王兴雷
[摘要]BIM 技术在工业建筑结构设计上的全面应用，打破了以往建筑结构设计生命周期中信息传递受限的问题，切实的提升了结构设计的信息集成度，具有明显的建筑结构生命周期信息透明化优势和建筑工程管理科学化优势，实现了工程的信息化管理，切实提升了建筑结构的施工有序性和材料管理的合理性。施工可以保质保量的顺利进行。
[关键字]BIM；工业建筑；结构设计
1.BIM 技术概要
BIM（建筑信息模型，是Building InformationModeling的缩写）是以建筑项目的各项工程信息（数据）为基础，建立建筑模型，通过数字信息仿真来模拟建筑物所具有的各种真实信息的一种新的设计技术。
BIM 技术是一种全新的建筑物设计技术，它集合了电子信息技术、3D 模拟成像技术等诸多高新技术于一身，能够为建筑结构设计提供规划、施工工艺和施工质量监督的重要参考。BIM 技术能够为建筑工程的设计流程提供一个完善的交流平台，使设计人员能够在任何时间通过 BIM 技术对建筑结构设计做出技术调整。在建筑物的设计周期内，所有技术人员都可以通过 BIM 技术平台调取设计的相应模型的数据，从而提升建筑结构设计的针对性与准确率。目前，我国 BIM 技术已经全面应用于建筑结构设计之中，对造价控制、施工管理、安全监控、运行控制起到了重要的指导意义。然而我国 BIM 技术的起步较晚，当前国内的 BIM 技术水平与国际先进水平仍然存在着一定差距，这就要求相关技术人员要对 BIM 技术的应用形式进行深入的挖掘与分析，提升 BIM技术在我国建筑结构设计中的应用力度 。
2. BIM技术在建筑设计中的技术优势
第一，BIM操作使得设计可视化加强。在传统的建筑设计中，建筑工程设计人员需要运用 CAD 技术进行 2D 在之前的建筑结构设计图纸的绘制，在绘制的过程中工作量很大，而且出来的图纸是 2D 的，而 BIM技术的出现将 2D 的图纸在可视化的状态下进行设计。设计人员则可以在设计过程中对各个建筑环节进行可视化研究，在此过程中效率很高，而且成本相对比较低。第二，BIM技术的信息协调性比较好。BIM技术的应用可以使得客户和建筑工程施工设计方之间的信息协调性越来越好，而客户对建筑的要求也是建筑设计中必须要考虑的一个因素。
3.BIM在工业建筑中结构设计应用案例
3.1项目背景
某厂房工程是由国外设计咨询公司进行方案设计，A院进行施工图设计的工程。该项目的特点是：工艺复杂，设备众多，整个厂区内地势起伏较大，对各单体建筑之间、建筑内部各专业的协调要求非常高。以往，A院为减少各专业间因信息交流不畅导致的设计失误，习惯做法是单体建筑的平、立、剖图纸均由建筑专业设计人员总揽，与此同时，建筑资料的交流与变动均通过建筑设计人员进行协调，这样的好处是可以减少沟通环节，缩短设计周期，也可以减少建筑、结构图纸之间存在矛盾、错漏情况的可能性。但该项目，由于工艺复杂，比如在一个单体建筑准备车间中不仅有高频筛、振动筛，还有浮选机、破碎机，不仅有操作间，还设置有配电室，建筑内部管线众多，设备复杂，一旦某一专业设计师对其内容进行变更，这就需要建筑设计人员对其绘制的建筑图纸进行手工校核、调整，如有需要应及时把改动数据传递给受影响专业，这一系列的行为有两个不利因素：一是对数据和信息传递要求非常准确、及时；二是造成了设计成本和周期的增加。该工程按传统的二维设计方式已经不易满足业主对设计质量和工期的要求。
3.2运用 BIM 技术进行解决
作为一种用计算机来辅助建筑设计的技术，BIM 技术正被广泛使用，其先进的技术理念领先全球。
