Application Practice of BIM Technology in Building Structure Design
黎新 LI Xin
（云南人防建筑设计院有限公司，昆明 650228）
（Yunnan Civil Defense Architectural Design Institute Co.，Ltd.，Kunming 650228，China）
摘要：本文简要的对以BIM技术为基础的建筑结构设计具体流程进行了概述,结合某一处的实际山地建筑工程,在进行结构设计期间应用了BIM技术,实现了所有工程数据的多步共享和相互利用,为日后的同类工程设计提供可以借鉴的经验和有力的技术支撑。
Abstract: This paper briefly summarizes the specific process of building structure design based on BIM technology. Combined with the actual mountain construction project in one place, BIM technology is applied during the structural design to realize multi-step sharing and mutual use of all engineering data, to provide experience and strong technical support for similar engineering design in the future.
关键词：BIM技术；建筑结构设计；山地建筑；数据共享
Key words: BIM technology；building structure design；mountain building；data sharing
中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）22-0220-03
0 引言
建筑信息管理（建模）是近年来迅速发展起来的一项新技术，是Building Information Management （Modeling）的简称，其优势不仅仅在于可以对建设工程当中的物理信息以数字形式加以描述，并能够快速达成一体化管理，从初期的项目规划、建筑工程设计、工程建设施工、后期日常维护，直到工程设计规定使用的寿命周期完全终结，能够达成项目不同期间的大数据信息传输、应用和共享。在普通房屋建筑设计里面，结构专业跟建筑专业的设计文件和图纸大多繁多而复杂，涉及到的专业、人员、设备等往往比较多，通常用的都是传统出图方式和表达方式，各不同专业之间经常会出现脱节，不容易达成相互之间的协调和兼顾统一。另外，结构设计中房屋建筑设计里面的计算量是最大的，也是最为复杂的一部分，所以怎么样才能在建筑结构设计里面准确、合理、快速的应用BIM技术，就显得格外重要、格外关键。本文对应用BIM技术进行建筑结构设计的具体路线予以简要阐述，并选择以某一位于三峡库区的山地建筑项目为工程实例，在实施结构设计期间应用BIM技术，达成项目规划、结构设计、现场建设施工、后期维护管理等各个不同方面的统一与兼顾，实现了工程数据的相互利用跟信息共享，为达成房屋设计里面结构设计、建筑整体设计、施工建设等全过程共享和应用提供有力的技术支撑和可供借鉴的经验。
1 BIM 技术的主要特点
1.1 可视性
BIM 技术具备可视性的特点，可视性就是数字化的建筑数据，将这些建筑数据通过模拟建模的形式进行体现，这样使得设计人员对设计内容更加了解，找出存在的不足，以此来改进建筑设计，使得交流沟通更加的便捷。
1.2 可信息化
BIM 技术还具备数据信息化的特点，通过信息技术将建筑数据进行数字化处理，从而呈现出虚拟模型，将建筑模型进行信息化处理以后，能够将建筑设计的优缺点进行更加全面的呈现，设计人员可以更加科学的整理设计方案，将设计方案进行完善。
1.3 具有便捷性
