建筑結構設計中BIM技術的應用

王國輝

摘? 要：BIM技術在建筑行業(yè)的實際作用是將基于建筑設計的二維信息轉化構建成為一個三維立體的工程數(shù)據(jù)模型。通過BIM技術，相關的設計人員能對設計成果進行實際演示，通過演示發(fā)現(xiàn)設計過程中可能忽略的問題。與此同時，BIM技術也能在必要的情況下，將加工后的立體三維模型直觀地展示出來，讓施工人員對項目的現(xiàn)狀、程序、方式、方法有更加深刻的理解。

關鍵詞：建筑結構設計、BIM技術、應用

在建筑和結構行業(yè)中，工程信息的處理和分析是非常重要的環(huán)節(jié)之一，它能夠對建筑工程的質量和進度進行有效的控制與管理。BIM技術的應用可以對建筑結構的設計進行全面的數(shù)據(jù)分析，并且在建筑施工過程中的各個方面都有很好的監(jiān)控作用，同時還能為建筑的設計提供更多的參考依據(jù)，從而提高了工作的效率和效果。在實際建筑結構設計中，BIM應用廣泛。

1.BIM技術相關理論

1.1BIM技術概念

BIM技術是指通過計算機的仿真功能，將建筑信息模型和施工圖紙進行有效的結合，從而實現(xiàn)對建筑的全面分析，并且可以在一定程度上提高工作效率。在實際的建筑工程中，需要將工程的結構和數(shù)據(jù)等相關的內容都考慮進去，這樣才能保證整個建筑的質量、安全及功能性。所以說，BIM技術是一種新型的信息技術應用，它能夠幫助人們更好地了解到建筑的結構、各構件的位置關系等，同時也能為工作人員提供更加準確的參考依據(jù)。

1.2BIM技術的特征

第一，BIM技術具有可視化特征。在進行建筑結構設計工作中，可以將建筑結構以緩慢旋轉或者移動的形式展現(xiàn)在人們面前，便于技術人員從更加全面的角度評估建筑結構的設計效果，從而合理制定建筑結構的設計方案。同時也能讓設計者的思路變得清晰，使設計方案的內容也更容易被理解。第二，BIM技術可進行參數(shù)化設計，在構建建筑信息模型的過程中，各項建筑結構信息模型和建筑物整體設計方案存儲在相同的BIM系統(tǒng)軟件中，各項建筑結構的參數(shù)信息是相互關聯(lián)的。并且當設計參數(shù)發(fā)生改變時，設計圖紙也會發(fā)生相應的變化，這樣技術人員便可將自身的注意力集中在建筑結構設計中，大大提升了設計人員的工作效率。第三，BIM技術可進行協(xié)同設計。協(xié)同設計將建筑、結構、給排水、電氣、暖通等各專業(yè)信息共享到相同的平臺上，不同專業(yè)的設計人員共同商討設計方案，同時支持各專業(yè)信息模型進行碰撞檢查。協(xié)同設計在一定程度上提高了建筑結構和建筑設備之間的協(xié)調性，降低了建設單位在建筑設計成本上的支出。

2.建筑結構設計中BIM技術的應用

2.1建筑結構和場地環(huán)境分析

企業(yè)在對建筑的結構進行設計的過程中應遵循一定的原則，其中的原則主要體現(xiàn)在安全性和穩(wěn)定性兩個方面，目的是滿足人們對于建筑安全性的需求。在建筑結構設計時利用BIM技術衡量建筑結構的合理性，能有效提高建筑的穩(wěn)定性和安全性。同時，利用BIM技術對建筑工程施工地周圍的地形進行分析，對比先前設計的建筑結構方案，能找到雙方在某個設計點出現(xiàn)的屬性沖突，并以此優(yōu)化設計方案。企業(yè)有條件的情況下也可以將施工工地周圍的地質結構、地質情況等信息輸入BIM系統(tǒng)，利用BIM系統(tǒng)綜合分析施工條件、地質影響、氣候影響等客觀因素，用長遠的眼光看待建筑結構設計和施工場地環(huán)境之間的內在聯(lián)系，確保在施工過程中不出現(xiàn)意外，保障施工的安全和效率。除此之外，BIM技術也可以分析項目對于環(huán)境的總體影響，將項目對施工工地周邊的生態(tài)環(huán)境污染降到最低。

2.2準確計算結構設計參數(shù)

