。其二，在使用BIM技术开展建筑设计时，具有明显的数字化特征，可以使用数值模式表示一些现象、目标和环境。其三，BIM技术具有强大的数据库作为支撑，且数据库“成长能力”较强，能不断进行数据更新，提升服务能力。其四，BIM技术协调能力较强，建筑工程相关方可以借助这一技术实现信息共享，并基于这一技术合理进行工作筹划和分配。

2 BIM技术在建筑结构设计中的应用策略

本文以实例为基础，结合BIM技术的特点，合理制定应用策略，体现理论与实践的结合，强化应用策略的可行性和实用性。

2.1 工程概况

S工程建筑面积设计为4 136 m2。开展建筑物设计工作时，要求耐火等级达到2级标准。S工程地上部分为8层，地下部分为2层，选择钢筋砼框架结构作为主要结构形式，使用期限设计为50年。设计抗震设防烈度过程中，保证在7度以上。

2.2 BIM技术应用流程

第一，详细地对工程施工环境进行调研，包括地质结构、现场环境、温湿度、降水情况、地下水位等，获取技术应用的基础资料。第二，详细了解工程实际情况，包括使用年限、荷载情况、施工线路、施工内容等，形成设计的基础资料，并输入BIM数据库。第三，使用BIM系统对项目实施分类统计，包括不同部分设计情况、建筑所需成本、技术难点等，为后续项目管理提供依据。第四，选择建模软件，开展建模工作，本文主要使用Revit软件。BIM技术的应用流程如图1所示。

2.3 BIM技术具体应用策略与实施

2.3.1 构建结构模型。S工程采用钢筋混凝土结构，结构的连接位置属于设计的重点。在使用BIM技术时，可以在所有连接部件设计之前，進行每个射线和列元素一般特性及参数的分析，并在完成每个部件的连接工作之后执行这些参数。除此以外，使用BIM技术进行建模时，系统可以对各种构件参数进行调整，并对零件和其他构件之间的距离实施自动更新，从而提升结构质量和设计效率。

在对案例工程进行建筑结构设计时，首先需要建立结构几何模型，与此同时，基于Revit软件构建结构分析模型，将节点处作为具体的连接位置，并实现自动连接。构建模型过程中应该充分考虑基本构建、结构板、结构柱、梁等因素。建立模型时，应该严格依照具体步骤开展：第一，合理选择样板文件;第二，和建筑BIM模型进行有效链接;第三，建立轴网，之后确定标高;第四，结合前三步的操作，科学确定样本文件，并且建立相关构件族;第五，科学设置砼梁与砼柱;第六，建立砼楼结构板;第七，认真检查模型，若发现不足或问题，要及时调整。完成建模工作之后，科学调整视图显示，即能够建立初步模板图。

对于建筑模型而言，应该科学设置标高，当需要对建筑模型相关部位进行修改时，需要准确定位标高，防止发生标高差问题。这主要是因为虽然软件中具有“族”功能，但其无法保证设计工作中各个要求均得到满足。因此，若在结构模型中构建异性构件，应该独立构建相关族文件，并以此为基础对构件族相关属性进行定义。将BIM技术应用于建筑结构设计过程中，随着工程数量不断增加，族库内容会更加丰富，进而不断完善。初始模型并不涵盖结构属性，应该将结构面板效能充分发挥出来，并添加相应属性和参数。通过项目浏览器即能获得平面图以及3D视图，并有效分析图中各个构件与部位的属性[2]。

2.3.2 分析建筑结构。在建筑物结构性能分析过程中，使用BIM技术可以对建筑物平面结构实施更有效、更稳定的设计，通过构造建筑物部分数字模型，保持其稳定性。除此以外，还可以利用BIM技术相关软件中的计算和分析功能，对建筑设计结构性能进行分析，从而使设计满足实际数据要求，并提供相应的数据，提升结构性能分析的效率和准确度。

对于建筑结构，设计人员应该高度重视其安全性，可通过Revit2016或是ETABS2013等软件对建筑結构进行分析。通过这两种软件，可以对数据通信展开双向链接，保证两个软件的数据可以实现互传操作。之后对这些数据进行科学计算，即能对结构安全性进行有效判断。在利用Revit2016软件开展结构模型分析工作时，可以自动生成数据。模型中构件基本上能根据定义实现转换，进而实现分析模型转变，主要表现形式是面与线。若是结构中一些构件无法展开转换，则对其进行简化处理，然而针对结构整体开展计算工作时，无须考虑不能转换的构件，只需要将荷载信息与分析模型相融合即可。

