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摘要：随着科学的发展和社会的不断进步，高科技在人们的生产和生活的诸多领域中都可以得到更为广阔的应用。在建筑行业中，将 BIM 技术与建筑结构工程进行有效的融合，能够充分的保证建筑结构构件加工的质量和实际施工的效果，并且有效的提高了工程的施工效率，为整个建筑行业的发展创造了更大的便利。为此，相关的研究人员应该对此技术进行不断的优化和完善，进而更好地促进我国建筑市场的发展。
关键词：建筑结构；结构设计；BIM技术；应用
引言
BIM 技术取代传统建筑结构设计方式是建筑领域快速健康持续发展的趋势要求。BIM 技术集成建筑结构设计的全部信息，支持不同专业、不同部门之间进行数据共享，实现了协同工作，为建筑企业降低建筑成本，高效完成建筑工程项目提供很大帮助。但 BIM 技术在应用中还存在很多难点，这需要国家和企业协同共进，推动 BIM 技术的普及及运用，促进建筑设计行业稳健发展，实现经济效益和社会效益。
1BIM 技术的概述及在建筑结构设计中所发挥的功能
1.1概述
建筑信息模型是基于三维数字技术为核心的模型，它集聚了诸多的建筑项目信息而构建成的工程数据模型。其含义最早是出现在美国，应用数字化模型来对建筑项目进行设计、维护等一些建筑有关的管理过程，进行实现数字化与信息化的灵活运用。在建筑工程所属的范围中，若是开发 Auto CAD 技术并且对其进行利用，可以把它看作为是计算机绘图的首次革新，那么应用 BIM 技术，就是建筑绘图基于分步绘图逐步转变为多专业共同绘图的计算机信息技术，这就是建筑设计工程的第二次革新。依据具体的概述而言，BIM 技术的运用就是建筑项目管理中崭新的信息化管理技术。
1.2BIM 技术在建筑结构设计中所发挥的功能
BIM 即建筑信息模型，是以三维数字技术为基础，集成建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。这使得 BIM 技术具有多种特征，如信息集成、协同设计、工作传递等，将其科学合理的应用于建筑工程之中能够发挥多种功能。
1.2.1设计图纸可修改功能
在具体进行建筑工程建设的过程中，一旦出现设计图纸与工程实际不符的情况，在建筑工程数据模型的基础上对图纸稍加改动，BIM 技术的系统就会自动修改相关方面，获得准确的工程参数，保证后续工程施工作业能够科学化、合理化、规范化的展开。与此同时，设计人员修改图纸的时间及精力能够大大减少。从这一方面来说，BIM 技术修改设计图纸的功能。
1.2.2 设计数据信息化功能
基于信息技术而研究出来的 BIM 技术，其在具体应用的过程中还能得到信息技术的支持，这使得此项技术还具有设计数据信息化的功能。也就是将 BIM 技术有效的应用于建筑工程之中，可以利用此项技术及信息技术等先进技术来构建建筑工程的信息数据库，进而获得与建筑工程相关的信息，并且对信息予以整理、分析及存储，方便设计人员或者技术人员随时提取信息，依据信息来进行施工设计或施工问题分析，进而优化施工图纸，为后续规范化、标准化、合理化的施工作业创造条件。
1.2.3工程设计一体化功能
这里所说的工程设计一体化功能是对工程相关信息的获得及工程结构的评价。也就是将 BIM 技术有效的应用于建筑工程之中，能够依据建筑工程实际情况来获取相关信息进而构建建筑模型，在具体进行建筑工程设计的过程中，设计人员可以依据建筑模型提取与建筑工程设计相关的信息，如建筑外观、工程的光源等，进而按照设计要求及相关标准，能够科学合理的进行建筑设计，获得具有较高应用价值的设计方案。出于保证建筑工程有效应用的考虑，还可以基于设计方案来优化建筑模型，进而从建筑舒适性、建筑光源及建筑节能等几个方面评价建筑工程结构，确定其可行性。另外，BIM 技术还能够在建筑设计出图、设计计算、设计渲染等方面发挥作用，为提高建筑工程设计质量和效率创造条件。
2 BIM 技术的特性
2.1 信息集成
BIM 技术一个很大的特点是对于各个方面的信息进行整合，一方面是对整个设计过程方面的数据整理，另外一方面是对设计信息方面的整理。在数据建模工程中，我们必须把握住每一道工序都有其实践的可行性并且能够保证整个建模的有序进行。计算机主要是有三个维度，利用多个几何信息建立信息模型，我们无法忽视的是，在建筑结构中所使用的建筑材料，他们各个连接结构中的尺寸，以及建筑过程中所用的构件数量等等，这些需要在数据建模时奠定一定的基础，从过去传统的 CAD 制图，到现在逐渐使用的 BIM 技术，我们可以明显看到在设计上面的显著进步。