設計人員在對建筑結構進行設計的過程中往往涉及大量的數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)分析，BIM技術能將各種相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)進行串聯(lián)，并主動提醒設計者哪些設計數(shù)據(jù)存在異常，幫助建筑結構設計者找到設計中存在的問題。為了提升設計的質量，建筑結構設計人員可以利用BIM技術對數(shù)據(jù)進行宏觀聯(lián)動更新，避免在人為修改設計內容過程中造成修改誤差，更大程度上保證工程設計的內容和設計要求一致。建筑結構設計人員可以通過建立BIM5D關聯(lián)數(shù)據(jù)庫，準確快速計算工程量，提升施工預算的精度與效率，將BIM應用在算量中。對于建筑結構設計而言，為保障設計成果的最終質量，設計人員可以采用BIM技術對要計算的數(shù)據(jù)進行變量控制，對各種不同的數(shù)據(jù)按照設計要求進行梳理，以增強結構設計的合理性。以預制結構為例，為了避免設計結果和后期施工過程中發(fā)生建筑結構變形和結構裂痕，應對預制材料各方面的物理數(shù)據(jù)進行科學計算，預測形變量的范圍，從而滿足各種設計要求。

2.3建筑結構性能分析

建筑結構性能涉及建筑物的抗震性、牢固性等多方面的性能。BIM技術在建筑結構性能方面的應用意義在于BIM模型的構建是相對完整的，只需要將相關數(shù)據(jù)導入性能分析軟件中，就能夠高效、精準地進行建筑結構性能分析，在提高分析效率的同時，也有效減少了建筑結構性能分析所耗費的精力和時間。例如，常見的建筑性能分析因素有可視度、日照、風環(huán)境、熱環(huán)境、聲環(huán)境等，這些都可以通過BIM技術來實現(xiàn)性能模擬。在對室外風環(huán)境進行模擬時，通過BIM模型可以將自然風環(huán)境下建筑物自身的使用狀況進行逼真的模擬，進而幫助設計人員了解建筑物內部的舒適度，不斷優(yōu)化設計參數(shù)，同時對建筑物周圍的綠化和布景進行合理的規(guī)劃設計，以減少建筑物周圍渦流和滯風問題的發(fā)生。對于建筑物環(huán)境噪聲的模擬，在建筑模型的基礎上，通過改變建筑物結構的設計方式或者建筑材質等因素，對建筑的聲學質量進行反復的模擬測試，進而制訂科學有效的降低噪聲的方案。因此，BIM技術的應用能夠針對建筑物自身各方面的結構性能作出有針對性的分析，方便設計人員全面了解建筑物的情況，通過優(yōu)化建筑單體設計，不斷調整建筑物自然采光、通風、保暖等設計參數(shù)來提高建筑物的舒適度和環(huán)保性能。

2.4鋼結構建模

智能建筑結構以鋼結構為主，鋼結構的穩(wěn)定性直接關系著建筑物自身的穩(wěn)定性和安全性。因此，BIM技術在鋼結構模型的構建中發(fā)揮著重要的作用。通常情況下，鋼結構是型鋼和混凝土的混合結構，而鋼結構之間的連接形式以梁柱為主。因此，BIM技術在鋼結構模型的構建中需要綜合考慮鋼結構模型的完整性，重點需要加強對定位構件的分段處理，同時對于鋼結構中的焊縫等關鍵連接部位重點加強檢查，以確認其穩(wěn)定可靠。BIM技術中對鋼結構梁柱高度的計算是核心，在此基礎上開展對其他相關連接件的設計，同時結合結構施工圖構建出相應的建筑模型。此外，BIM模型還可以實現(xiàn)對建筑模型中桿件連接節(jié)點、構造、加工和安裝細節(jié)方面的優(yōu)化處理，并通過碰撞檢查等對所有細節(jié)進行碰撞校核，以檢查建筑模型中是否存在嚴重的偏差，一旦發(fā)現(xiàn)有誤差存在，則需要采取合理的措施予以消除。BIM模型還可以同步生成相應的建筑結構圖紙，并根據(jù)相關的設計規(guī)范和準則來調整圖紙的類別、圖幅大小和比例等，以確保鋼結構構件精度滿足使用要求。此外，BIM技術中的鋼結構模型能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)參數(shù)的信息共享，有助于對鋼結構中螺栓的連接數(shù)量和間距實現(xiàn)精確的控制。

3.結語

BIM技術的應用能夠改變傳統(tǒng)的平面圖紙繪制與修改方式，使其具有更加強大的可視性，為以后的建筑結構設計提供更多的參考依據(jù)。通過三維模型的建立可以模擬建筑物的實際空間狀況，并根據(jù)不同的要求選擇合適的設計方案，將復雜的問題轉化成簡單的問題來解決，這不僅有利于節(jié)約成本，提高工作效率，也會大大地降低建筑結構設計的出錯率。

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