浅议建筑结构设计中BIM技术的应用张晨辉

发表时间:2020/6/8   来源:《建筑实践》2020年2月第4期   作者:张晨辉
[导读] 当前,因为建筑工程的不断发展和扩大,很多工程在施工时由于施工面积比较庞大
        摘要:当前,因为建筑工程的不断发展和扩大,很多工程在施工时由于施工面积比较庞大,导致很多项目无法同时辅助进行,这是目前建筑业当中比较普遍的问题。正是因为这些问题的产生,决定了BIM技术的诞生,BIM的作用主要是通过对建筑工程信息数据的搜集,进行分析,自动根据分析的数据形成三维立体模型,在模型里面将数据都得所有整合点都展现出来。企业可以根据三维立体模型来进行规划分析,通过模型来发现建筑的漏洞来进行不断地改进,保证施工质量的整体提高。
        关键词:BIM 技术;建筑结构设计;应用
        1、BIM技术的概念及内涵
        BIM 技术也称为信息施工模型,为了实现创建工程数据模型的目标,经常使用 3D 数字技术来集成来自土木工程的多个数据。
        IM 技术诞生于美国,其有效地结合了建筑项目中的设计、建造、使用、维护和管理,能以 3D 形式呈现建筑设计,并将纸质文档转换为数字文档,采用这种先进的技术方法,可使工程设计师有效地解决土木工程知识所不能解决的问题。可以说,除 AutoCAD技术外,BIM 技术是建筑工程结构设计中一项必不可少的技术,该技术将各种商业信息用于建筑工程设计当中,极大地促进了工程领域的发展,在建筑行业中起着重要作用。
        2、BIM技术应用于建筑结构设计中的优势
        2.1 可视化较强
        自技术革命以来,信息技术得到了迅速发展,各种建筑结构设计都集中在视觉开发方面。以前的建筑设计基本都采用传统方法,主要使用手动映射计算,受各种因素影响,无法避免错误。使用 BIM 技术创建结构设计可以将现有的抽象线条转换为清晰的图像,并为设计人员提供视觉化的设计思路,通过输入信息自动构建建筑设计模板,避免很多错误的出现。
        2.2 良好的协调性
        不同部门需要共同努力以开发建筑结构。在建设项目的实施过程中,传统的结构设计方法限制了他们的某些工作,有必要在各种任务和部门中不断调整,而使用 BIM 技术则可以有效解决此问题。BIM 技术允许信息技术处理法规问题并在不同部门之间创建法规数据,使得部门能够更好地工作并建立规则,迄今为止,BIM 技术已应用在建筑结构设计工作中的方方面面。
        3、BIM技术主要应用分析
        3.1 建筑结构设计整体规划方面的应用
        通过使用 BIM 技术可以更加直观地反映建筑的各项数据,通过对各项数据加以整理和整合,并通过 3D 建模技术对被反映建筑有一个更加直观且全面的认知,而这些认知可以应用到后期的建筑策划过程中,减少后期策划过程所消耗的时间,降低人力消耗、节约成本。根据业主的需求来设计建筑结构是建筑设计过程中的基本因素。建筑本身是更好地服务于人,人的需求决定了建筑本身的设计情况。传统设计方式中业主需要对被反映工程的各项性能进行系统地检测和评估,尤其是在设计阶段,需要将多个设计图进行归纳和总结,挑选其中性价比最高的一种作为设计方案,然而通过人工审核的方式,必然会导致在审核的过程中掺杂有人为因素,从而导致最终的建筑结果出现误差;而 BIM 技术则可以很好地实现降低在设计过程中所存在的误差现象。因为 BIM技术指的是改变原有的使用图纸表达建筑物的方式,转而采用三维模型动态进行展示。在施工的过程中,无论是工程庞大的摩天大楼,还是深埋于地下的建筑管道,都能够通过 BIM 技术对其进行三维效果展示,从而使所设计的场景与被反映的建筑之间形成良性的映射,降低在设计过程中的误差,提升方案的准确性和适用程度。如果业主对于这一设计方案存在异议或方案存在问题,完全可以将这一设计方案提交给其他设计师,让其他设计师进行审核。

通过这种方式,一方面可以节省人力、物力和财力,避免不必要的施工设计所造成的经济负担;另一方面可以节省时间,因为从设计的开始阶段一直到最后的施工阶段,所有通过 BIM 技术所进行模拟的数据都可以在系统中进行保存,对于这部分系统所保存的数据,在主要应用的过程中可以进行直接提取,不需要像传统的手工绘制过程中那样在庞杂的数据库中找到所需要的数据,很大程度上可以节约时间,并且降低了对于人工的使用量,提升了设计效率。也正是凭借 BIM 这一强大的功能,虚拟现实技术已经得到广泛使用,这一技术所反映的对象不仅可以应用于建筑设计过程中,而且被广泛应用于道路修筑、桥梁修建和城市排水的构建过程中。