BIM 技术应用在民用建筑中，能够将设计的工作效率进行有效地提升，首先通过BIM技术的立体模型模式对设计者的设计效果进行全面的展现，设计者能够更加准确的找到设计中的问题；其次，其能够以多角度、多方式呈现不同设计效果的设计方案，设计效率得到全面地提高，所以BIM技术应用在民用建筑中，极大的将工作的便捷性进行了提升，从而设计者的工作效率也随之大幅提高。
1.4 模拟性特点
建筑设计具有很强的综合性，每一个环节不能有纰漏，在设计过程中要确保其准确，所以，在运用BIM技术时，可以采取对BIM技术进行模拟。BIM技术能够对建模进行模拟，只要掌握相关的数据，就可以将建筑设计进行模拟出来，因此在设计中，通过模拟不同的建筑设计方案，运用可视性，展现出不同的设计，便于观察施工者，能够将相关的资料更加直观地掌握，贴近使用的实际情况。
1.5 高效性特点
BIM 技术还具备高效性的特点，高效性就是将设计的错误率降到最低，从而提高设计的准确性，同时，在设计中一方面要防止错误，另一方面还可以创造出有效的沟通，将设计图纸进行立体呈现，三方沟通更加的便利，保证施工效率在建筑工程中有所提高，确保其高效性。
2 在建筑结构设计里面的BIM技术应用
在建筑结构设计里面应用BIM技术所能够发挥的作用变得愈来愈重要，它能够帮助建筑项目的建模信息、建筑整体设计、结构设计、建设施工和后期运行维护等众多方面达成可视化、一体化的信息应用和共享，在结构设计过程中的应用大致包括了建筑场地的选址、建筑结构的分析、设计之间的协同这样三个方面。
2.1 在建筑场地选址和结构分析布局里面的应用
对于房屋建筑项目来讲，选址是建筑结构里面最为关键的一个环节，也是最为基础的，不但是一定要科学、合理，还必须具有一定的前瞻性，另外还得要对所有与建筑结构设计关系比较密切的水文气象、工程地质等各个方面的因素条件进行前面、充分的考虑和分析。以BIM技术为基础，可以在建筑结构里面客观反映建设项目整个工程场地的具体选择和建筑结构方面的布局，再利用GIS技术就能非常深入地对建筑工程项目具体情况实行全面模拟，得到合理的预测和研判结果，同时对建筑结构方面的选择、整体布局还有结构选型方面予以深入了解，确保建筑建设施工设计的重点科学、合理而且正确，以便于确保建筑项目的结构体系和整体布局能够与所在地的地形地貌、气候水文、地质状况等方方面面的因素相互契合，确保工程项目施工期间的进度得以保证，施工过程安全、稳定，使工程发挥应有的效益。
2.2 应用于建筑结构分析里面
房建项目的结构设计可不仅仅是简单的对荷载予以计算得到内力，再实施配筋计算，更不是随随便便的选择、组合，还必须对结构的整体性能予以深入分析并进行优化，确保在承受各种不同荷载时建筑结构仍然可以发挥工程效益，为项目的安全性和稳定性提供保障。在建筑结构里面全面应用BIM技术，能够对建筑结构设计方案和具体结构布置实现全面分析模拟，能够实施多方面比选，实施技术方面该经济方面的评价，并接下来建立数字的一体化模型，而后利用Revit API二次平台对其结构性能实施全面的分析，利用大数据得到建筑结构与具体环境之间的相互对应情况，找到在设计建筑结构期间可能产生的一些缺陷和不足之处，在实践期间予以纠正和实施优化，确保整个房屋建筑结构设计成果的水平与质量。
2.3 在协同方面的应用
在设计房屋建筑结构期间，因引入了BIM技术，图纸的汇总需要每一个专业的所有设计人员共同来完成，并实现图纸的最终绘制，各个不同专业之间的所有信息和相关数据需要达成汇总、相互交流和共同应用，以继续努力提升房建项目结构设计工作的重点效率和相互协调。运用BIM技术之后，其实有利于各个不同专业的各种设计数据和图纸信息能够达成充分共享、相互交流和共同应用，一是能够利用里面的数据达成相互连接，在各个不同设计期间和软件之间达成数据和设计信息的通用跟共享，二是能够在已经建立的现有数据库里面，能够达成各个不同专业、工程不同期间的数据共享和相互传递，达成不同专业里面譬如土建设计，水暖电设计、结构设计和装饰装修等多期间的施工内容共享，能够轻易将各个期间所有的数据集里面内容全部共享到一个大的公共平台上，可以对各种共享数据进行快速处理，非常有效的达成数据信息间的相互交换、交流和共同应用。