2.2 可传递的工作过程
在整个建模过程中，BIM 还有一个显著的特点就是他的数据可以相互传递相互统一。整个系统实现自动化的管理，当工作人员更改其中一项数据时，无需再更改其他数据，也无需更新新的处理图纸或者相关的链接，BIM 技术会通过传递的功能让受到影响的相关数据进行更改。这一项功能可以大大的降低了我们设计工作人员的负担，给我们的工作提高了效率的同时，也避免了一些不必要的错误。这也充分体现了 BIM 技术在建筑结构设计方面的优势。
2.3 相互合作
BIM 技术是一种新型的在设计模式方面的系统，它有效的统筹了在设计、施工、业主等单位之间的高效沟通，并且为他们提供了很多具体实际意义的数据信息。众所周知，三维模型的设置可以让我们在多个层次中来根据自己所需进行工作，而 BIM 技术利用自带的自动检测功能让多个对象相互沟通和相互影响，这样也充分的体现了协同合作协同设计的好处，这有利于我们的工作人员降低工程周期，并且还能提升整个设计的质量，大大提高了项目的投资报酬率。
3BIM 技术在建筑结构设计应用中存在的问题及难点
3.1 缺乏标准体系
虽然近年来 BIM 技术在我国建筑行业中得到了不错的应用效果，但若就深层次而言，在建筑结构设计中的应用还处于初级阶段。我国很多地区在应用 BIM 技术来开展建筑结构设计工作时均缺乏相应的标准体系，并且也不具备相应的设计规范。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，BIM 技术具有传递信息的功能，因此在今后的应用中也要注意跟设计软件相协调的相关规范标准体系。
3.2 应用成本较高
鉴于 BIM 技术的特殊性，其在应用过程中会产生较大的成本投入。如其需要相关单位购买相应的设备，并引进此方面技术，且该项技术的应用需要有相关人员的操持。而我国很多设计人员对此方面可谓一窍不通，若要使其能够应用 BIM 技术来开展工作，首先需要对其进行培训，培训的过程中也会造成过大的资金投入。设备在使用的过程中也要不断进行更新和升级，若出现故障还需要花费一定资金进行维修。
3.4 BIM 技术具体操作上难度大
建筑结构设计人员在使用 BIM 技术时要考虑建筑模型空间态上的真实性，同时要充分考虑模型自动生成的施工图纸的可实施性。因为BIM 系统的运作流程是将建筑结构设计模型发送到结构分析软件，结构分析软件通过内设算法再将建筑结构的设计信息反馈出来，这就要求设计人员深谙 BIM 技术的原理并能因时因地灵活运用。
3.5 BIM 技术需紧密结合实际施工条件
建筑信息模型本质上是集物理模型、建筑结构分析模型和施工设计图等的数据模型，不同建筑施工材料有其特有力学特征，其荷载、荷载组合及单元截面特性复杂多样，BIM 技术必须紧密结合实际施工条件才能保证物理模型与建筑结构分析模型的无缝对接。如果建筑构件的整体设计达不到相关规范或设计要求或建筑结构构件高度复杂，其在建筑施工过程中会导致施工困境的产生。
4BIM 技术在建筑结构设计中的应用
4.1 实现建筑结构设计的可视化
BIM 技术主要是依据三维模型技术演变而来的，也是当前建筑工程领域中的新兴技术，可以充分运用三维模型技术来将建筑构件展示给客户。在传统的建筑结构设计中都是主要依赖于 CAD 软件来完成制图的，运用传统的方法是很难将建筑结构的主体构造全面展示给用户的，因此 BIM 技术的出现在建筑结构设计初步阶段需要通过三维实体模型来建立建筑结构，从而使不是本行业的用户也可以直观的了解建筑构件信息和实际布局。在许多大型建筑项目结构规划中合理应用 BIM 技术，可以充分的对工程整体结构开展动态展示，者有利于用户对建筑结构的参数进行具体观察，进而帮助规划人员选择出最佳设计方案。
4.2在建筑结构参数设计中的应用
在建筑结构模型中存在一个包括所有设计数据的信息库，因此各个结构的设计参数具有相连性。设计人员可以运用此数据库中的数据信息来对建筑结构进行形体的建立，同时还会对结构设计中的参数予以制约，从而保障 BIM 系统在建筑结构设计时可以对数据库进行实时更新。BIM 技术在建筑结构设计中最大的特性就是实现高质量、高性能，基于此来提高建筑结构设计的数字化进程。
4.3在钢结构建模中的应用