如果我们让建筑师去建造一个包含所有与该建筑相关信息的虚拟化的建筑模型，而这个虚拟化的建筑模型则是由一系列智能化的建筑构件为基础，而且这些构件会呈现出很多视角，这样一来，一个完整的 3D 环境就会展现在建筑师的眼前，而这一切正是使用以 BIM 技术为核心的应用系统所带来的效果。我们知道在这个虚拟建筑模型中，其所包含的所有建筑构件事实上是一系列参数化的智能三维体，这些智能体又包含着真正的建筑构件所应有的内在信息，比如说尺寸、材质、性能、造价等等。
4.BIM技术在工业建筑结构设计应用中需要注意的问题
4.1 前期设计
在前期设计阶段需要结合建筑具体情况进行初步规划，在应用BIM建模时需要明确好设计方案内容，包括施工过程、内容和技术等，并对这些参数进行仿真模拟对建筑结构最后效果进行预估，然后对不合理的地方进行改正。在初步完成设计后要利用BIM技术进行审核，修改不合理的设计点。同时对施工现场、各阶段和成本进行综合仿真模拟，保证工程能按期完成，在保证质量的同时也满足了经济性要求。由于本工程项目主体专业会影响原点文件的建立和整个项目的进展，所以必须落实主体专业的条件，并与结构专业相配合构建原点文件，并反馈到主体专业，最终再上传到服务器中。
3.2 中期设计
中期设计时应该确定工业建筑结构设计中的一些细节方面的问题，包括混凝土框架结构的设计、各构件之间的关联性设计等。其中混凝土框架结构设计是本次工程结构设计的重点也是难点之处，在利用BIM建模前首先应根据混凝土建筑结构设计的相关规定合理选择截面尺寸，由于截面的尺寸关系着框架结构设计的质量，所以不仅要满足规定的取值范围要求，而且应该尽量保证柱和梁的线刚度比大于1，满足强柱、弱梁和强节点的设计原则，提高梁柱节点的抗震能力。此外，要加强对框架梁和框架柱配筋的设计，在满足设计规范要求的基础上选择最大或最小的配筋率，其中框架梁的最小配筋率和框架抗震等级有关，也和混凝土轴心抗拉强度以及钢筋的抗拉强度比有关。最后，利用这些参数数据建立数据库，并用数据库进行建筑结构的仿真模拟。在结构性能设计时主要利用BIM对建筑结构的保温隔热性能、抗震性能等进行综合分析，根据分析结果确定施工材料、荷载系数等。在构件之间关联性设计时利用BIM进行建筑结构模拟，反映施工各环节之间的关系。在中期设计时需要注意的是，模型创建时必须制定一个标准才能有利于各专业之间的协同设计，在施工图文件创建时如果制图标准和原来二维图的标准有矛盾，则需要及时制定三维制图的标准来满足出图的需要。此外，在各专业碰撞检查时若碰撞点较多，但有的碰撞是允许出现的，则也要对碰撞的规则制定标准。
4.3 最终设计
在利用BIM完成建筑结构设计后，应及时检查各个细节部分，及时改正设计方案中的不合理之处。这样做不仅可减少后期设计变更，而且还控制了工程成本。在构建BIM模型时必须整合设计方案中的各个参数并形成数据库，然后利用数据库完成仿真模拟工作，并从整体角度检查隐蔽性项目和重难点项目，判断施工技术和材料的选择是否符合工程实际要求。
5.结束语
BIM 技术是建筑结构设计中一个高效的辅助工具，它可以应用在现代设计流程中，直观的反应成建筑结构设计中的各项参数、分解设计的各个环节、精准的体现出建筑结构设计中存在的问题，对建筑结构设计起到了节约工程成本造价、减少设计中存在的安全隐患、增强了工程质量控制的积极作用，以此保证建筑结构设计能够优质高效的完成，推动了现代工程项目的深度发展。
参考文献：
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