3 项目概况及设计应用
3.1 工程概况
本项目坐落在云南省的某市。工程所在地气候方面的特征有：处于亚热带季风湿润地带，雨量相对比较充沛，日照时间特别充足，无霜的时间段比较长，雪比较稀少甚至几乎没有。依照多年平均数据进行统计发现，气温平均约为17.7℃，年日照时数平均约为1484.4h上下，降雨量平均约为1243mm上下，蒸发量平均约为10.85亿m3。地质方面的特征有：地层多见于中生代侏罗纪与三叠纪，分布最广的就是侏罗纪，其次就是三叠纪，部分区域地层可见古生代二叠纪，也有局部为新生代第四纪。该项目是一个石峰广场还有附属房建工程项目（含附属管理用房），工程项目的业主单位是一个重庆市的物流公司，项目的用地面积是3585m2，建筑占地面积457.57m2，整个工程的建筑面积总计约995.23m2，建筑密度大约是12.78%，容积率大约是0.269，建筑主体高11.35m，建筑结构形式属于2F/吊1F，配有6个停车位。建筑场地地形比较有代表性，正西跟正东向存在5.00m以上高差，因此采用的是吊一层的建筑结构形式，整体结构采用的是框架式。
3.2 BIM模型处理技术
依照工程项目的平面布置，依据业主给的地质条件勘察报告，在建筑结构设计已经给定的前提下，可以通过BIM技术对建筑结构模型予以适当的处理。第一步就是依照房屋建筑结构的其性能和布局进行分析，把BIM技术所要用到的所有参数一一确定下来，并对每一个参数予以优化，如结合梁的变截面位置、经济跨度、洞口所在位置等，同时还需要明确掌握建筑结构的相关参数并将类型参数定义出来。第二步就是要对结构设计里面每一个参数表达的几何意义全部加以明确，以确定各参数所分别对应的参照线或参照平面，譬如变截面梁处的等。第三步是要分析并得到建筑工程里面各个结构参数之间存在的相互联系和关系，使得每一个参数变量都能够符合结构设计中的性能规范与要求，并将所有的参数全部设置成被动参数，譬如设置混凝土梁位置上的门窗洞口高度最大为半个截面高度。最后还应该利用第三方设计软件，结合Revit API对结构分析里面出现的特殊情况进行合理处理，譬如变截面模型的构建转化和应用，达成第三方建筑结构设计软件跟BIM技术之间的完美对接，为下一个施工建设环节和后期的使用维护提供良好基础。
3.3 应用BIM技术达成结构设计
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依据上述运用BIM技术进行建筑结构设计的实际流程，对该建筑工程实施结构设计，并通过跟第三方结构设计软件的联合应用，再结合现有的结构设计平法实现施工图，把建筑结构设计图纸当中所需的各种信息全部准确清晰的表达出来，达成全方位、多角度的全面展示，让施工人员能够获得所有的关键数据和有用信息，满足工程建设施工期间所有需要，依据图纸展开施工，使项目建设得以顺利完成。
4 结语
BIM技术在建筑结构设计当中的进一步应用和推广需要相关技术人员的钻研与探索，慢慢的趋于成熟，不断的扩大应用。本文对于结合BIM技术实施结构设计的基本步骤跟实际流程进行了简述，并通过某一处山地房屋建筑项目为工程项目实例，直接通过BIM技术结合第三方建筑结构设计软件实施了结构设计，运用结果证明确实能够快速达成数据信息的相互共享、完全能够符合施工需要、实现信息的互通与共享，可为日后同类建筑项目提供经验借鉴。
参考文献：
[1]李君永.建筑结构设计中BIM技术的应用实践分析与研究[J].中国住宅设施，2017（01）.
[2]黄卓夫.新时期建筑结构设计中BIM技术应用分析[J].低碳世界，2016（32）.
[3]李轼，王科亮，刘媛.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].江西建材，2015（03）：34.
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