在当前钢结构发展已然成为了大跨度建筑物的核心结构形式，在其构建模型时是需要面对诸多难点的，因为在设计钢结构时需要涉及梁梁刚接、梁柱连接等多种连接方式，因此在实际设计中需要依据梁柱的实际高度，来对各个连接件进行设计，同时将其参数化。BIM系统在实际应用中可以通过参数共享的方式，来对螺栓的间距与数量进行控制，只需要设计人员对参数进行适当调节，便可以形成一些新的连接件，通过事先的勘察与构建，来对其加强件与连接件的位置进行确定，从而提高建筑结构的设计效率与质量。
4.4设计动态的控制
在实际的施工中，BIM 技术的动态模型能够跟踪施工进度，对材料使用以及施工方法及时进行调整，并将实际使用的材料总量与计划进行对比，及时反馈信息给设计人员及管理人员。据有关部门的统计，在施工过程中，不科学的设计与施工方案给整个工程造成的损失能达到 1/10~1/5，眼前的损失尚且如此，潜在的危害更是不可估量。BIM 技术的应用能够对施工全程进行跟踪管理，将全部的设计环节都控制在合理范围内。
4.5结构构件部分的分析
在结构设计方面，由于现有建筑结构计算模型可导入为 BIM集成模型，方便建筑结构设计的参数及时反映在整体集成模型中，对建筑结构构件的及时更新起到了关键和有效的作用，为结构设计 BIM 化提供了一种渠道，在以后的发展中 BIM 集成模型可直接互导，提高效率，为模型的及时更新提供可靠的工具，为以后的建筑结构设计高效化提供更为可操作的思路和方法。尤其是结构中构件的配筋，通过计算后的结果可以在 BIM 模型中统计钢筋含量和节点构造等详细图纸，只要在以后的设计、施工和成本核算等方面有一套经过审核通过的 BIM 模型就可以完成所有的技术环节的管理和操作，为业主和设计师沟通提供了准确的的实体模型，完全能够反映出以后工程竣工后的具体参数。和效果展示，更好的为建筑业服务。对混凝土等材料的使用，可以在建模过程中掌握所有构件的材料特性、截面尺寸，我们在使用之前充分了解他的特征，拥有各种不同的型号以及建筑材料的构成，那么通过 BIM 技术，我们可以针对性的根据相关的建筑结构来选用相应的建筑材料，这对于提高整个建筑质量是非常有效的。
4.6BIM 技术用于建筑空间规划
建筑基地的地形分析是建筑结构设计的首要步骤，尤其针对复杂地形，空间规划极为重要。利用 BIM 技术可对建筑基地进行空间分析及模拟，分析要素包括地质环境、水文状况、坡向、斜率等，并可运用 BIM 技术初步探索建在复杂地形上的建筑物的可行性和效果，为设计人员提供借鉴。采用 BIM 技术的可视化分析功能可将建筑物的空间规划以 3D 立体形式呈现出来，并通过相应模型的建立实现规划可视度分析、室内视野分析以及周围道路可视分析等，再综合各影响因素便可逐步优化空间规划模型，保证建筑结构设计的科学性、合理性。
4.7建筑结构及场地的分析
考虑到建筑结构自身的稳固性和安全性很大程度上取决于建筑结构设计的合理性，但是，除了建筑结构自身稳定性和安全性会影响建筑结构的可靠度之外，建筑工程施工场地所在区域内的环境以及场地的地质条件也对其有一定的影响。为了科学合理的设计建筑结构，提高建筑结构的合理性、稳定性及坚固性，注意应用 BIM 系统来进行建筑结构及场地分析，也就是模拟建筑工程的场地，并且在此基础上构建建筑工程模型，从而全面分析场地可能给建筑工程带来的负面影响，进而合理规划设计建筑结构。从这一方面来说，建筑结构及场地分析中科学合理的应用BIM 技术，能够从建筑工程长远使用的角度出发，对建筑结构及建筑用地进行全方位的分析，提出切实有效的建议，为更好的设计建筑结构创造条件。
结束语
时代的进步，我国建筑行业出现了诸多新兴技术，通过合理应用 BIM 技术，可以有效的实现建筑结构设计的可视化，从而提高建筑结构设计的整体质量；通过 BIM 技术在建筑结构参数设计中的具体应用，进而提高建筑结构设计的数字化发展；通过 BIM 技术在钢结构建模中的具体应用，从而确保施工效率，促进建筑行业的发展。
参考文献
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论文作者:刘丹
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/15
标签：建筑论文; 技术论文; 建筑结构论文; 结构设计论文; 模型论文; 信息论文; 建筑工程论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;