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摘要：建筑设计领域2D向3D的升级将成为设计的必然趋势，BIM技术作为先进的建筑设计技术优势明显，建筑信息模型的理念以及该技术在国内还处于探索阶段，为了进一步推进在建设设计阶段深入采用BIM技术，提高在实践方面的成效，本文将具体分析基于BIM技术的建筑结构设计，以期带来有价值的参考。
关键词：建筑结构；BIM技术；设计；应用
前言
建筑企业要对项目建设进行合理化、科学化、经济化设计，以达到开源节流的效果，在实践中，建筑企业就建筑的安全性与经济性进行双重考虑，BIM技术能够将建筑整体设计，提高建筑的安全性并节约不必要的支出，是企业现代化项目开发的必然选择。随着BIM技术的发展，基于BIM技术的多专业协同工作模式是未来行业的发展趋势，这种形式不仅服务了设计师团队，也提高了工程项目的效率，发展BIM技术下的建筑工程设计，对提升建筑行业项目质量有着深远影响。
1 BIM技术概述
1.1 简介
BIM（BuildingInformationModeling，建筑信息模型）是一种工程数据模型，这种基于三维数字技术的模型可以将建筑工程项目各相关信息汇成一体。美国学者率先提出建筑信息模型概念，其主要是通过数字模型来设计、施工、运营并维护项目，提升建筑领域数字化与信息化水平。如果将AutoCAD技术研发与应用当成建筑设计领域内的第一次革命（计算机绘图取代人工绘图），BIM技术则是这一领域内的二次革命，因为该技术实质上是将建筑绘图从传统的多专业各种独立、分步骤绘图向计算机信息技术（多专业共同绘图）转变。也就是说，BIM技术实质上是某种全新型信息化管理技术，通常应用于工程项目管理。
美国作为率先发展BIM技术的国家，在十几年来美国300强建筑企业中有超过80%的企业应用BIM技术。我国工程建筑行业于2003年正式引进BIM技术，在全国建筑设计院、大中企业进行引进与研究发展。
1.2 BIM技术主要特征
BIM技术主要是通过构建数字化模型实现对建筑工程设计、施工、管理的一种先进技术，其主要特征包括3个方面，即信息集成化、信息传递性以及协同设计。
（1）信息集成化：其主要包括设计过程的集成化与设计信息的集成化。
（2）信息传递性：该特性是BIM技术的独有特点之一。也即是说，当修改程序中的单个数据后，BIM系统自带的自动修复功能将会发生作用，将修改信息传递至相应的图元。
（3）协同设计：BIM技术充分发挥了设计、施工、管理之间的纽带作用，并在这一过程中帮助工程的顺利实施提供详尽的数据支撑，使工程建设更加趋于科学化、规范化。
2 BIM技术应用于建筑结构设计中
2.1 辅助项目策划方案
在建筑结构设计中，要求建筑本身对其周边环境进行呼应，并且建筑设计需要依据场地自然地理条件，依据条件制定相应施工设计措施。在传统的项目管理中，由于缺乏对场地自然水文地理条件的认识，相关资料无法与设计文件相统一。而在BIM项目中可以使用BIM对场所周边进行资料收集，充分利用地理信息系统（GIS）对施工场地进行数据处理，并进行三维立体模拟，设计策划前期项目方案可以综合考虑自然条件，有利于项目的落地，并获得最佳的场地建筑布局。
2.2 建模及分析
建模是建筑结构设计主要内容，设计师根据基本信息，确立各项结构参数，构建虚拟的建筑结构样机，空间三维形态呈现精确的空间关系和数据，与其他3D建模不同，BIM建模根据模型自动协调更改相应的信息。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆设计师根据IFC标准，将建筑结构模型进行基本构件的划分比如梁、柱、板、墙、梯等；进而对构件实体进行包括几何、维度、材料、力学属性定义，例如墙体是否由外墙装饰面、隔热材料、内墙、结构层等几层构成；然后通过逻辑结构对模型体系进行对应关系的有效关联，最终实现对结构实体的定义。
