BIM 技术在建筑结构工程中的应用阐述

一、结构设计阶段的 BIM 应用

在结构设计初期，BIM 技术的三维参数化建模功能为设计方案的构建与优化提供了便利。设计人员可通过建立包含构件材料属性、截面参数等信息的三维模型，直观呈现结构的空间布局与受力状态，便于对不同设计方案进行对比与分析。借助参数化特性，当需要调整结构的关键参数时，模型可自动更新相关构件的尺寸与关联信息，实现设计方案的快速迭代，从而在满足结构安全要求的前提下，为建筑功能布局提供更大灵活性。

多专业协同设计是 BIM 技术在设计阶段的核心价值之一。结构设计需与建筑、机电等多个专业紧密配合，通过 BIM 平台，各专业设计人员可实时共享模型信息，查看其他专业的设计内容，及时发现并解决专业间的冲突问题，确保各专业设计的协调性与一致性，减少后期因设计冲突导致的问题。BIM 模型与结构计算分析软件的结合，进一步提升了设计计算的准确性与效率。设计人员可将 BIM 模型直接导入计算软件，模型中的构件参数与荷载信息能够被自动识别与读取，降低了人工输入可能产生的误差。同时，计算结果可反馈至 BIM 模型，便于设计人员根据计算结果对模型进行针对性修改与优化，形成设计与计算的良性互动循环。

二、施工阶段的 BIM 实践

在施工阶段，BIM 技术的可视化特性为施工方案的交底提供了新的方式。相较于传统依赖二维图纸与文字说明的交底模式，基于 BIM 模型的可视化交底能将抽象的设计意图转化为直观的三维图像，清晰展示构件的安装顺序、连接方式及质量控制要点，帮助施工人员快速理解施工要求，确保施工质量。

BIM 技术的碰撞检测功能在施工准备阶段发挥着重要作用。通过将结构模型与施工场地布置、机械设备等模型进行整合，可提前识别施工过程中可能出现的构件安装与场地空间、设备运行之间的冲突，为施工方案的优化提供依据，避免施工过程中的相互干扰，保障施工的顺利进行。

对于钢结构施工，BIM 技术的虚拟预拼装功能具有显著优势。由于钢结构构件加工精度要求高，现场拼装难度较大，通过 BIM 模型进行虚拟预拼装，可在施工前发现构件加工尺寸偏差及连接节点问题，以便及时进行调整，确保现场拼装工作的顺利开展。

将 BIM 模型与施工进度计划相结合，可实现施工过程的动态管控。通过构建关联进度信息的模型，能够直观反映各结构构件的计划施工时间与实际完成情况，便于及时发现进度偏差并分析原因，结合模型中的资源配置信息进行调整，保障整体施工进度。同时，基于 BIM 模型的物资管理可精准计算所需材料用量，减少因过量采购导致的材料浪费与积压。

三、运维阶段的 BIM 应用

在建筑结构的运维管理中，BIM 模型作为全生命周期信息的载体，为运维工作提供了全面的信息支持。建筑交付使用时，BIM 模型整合了结构的设计参数、施工记录、材料性能等详细信息，运维人员可通过查询模型快速获取所需的结构信息，为日常维护与管理提供依据。

对于既有建筑的维修加固，BIM 技术可辅助进行结构状况评估与方案设计。通过将现场检测获取的结构实际状况数据更新至 BIM 模型，建立反映结构真实状态的模型，技术人员可基于该模型对结构的承载力与安全性进行分析评估，制定针对性的加固方案，在保证加固效果的同时，减少对建筑正常使用的影响。

在结构的日常维护中，BIM 模型与传感器数据的结合可实现结构状态的实时监测。通过在结构关键部位安装传感器，将采集的数据实时更新至BIM 模型，当监测数据超过预警阈值时，系统可自动发出警报，便于运维人员及时定位问题位置并进行检修，保障结构的运营安全。同时，对模型中历史监测数据的分析可预测结构性能的变化趋势，为预防性维护计划的