2.3.3 施工图设计。BIM技术应用于施工图设计中，能产生三维效果图，可以证明建筑物的三维影响，视觉效果强大，使工作人员更直观地对建筑物设计进行评估，且设计方案的结构必须始终在某些结构条件下更改，可以提升便捷性，节约人力、物力等方面的成本。除此以外，BIM技术可以通过信息技术提供相关的数字信息，明确建筑目的，设置关键指标，降低施工难度，减少施工错误发生率，提升施工质量。

开展施工图设计工作时，应该科学确定配筋参数。通过结构软件即能形成分析结构，通过这些结果能对砼构件配筋和相关阐述进行科学设计，同时借助形状字体，实现钢筋符号的表达[3]。钢筋符号输入以及输出如表1所示。

在S工程中，砼选择C30型号，徐变系数为2，容重为26 kN/m2，强度特征值为20.10。选择HRB335带肋钢筋设计柱与梁，选择HPB光面钢筋作为箍筋材料，若是需要调整配筋，则会对理论配筋与实际配筋进行准确计算。

开展图纸绘制工作时，应该进行共享参数创设，即通过Revit软件保证各个参建方能共享数据信息。通过Revit软件建立参数，文件格式选择.txt格式，若是需要通过Excel观看文件，仅仅需要对共享文件进行复制，同时选择.CSV作为文件后缀即能满足相关要求。

3 BIM技术应用的保障措施

3.1 重视数据储存和传输工作

使用BIM技术时，设计人员应该充分重视数据收集、处理等工作，另外，还应通过云计算、大数据及其他信息技术有效强化数据信息全面性与完整性，认真开展文档转换与数据传输工作，进而有效控制数据丢失问题。另外，应该不断强化核心数据的安全性，设计人员应该设置数据访问与使用权限，例如，对于高级设计师，应该赋予、更改与查询等权限，对于助理，赋予其查询、使用数据的能力。同时，开展工作人员培训工作时，应该加强BIM技术训练工作，不断提高设计人员工作严谨性[4]。

3.2 提高工作人员BIM技术应用能力

相关单位应认真开展工作人员培训工作，保证团队能力得到进一步加强。

第一，结合S工程中BIM技术实际应用情况，组织相关人员进行培训，促使其能深入了解BIM技术的应用方式，认真开展Revit、ETABS等技术学习以及训练工作，以有效强化工作人员技术操作水平。

第二，提升工作人员的紧急事件应对能力及监督水平，保证其能充分认识到监管工作的重要性，在工作中可以主动监督结构设计过程，同时借鉴国内实例与设计经验，制定紧急事件应对策略，防患于未然。

第三，组织工作人员定期开展技术研讨会，为其创造技术交流平台，进而有效提升工作人员的能力与水平。

3.3 处理BIM模型

首先，科学分析建筑性能与布局情况，合理确定BIM所需参数，同时优化参数。

其次，科学分析结构中相关参数的几何意义，保证参数和参照线及参照平面相互对应。

再次，科学分析不同阐述结构阐述的实际关系，保证阐述均能进行被动参数设置。

最后，运用设计软件，根据具体技术研究及处理结构分析中一些特殊情况，促使BIM技术和设计软件之间能进行充分衔接，认真部署下阶段的工作，为施工活动提供有效保障。

4 结语

相关企业在应用BIM技术开展结构设计工作的过程中，要重视数据储存和传输工作，提高工作人员BIM技术应用能力，有效处理BIM模型等，保证BIM技术应用效果。

参考文献：

[1]殷俊文，吴祯祯，李雨轩，等.BIM技术在白石山地质博物馆建筑结构设计中的应用[J].住宅与房地产，2020（21）：73-74.

[2]唐思风.BIM技术在建筑设计中的应用分析：评《建筑设计BIM应用》[J].电镀与精饰，2020（3）：51.

[3]王彪.分析地铁车站结构设计中BIM技术的应用[J].中国设备工程，2020（22）：175-176.

[4]王冠亚.BIM技术在建筑结构设计中的应用探究[J].中国建筑金属结构，2020（10）：64-65.