BIM在建筑结构设计中的应用周丽萍

发表时间:2020/6/8   来源:《建筑实践》2020年4期   作者:周丽萍
[导读] 建筑的核心工艺为按照构件详图进行物料采购,
        摘要:建筑的核心工艺为按照构件详图进行物料采购,在车间完成建筑构件的组装浇筑养护后直接运至现场安装,其对于图纸精度和一致性的超高标准自然地产生了对于BIM技术的应用需求。当下各设计院对于BIM技术如何具体应用到装配式项目的设计、深化和辅助生产中,尚未达成共识,而构件拆分模数化和精确化难度过大、深化设计周期过长等行业难题也有待解决,原因在于设计理念和深化分工还缺乏连续性和整体性。
        关键词:BIM;建筑结构;设计;应用
        引言
        本文主要对BIM在建筑结构设计中的应用做具体论述,希望通过本文的分析研究,给行业内人士以借鉴和启发。
        1建筑业的发展
        首先是环保化。随着国家及人民环保意识的增强,整个社会加强了对低碳生活的重视,从小的方面来说,节能灯的使用、摩拜单车的普及以及太阳能汽车的出现,都是环保的体现,建筑工程也不例外,环保材料逐渐普及,例如,较多的使用在公共设施中的植草路面砖,采用再生高密度聚乙烯制成,它的作用是排走路面水,防止雨天路面形成积水,减少地表水的污染等。其次是技术化。一线城市建筑市场发展很乐观,建筑体系相对成熟,与之相反的,一些小城市由于建筑业存在复杂性,信息技术的落后制约了当地建筑业的发展,从笔者角度观察,培养信息技术人才,引进先进技术是加速建筑业发展的必要途径。BIM技术的出现对建筑行业是一个机遇,对人才培养是一个挑战。BIM技术能提高决策可靠性、设计合理性、施工经济性和验收结算的精确性,同时BIM技术也是企业招标的优势。
        2BIM在建筑结构设计中的应用
        2.1实现绿色建筑设计方案的可视化
        通过构建BIM模型,能够将绿色建筑设计效果充分展现出来,还能够对构件参数进行注释、分析绿色建筑、进行建筑结构计算等,有助于设计人员设计思维的创新与拓展。另外,在进行绿色建筑设计过程中,只要设计人员对其进行任何改动,BIM模型均能够对其建筑设计整体及其有关部分进行自动变更,有助于设计人员设计效率的提高。例如,针对一扇窗的位置,在选用传统CAD设计方法来对其进行改动时,在对平面设计图内本扇窗位置进行改动以后,还需要对本扇窗其他有关设计图纸进行改动。但是在B1M建筑信息模型中,通过运用信息共享平台,便能够对全部预支有关的信息进行自动改动。
        2.2深化设计与构件拆分
        构件深化设计阶段,钢筋碰撞、预留预埋件与模具及钢筋干涉问题严重等带来后期构件制作节点变更频繁等。需以深度建模为核心,运用BIM来实现深化设计,尤其是结构构件、功能构件和装饰构件内部和构件间的碰撞协调。以项目BIM模型和可用于生产的加工图纸为典型成果。
        2.3策划下的建筑正向设计
        1)在方案初设阶段,建筑的功能单元、结构体系、创意造型即结合建筑的工艺,运用BIM软件进行轮廓建模,确定整体外观。2)确定项目装配式工艺各功能区的构件模数,在进行主要尺寸设计时,由专门的结构工程师把控通用尺寸要求、钢筋布置条件和节点做法,在BIM平台端就将房屋构件单元的尺寸硬性约束为模数匹配,从源头规避掉尺寸凌乱的问题。3)在建筑设计和结构设计进行对接时,逐级将结构设计平台和前述建筑构件设计平台进行数据对接和功能对接,在结构设计人员的专业支持下,实现从装配式方案到装配式构件的自动拆分。4)在其他各专业进行设计时,同样充分考虑功能单元的组合,尽量保证构件轮廓和出筋定位的一致性,在和单一构件进行协调时,充分考虑水暖电设计方案的“模数化”、一致性,保证尽量减少构件开孔方案等的多样。