制定提供支持。

四、BIM 在绿色建筑结构设计中的拓展应用

在绿色建筑理念的引导下，BIM 技术在结构工程的绿色设计中也发挥着积极作用。结构的绿色设计需综合考虑材料的可持续性、能源消耗及环境影响等因素，BIM 模型可整合相关环境分析工具，对结构设计方案的绿色性能进行评估，为选择环保、节能的结构方案提供依据。

此外，BIM 技术可优化结构的采光与通风设计，通过模拟建筑内部的光线分布与空气流动情况，根据模拟结果调整结构构件的布置，增加室内自然采光面积，改善自然通风效果，从而降低建筑对人工照明与空调系统的依赖，减少能源消耗。

在建筑材料的选择上，BIM 技术能够助力实现绿色化与可持续性。借助 BIM 模型，可建立包含材料全生命周期环境影响数据的数据库，涵盖材料从开采、生产、运输到回收再利用等各环节的能耗与碳排放信息。设计人员在进行结构设计时，可通过模型快速查询不同材料的环境影响参数，对比分析钢筋、混凝土、木材等各类结构材料的综合环保性能，从而选择更为环保的材料组合。同时，模型还能根据结构构件的尺寸与数量，精确计算所需材料的用量，结合材料的环保属性，实现结构材料的绿色化配置，从源头减少建筑对环境的负面影响。

BIM 技术还能辅助进行结构的节能优化设计。通过将结构模型与能耗分析软件相融合，可模拟不同结构形式在全生命周期内的能源消耗情况，包括建筑使用过程中的采暖、制冷能耗以及结构施工阶段的能耗等。设计人员可根据模拟结果，对结构的体型、布局及构件保温性能等进行优化调整。例如，对于寒冷地区的建筑，可通过模型分析不同墙体结构的保温性能对建筑能耗的影响，优化梁、柱等构件的布置以减少冷桥效应，从而降低建筑的采暖能耗。此外，结合可再生能源利用，BIM 模型可模拟太阳能光伏板在结构屋面上的安装位置与角度对发电效率的影响，实现结构与可再生能源系统的协同设计，进一步提升建筑的节能性能。

在建筑废弃物管理方面，BIM 技术也能发挥积极作用。在结构设计阶段，通过 BIM 模型可精确计算施工过程中可能产生的建筑废弃物数量与类型，提前制定废弃物回收与再利用计划。例如，在设计预制构件时，模型可优化构件的尺寸与规格，使其与标准模板相匹配，减少切割加工过程中产生的废料；同时，模型还能标识出可回收利用的材料部件，为施工阶段的废弃物分类与回收提供指导，提高建筑材料的利用率，减少废弃物的排放。

五、结语

尽管 BIM 技术在结构工程中的应用取得了一定进展，但在实际推广过程中仍面临一些挑战。部分从业人员对 BIM 技术的认识与应用能力有待提升，传统工作模式的惯性可能导致对新技术的接受度不高。同时，不同软件之间的信息交互存在壁垒，可能导致模型信息在传递过程中出现丢失或失真，影响协同效果。

为推动 BIM 技术在结构工程中的深入应用，需加强从业人员的专业培训，提升其对 BIM 技术的理解与操作能力，培养兼具结构工程专业知识与 BIM 应用能力的复合型人才。同时，应推动行业内 BIM 应用标准的制定与完善，规范模型的建立、信息传递及交付要求，促进不同软件之间的兼容与协作，提升 BIM 技术的应用效能。

参考文献：

[1]李大贵,孟珊,肖星星,等.BIM技术在高层建筑钢结构安装工程中的应用分析[J].工程建设与设计,2022,(24):126-128.

[2]张睿.阐述BIM技术在建筑结构中的应用[J].门窗,2019,(12):70.