摘要：传统的建设工程设计领域目前存在各专业设计信息交流不畅、施工过程中协调性差、整体性不强等问题，解决这些问题须实现各专业协同设计、施工一体化，建筑信息模型( 简称BIM) 便是这样一个提供协同设计、提高设计效率的得力工具平台，能有效提高建筑设计周期、设计效率和设计品质。本文首先介绍了BIM技术及其对现有建筑设计行业的影响，然后分析BIM在建筑设计中的应用，最后提出了BIM的发展展望。
关键词：BIM；建筑设计；结构设计
1、BIM技术概述
1.1BIM技术含义
BIM（Building Information Model，建筑信息模型）技术，核心是通过在计算机中建立虚拟的建筑工程三维模型，同时利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（例如空间、运动行为）的状态信息。借助这个富含建筑工程信息的三维模型，建筑工程的信息集成化程度大大提高，不仅可以用于建筑设计，还可以用于结构设计、设备管理、工程量统计、成本计算、物业管理等，可以在整个建筑业中发挥作用，管理建筑生命周期的全部信息。
1.2BIM的特点
①可视化：可视化即“所见所得”的形式，对于建筑行业来说，可视化的真正运用在建筑业的作用是非常大的，在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以，可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。
②协调性：这个方面是建筑业中的重点内容，不管是施工单位还是业主及设计单位，无不在做着协调及相配合的工作。BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。
③模拟性：模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。
④优化性：事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。
⑤可出图性：BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主构出图纸。
2、BIM技术对现有建筑设计行业的影响
通过多个项目的BIM技术应用实践，对比传统的建筑设计方法，我们发现，BIM技术颠覆了基于图纸和二维空间的设计思维模式，以创新性的三维建模技术将设计方案更加直观、更加全面地展现出来。仅就目前已有的实践成果就足以表明，BIM技术对比传统二维设计的优势非常明显，对现有建筑设计行业的影响主要集中在以下几个方面：
2.1 设计深度显著加深
传统的二维设计表达形式下，设计空间模型构建在设计师头脑中构成，设计成果通过图纸、文字说明、图集、常规做法组合来表达传递，图纸内容只是其中一个组成部分，属于有限表达，设计成果的阅读、验收，常常依赖后续参与人员的知识体系和对设计师思维的理解。在BIM设计模式下，即得即见，要求设计师完全、详细描述设计思维和成果，模型几乎是设计的全部，这种方式虽然大大减少了后期设计成果应用的技术门槛，却加大了设计师的设计和制作设计成果的工作量，设计深度显著加深。
2.2 设计评价便捷直观
在BIM模式下，设计质量直观可视，借助软件碰撞检测功能、模拟分析功能，能够更直观地进行设计优化和评估。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以常用的碰撞检测功能为例，其不仅可以对机电管线进行碰撞检测，还可以对建筑和结构、建筑和门窗、建筑和幕墙、建筑和装饰装修等全面进行碰撞检测，优化设计成果。
同时，借助一些模拟软件，在设计阶段，BIM就可以对设计成果做模拟验证，如节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；还可以在设计阶段进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），从而进行施工预控；还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而实现成本控制。通过模拟，能够更加精确地对设计成果进行分析、评价，确保降耗、提高使用舒适度，提高项目控制能力。
3、BIM 技术在建筑结构设计中的具体应用方式
3.1 应用于建筑结构与场地分析
建筑结构设计的合理与否并不仅仅体现于建筑工程本身， 还与建筑工程所处的场地有着密切联系， 场地的地质环境、 水文状况等都会给建筑结构的设计产生诸多方面的影响。而通过 BIM 技术与地理信息系统的结合，可以对建筑工程的场地进行全面模拟，并在模拟的环境中拟建建筑工程的模型，这样就可以对建筑场地的特点、条件等作出全方位的分析，选择最佳的建筑物建设地点， 使建筑结构与其所处的场地适应性达到最佳， 从而保证建筑结构设计的合理性。
3.2应用于建筑结构性能分析
建筑结构设计并不是对建筑各个部分简单的排列，还需要使各个部分有机组合起来，形成一个彼此支撑的整体，确保整个建筑结构的抗震性、牢固性等达到相应标准，这就需要对建筑结构的性能进行分析。在传统的建筑结构性能分析中，需要花费大量的人力、时间，利用各种计算公式来完成这个分析过程，且分析的结果比较容易存在误差，给建筑结构性能的可靠造成影响。而在BIM技术中，可以设计相应的性能分析软件，将BIM模型的相关数据导入软件之中，就可以快速、准确地完成整个分析过程，并根据分析的结果来发现和改正设计中存在的不足，提高建筑结构设计质量。
3.3应用于钢结构的建模
在现阶段，随着建筑工程的不断发展，大跨度、大空间成为建筑工程发展的重要趋势，钢结构的应用也越来越加广泛，在钢结构建筑物中，由于钢结构是通过梁柱连接来实现的，在连接方式上，有梁梁刚接、梁梁铰接等多种，结构的链接和加强件布置十分繁多，给建筑钢结构的设计带来了难度。利用BIM技术，可以通过对钢结构梁高度的计算，对所有连接件进行专门的设计，并连接件进行参数化处理，应用BIM技术的参数共享功能，即可以完成对钢结构中螺栓等连接件数量和间距的控制，在需要构建新连接件时，设计人员只需要调整相应的参数即可完成；对于加强件，设计人员可以通过BIM技术绘制出相应的大样图，在钢结构施工中，技术人员只需要参考相应的设计位置，就可以确定加强件的部位，避免了钢结构中薄弱环节的存在。因此，在建筑钢结构设计中应用BIM技术，可以确保连接件和加强件位置的准确，保证钢结构连接的牢固、可靠，确保钢结构设计的质量和水平。
4、BIM技术的发展前景展望
建筑设计领域目前对BIM技术的应用还处于推广尝试阶段，但BIM设计相关理念正逐步为建筑行业所熟悉，目前一些规模较大的设计院以及参与国际设计项目的设计单位均先后投入了BIM相关设计中，并取得了一定的成功经验。虽然BIM技术的应用目前还存在硬件、软件投入大，BIM软件库不足等客观问题，但随着BIM理念的不断深化与发展，其在建筑设计领域中的应用势必会更加确切与有效，为建筑领域的协同设计、优化设计、信息集成提供更加广阔的发展空间与支持。
5、结语
本文主要是对结构BIM设计方法展开的分析探讨，对影响结构BIM推广中的效率问题与相关的工作流程进行分析探讨，通过本文的研究可以很大幅度上扫清结构专业运用BIM的技术障碍。
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论文作者:郭永旺
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/12
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