5)将传统建筑设计中的功能分析和方案展示工作,同样转移到装配式BIM方案的设计体系内,根据建筑的设计初衷,从建筑美学、建筑功能和绿色环保等角度完成参数化分析体系的重新制定。
        3BIM技术在建筑结构设计中提升的对策
        3.1确保图纸结构设计的合理性
        BIM技术在建筑结构设计中提升的对策之一是确保图纸结构设计的合理性。为了确保图纸结构的设计具有良好合理性,在设计前相关设计的人员要到实地进行勘查,确保建筑结构的设计和场地实际情况具有一致性;同时相关人员还要对勘测的数据进行深入的分析,按照施工场地的周边环境以及建筑实际要求,来进行图纸结构的设计,保证建筑结构的设计具有科学性和合理性;另外,在对建筑图纸的设计中,相关设计的人员要对多方面的因素进行系统性的考虑,如结构的外形、布局和承载力的位置等,从结构的全局性对其结构性能进行分析,确保设计的准确性;最后,对于建筑结构的设计图纸还要做好审核和分析,组织相关小组来共同对结构图纸的合理性进行研究,如果发现图纸设计存在不合理,一定要及时进行图纸的合理更改和复核,务必保证图纸设计满足要求。
        3.2优化对结构基础体系的选型设计
        BIM技术在建筑结构设计中提升的对策之二是优化对结构基础体系的选型设计。为了确保建筑结构的基础体系满足建设要求,就需要重视对其基础体系的选型设计。基础体系选型设计的水平,直接对建筑结构重力的承载性能造成影响,良好的基础体系选型还要求能够按照多种的情况变化进行合理安排与控制,其对后续工程施工的开展也有着直接的影响。因此对地基结构的体系选型设计中,就要和工程设计的要求、地理的环境、施工的方面等进行结合,来对其选型进行全方位考察与准备。比如,设计人员要对建筑外形设计和建筑项目区域内地质等状况进行掌握,再按照图纸详细的描述来进行建模的演算,对建模的演算进行观察和分析来对建筑基础的选型进行合理把握;同时在对建筑基础的选型设计中,要做好对基础选型的合理规划,若岩基的掩埋比较浅或土质比较好的区域,就能够将桩基当作基础,来实现对稳定性以及安全性的满足。
        3.3施工图设计阶段
        BIM技术在建筑结构设计中提升的对策之三是施工图设计阶段。基于BIM技术的结构施工图设计阶段的首要任务是各个专业相互提交初设模型,根据项目的地基、风荷载、地震等实际情况,构建结构设计模型。建模完成后,对结构进行计算并对结果进行调整和修改、校审。然后,汇总组合各设计专业的初步设计模型数据并进行设计协调和修改,继而完成结构施工图的设计模型。最后,可直接生成二维施工图,经过和结构模型的校核后就可以将施工图的BIM立体设计模型和二维图纸一并交付给业主。
        结语
        总之,BIM技术在未来的发展趋势必将是结合先进的计算机技术大大提高生产效率,在减少人力、物力、财力的情况下,更短时间内完成等量的工作。因此,如果能够通过分享BIM让云计算、大数据的人才都加入其中,那么,BIM将实现它的生命周期的最大价值。虽然BIM在实践过程中也遇到了许多问题,诸如市场上存在的很多BIM软件在施工阶段较为稀缺,使得数据交互困难,制约了BIM的发展,但是相信在不久的将来,不管是在应用模式方面还是在数据标准方面以及易上手性方面都会有很大的提升。建筑行业进入了BIM时代,对BIM应用人才的需求日益突出。应该注重培养大学生成为创新人才、技术人才和信息人才,这样才能适应国家的发展,与时俱进。
        参考文献
        [1]李琪玲.基于BIM技术的造价管理应用研究[D].武汉:武汉工程大学,2018.
        [2]陈继良,丁洁民,任力之,等.上海中心大厦BIM技术应用[J].建筑实践,2018,1(11):110-112.
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