建模之后结合实际情景，基于三维可视化进行各类分析：空间分析、结构分析、效果图分析，环境影响分析等。比如完成基础建模后对建筑进行光照分析，及时发现问题，调整结构间距参数，改善光照资源，比如建筑立面外窗与结构圈梁出现空间交错的情况，无法开启及使用，设计协调后及时处理；结构梁柱、连接件、孔洞预留等合理定位模拟，可靠的细节调整保证设计连续性。
2.3 自动出图
BIM技术自动生成和更新施工图纸，相比于传统的二维图纸具有明显的立体感和层次性，可视化帮助施工员更加深刻的理解图纸传递的结构信息及建造理念。小范围细节结构图纸在模型放大后，展现带有光特色的构件之间的层次位置图。
2.4 建筑结构参数设计
在使用BIM建筑结构设计模型的过程中，会产生数据库，其中涵盖全部的设计数据信息，而且在BIM模型中，所有的设计数据信息之间都有一定的联系，是统一的整体，不同专业的工作人员都可以针对模型的不足之处进行合理的修改，相关人员还可以通过分析建筑模型中的数据信息对建筑结构的形体进行合理的构建。使用BIM技术，还可以保证建筑结构的设计工作更加符合标准、更加可靠，使建筑设计朝着数字化的方向发展。
2.5 衔接方案深化与施工
建筑设计方案，一般包括两个部分，包括方案设计部分与方案深化即施工图设计部分。其中方案深化部分是在初步设计之后，建筑设计确定下来后进行施工前的各项准备工作，通过详细的施工图的绘制，对施工情况进行有计划的安排。由于项目施工具有极大的复杂性和不确定性，因此要求在方案深化阶段需要对施工情况进行详尽的描绘，这对相关技术工作人员也提出很大的挑战，在传统的二维展现方式中，很多技术难点很难通过二维图纸表现出来，同时很多施工难点，在图纸也难以发现。因此图纸缺乏对施工的预见性。利用BIM技术手段可以建立技术平台，协调建筑设计、结构设计、建筑水暖电设计等个专业协同工作，总建筑负责人对整个项目有全面地把控，而各部分技术人员对各自专业有计划和安排，避免各专业冲突，提高各专业协调性，促进方案深化与施工的衔接。
2.6 建筑工程空间位置碰撞检查
传统的建筑结构设计中，对钢筋预埋件等小构件并没有给予足够的重视，常常在后期施工中由于设计方案不达标而导致钢筋、预埋件之间难以良好地施工，最终对建筑工程结构整体质量以及施工进度、造价等造成不良影响。而BIM技术的应用能够通过碰撞检查模拟施工过程，发现后期施工中存在的问题，进而在设计阶段进行调整，避免施工中出现空间碰撞问题。同时，通过BIM技术的碰撞检查功能还能够提前做好和业主、设计单位等各方的联系，及时做好变更处理，减少返工等问题，提高工程的施工进度和质量。
2.7 建筑信息的分析与统计
计算机的优点在于可以对建筑的各项数据信息进行分析与比较，改变以往建筑设计中偏重感性认识缺乏理性分析的问题。通过数据的分析与统计，可以不断地进行方案的优化与调整。在BIM信息模型中涵盖着大量的建筑数据，通过分析可以对建筑结构、建筑各构件、建筑施工量等各方面数据进行分析与比较，通过对项目理性的认识，确定最优的建筑设计方案，为后续的施工提供基础，保障项目质量与投资收益达到平衡。
结语：综上所述，BIM技术作为一种将建筑进行集成的技术，其应用加大了建筑结构设计之间的关联性与互动性，提升了建筑设计工作的配合程度，对于工作效率的提升，工程成本的节约起到了积极作用，为建筑工程企业现代化转型提供了巨大的助力。
参考文献：
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[2]李畅.基于BIM技术的建筑工程协同设计模式研究[J].建筑与文化,2019(02):168-169.
[3]王华阳.试论BIM技术在建筑工程设计中的应用策略[J].四川水泥，2018（11）：126+143.
论文作者:赵彦芬
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/8/29
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