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时间：2018年9月03日 10:33
传统设计方法设计效率低、设计信息孤立、设计变更引起的施工浪费频繁，而将BIM 技术应用在建筑结构设计中，能够使建筑结构设计水平及效果得到有效提升。BIM 平台与传统的三维设计工具相比，不仅仅充分利用了计算机的虚拟存储功能和软件的三维可视化功能，还大大提高了建筑设计的质量，使得建筑施工图纸的精确性得到可靠保证。目前，BIM 技术已应用于北京奥运会水立方、上海中心大厦等国内的工程中，给我国结构设计带来了新的发展与挑战。
1 传统结构设计存在的问题随着我国建筑结构功能越来越复杂，传统设计方法在实践过程中的弊端也越来越多。设计图纸在施工过程中任然会出现大量因设计过程中交流不及时引起的设计变更，由于个专业对建筑设计图纸理解产生的误差依然存在。伴随着建筑造型不断复杂化和建筑功能的不断综合化，这种传统的设计模式在实际应用过程中产生的问题日益严重。随着建筑立面形式越来越复杂，结构工程师在布置结构构件时需要想象的空间越来越复杂。
由于设计阶段中其他各专业对建筑师的二维图纸的理解程度不同，往往会出现构件和设备布置不当而影响建筑的使用功能和艺术效果。传统的设计变更过程中，常出现因建筑方案的变更，建筑下游专业会随之产生的大量图纸修改，使得结构工程师不得不浪费大量的时间和精力在施工图的修改和变更中，而弱化对结构抗震性能分析和设计的精确计算。BIM 是通过数字化技术，在虚拟环境中构建模型，进而提供完整的建筑信息库，其中集成了建筑、结构和建筑设备等三维（3D）信息，并同时集成了其他与建设项目相关的信息。BIM 技术能有效地实现建设项目信息的3D 表达，帮助设计方、施工方和业主方直观理解与掌握建设项目设计进度，检查设计空间冲突，辅助进行结构、光照等分析；结合模拟技术，可预先分析和优化施工过程及资源配置，确保实际现场施工的顺利进行。
2 BIM 技术在结构设计中的优势2.1 模型利用率高。在传统的设计中，结构工程师利用不同的软件进行分析比较时，需要重新建模，输入荷载等，占用了结构师大量的分析精力，降低了分析效率。而基于BIM平台下的各种软件可以实现模型的互转互通，这样结构工程师在对结构分析时，可以将更多时间放在分析参数的调整和结果比较上，以便得出更合理的分析结果。这对复杂建筑和超限高层建筑的结构分析中的应用优势更突出。
2.2 三维可视化设计、虚拟现实。以三维实体模型为基础，形象的表达各构件之间的空间关系，便于设计方、施工方、建设方之间的技术交流。对于大型复杂结构，依据平、立面图纸很难发现自身专业设计上存在的以及不同专业协作时存在的问题。而采用三维可视化技术，可对结构模型、设备模型进行动态漫游演示，检查各结构构件空间关系是否满足要求以及结构构件与设备构件型是否发生碰撞，以此来选择最优的结构方案。
2.3 实体模型的参数化设计与协同设计。模型的参数化表现为构件定义的参数化和不同图元之间的参数化约束关系，设计者利用这种参数化关系，可有效提高模型的建模效率和可编辑性。传统的二维CAD 施工中图元由不具备实际物理意义的点、线、面模型组成，无法实现一处修改、处处更新，但BIM 软件中，平、立、剖视图基于一个参数化的数据库模式，因此可实现一处更改、处处更改，减少人为错误。BIM 设计平台的参数联动性，使得设计过程中的修改和调整更加方便快捷。
各专业工程师，也可以将精力集中本专业的模型优化与和细节设计中，减少在修改施工图的工作量。
3 BIM 技术在建筑结构设计中的应用3.1 建筑结构方案设计。在建筑结构设计中，可利用BIM模型进行建筑预估投资和建造成本分析，以便在工程建设初期，决策人员对设计方案作出合理的决策。
3.2 结构可视化设计。在建筑结构可视化设计过程中，通过BIM 技术可使得设计师能够精确地查看整个建筑的布局及细节，以便能迅速查找出建筑建设中的缺陷，如梁尺寸是否影响建筑净空、梁柱是否与水电管线发生碰撞等。BIM 技术在建筑结构可视化设计中的应用，不仅能提升结构设计工作效率和质量，且可减少结构设计上的误差。
3.3 建筑场地分析。建筑结构设计的合理性直接影响到建筑结构的安全性和稳定性。通过使用BIM 建筑系统中的地理信息系统，能对建筑工程的场地进行模拟，并利用BIM 技术建立建筑模型，实现建筑场地的全面分析，且可选择最优的建设地点，以方便建筑结构施工。
3.4 在建筑结构设计中的协调应用。在建筑设计当中，设计师要添加构件，结构工程师只需将梁、柱和墙等结构的材质信息输入到BIM 模型当中，之后设备工程师再根据模型中心新加的构件位置、数量以及方式等设置建筑内部各类设备的配置即可，然后再进行设备信息的测试与异常调试工作，以保证整体的建筑设计效果。BIM 技术应用到不同专业的设计当中后，将非常有利于各专业信息共享，不同专业的工作人员之间的协作将会更加便利与高效。
4 结语BIM 技术在建筑结构设计中的应用，可以有效的提高建筑结构设计的工作质量与工作效率，为设计工作者提高了数据交流的平台，能够在平台中进行协调工作，满足现代建筑结构设计的需要，也能够改变人们对BIM 技术的认识，提高建筑结构的设计效果。近些年来，随着我国建筑行业的迅速发展，BIM 这种数字化技术被引入中国。BIM 技术的引进对建筑结构设计领域产生了深远的影响。随着BIM 技术的应用，工程建设已从传统的二维设计走向了三维立体时代。BIM 技术的全面应用，将带来设计行业的一场革命，改变目前工程师的专业分工和工作流程，推动建筑设计进入三维设计的新时代。目前，BIM 技术将是土木工程发展的方向和趋势，相信随着相关软件的不断完善，结构设计方法不断改进，BIM 技术也将越来越多地应用到我国的结构设计中。
参考文献：[1] 吴文勇,焦柯,童慧波,等.BIM建筑结构设计过程的研究与实现[J].
建筑结构[2] 陈琦.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].低碳世界作者简介：庞钰涛（1978- ），男，吉林省吉林市人，工程师，结构室主任设计师，研究方向：结构设计。