        3.2 建筑结构设计协同设计的应用
        在房屋建筑建构的设计过程中,图纸的绘制是一项重要的工作,在图纸的绘制期间,需要每一个环节的专业技术人员共同完成好该环节的图纸设计工作。要求各个环节相互沟通协作,提升房屋设计图纸的科学性。利用 BIM 技术将所有的设计数据和图纸信息,参数都能够集中共享。通过 BIM 技术的应用,将各个设计环节的设计信息都统一的建立在大数据库中,让各个设计环节在信息共享的状态下,能够更好的协同设计。例如,建筑土建结构的设计,土电暖的设计和装修等环节,都可以通过 BIM 技术建立的大数据平台,进行信息的互相交流,并对数据快速有效的处理,进行更合理了的协调设计。
        3.3 建筑结构设计应用性能分析
        定稿完成之后,BIM 技术还可以根据定稿的方案对所反映建筑进行模拟施工,模拟施工之后的结果可以通过软件进行更加直观地观看。通过观看模拟建筑效果和实验步骤,可以发现建筑本身在运行的过程中是否存在问题,指出存在问题的具体方位以及是否需要对这部分问题进行改进以及如何改进。也就是说,从确定建筑,到设计建筑,再到实施建筑,都不是一个简单的过程,应经过多方对比和分析之后实现。建筑的结构设计工作并不是各个环节之间的简单整合,而是要求建筑结构设计在整体做出来之后表现出来的应力大小,主要表现为这一建筑结构是否能够在一定水平和竖向的振动载荷下维持较高的稳定水平。因此,在建筑结构设计过程中,通过使用 BIM 技术能够有效地建立起与建筑主体相吻合的一体化数学模型,并通过导入系统的方式将被反映建筑在一种更加逼真的环境中进行动态模拟,来判断建筑结构设计过程中是否存在需要优化的环节。
        3.4 建筑结构设计动态施工应用
        建筑结构等施工过程是一个动态发展的过程,在施工的过程中,如果不按照施工进度的完成情况来进行下一步工作内容规划的话,很容易导致施工过程与设计规划相背离;而 BIM 技术则可以根据施工过程来进行动态模拟,实现与建筑施工过程同步,并且可以对于建筑施工过程中所应用材料的方式和多少进行适当的调整,并对当前阶段所应用材料的数量与预计建筑施工所应用材料的数量进行比较,并将这一比较结果及时反馈给我们工作人员,建筑设计人员或施工管理人员可以根据 BIM 技术所反馈的结果来对施工进度和施工应用材料进行相应的调整,在提升材料应用效率的同时保证施工质量。据不完全统计,不正确的建筑结构设计对于建筑施工过程所造成的损失约占整个施工过程的 10%~20%,可以说不正确的建筑结构设计对于整个过程所造成的影响是非常大的,人们接触到的、直观表现在经济上的影响尚且如此恐怖,更何况是潜在影响。而通过使用 BIM 技术可以对这一影响进行有效控制,BIM 技术可以动态反映施工过程,将施工过程的各个环节都在系统中加以展示,将整个设计环节都保持在可控制并且合理的范围内。
        结语
        如今建筑行业是我国的龙头行业,建筑行业的体系也在日臻成熟和完善,所以只有提供更科学,更先进的技术手段,再能保证建筑工程的质量,提高工程的效率,BIM 技术是建筑工程结构设计环节的重要技术手段,这一技术的应用和发展,对建筑行业有重要意思,所以在 BIM 应用的过程中,要根据 BIM 技术的特点和设计要求,与工程的实际情况相结合,促进建筑结构设计的合理性,提高建筑工程水平。
        参考文献:
        [1] 朱江 .BIM 技术在建筑结构设计中的应用分析 [J]. 价值工程,2018,37(34):207-208.
        [2] 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):19-20+10.
        [3] 卓博华 .BIM 技术在建筑结构设计中的应用 [J]. 工程技术究,2017(08):229-230.
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