BIM技术在建筑结构设计中的应用 刘晓蕊

发表时间:2020/6/29   来源:《建筑实践》2020年第5期   作者: 刘晓蕊
[导读] 在建筑结构设计的过程中,BIM技术作为一种新型的设计手段
         摘要:在建筑结构设计的过程中,BIM技术作为一种新型的设计手段,能够拓展建筑设计的市场,满足更多客户的需求。基于BIM技术的未来发展,建筑行业设计模式呈现的是一个崭新的局面,而如何保证建筑结构设计水平能满足人们的实际需求,成为人们关注的重点。
         关键词:BIM技术;建筑结构设计;应用
         我国经济社会的高速发展,也使得社会各行各业的生产技术得到了进步,建筑行业具有生产周期长、影响范围广、生产规模大的特征,因此对建筑结构设计对建筑产品最终的质量带来了直接的影响。为了提高建筑单位的市场竞争优势,则需要优化建筑结构设计,将先进化的BIM技术应用到结构设计中来,增强建筑的舒适性、安全性以及先进可靠性,从而更好地满足现代用户的需求。
         1BIM技术概述
         1.1BIM技术定义
         BuildingInformationModel,简称BIM,中文意思为建筑信息模型。三维数字技术是BIM的基础。在建筑工程设计领域,利用工程数据建立三维建筑模型是BIM的核心功能。BIM不仅仅拥有3D建模功能,同时还可以对设计数据进行分析,对设计流程进行信息化管理,是一种能够实现信息资源分享的信息系统。BIM是常规3D建模的扩展和升级,是包含了更多技术方法和工具软件的设计平台,其主要组成部分包括产品模型、过程模型以及决策模型。这三个相互关联互相影响的模型组成完整的BIM系统,能够有效提升建筑设计效率。其中,产品模型到过程模型是指建筑构件的空间信息、非空间信息和拓扑关系。空间信息通常包括建筑构件的尺寸、外形、空间位置以及构件间的相互关系,非空间信息主要包括建筑构件的材质、重量、载荷特性等。过程模型反映了建筑物结构动态模型与各个构件之间的关系,直接影响了构件在各个时间段的性能。决策模型,是设计人员在进行建筑设计过程中,直接或间接影响产品模型与过程模型的数值模型。
         1.2BIM技术特点
         1.2.1信息化集成功能
         一般情况下,BIM技术最大特点就是对各类信息的整合和分析,对于建筑业而言,将建筑材料和结构尺寸等进行整合成为关键信息。在各种技术整合的过程中,对各种参数分析,其一是各类数据整合,其二是对建筑设计中的设计信息进行整理和分析。BIM技术形势相对比传统的技术形式,在数据分析和信息整合中节省了大量的时间。传统的技术软件本身有一定的缺陷,要求工作人员对三维模型进行检查,由于其中的流程比较多,存在不同程度的问题,实施BIM技术之后能够有效应用传统手段,保留了传统的制图设计功能。BIM技术形式可以对原有的数据信息进行掌握,在传统设计基础上进行更新之后,可以提供更好的设计服务。
         1.2.2可传递性
         BIM技术形式在具体的工作中,以建模作为工作手段,可以实现对应的信息技术整合。依据建模处理的具体要求,在整体系统自动化处理中,及时更新各个步骤。对比传统的技术形式,设计过程中工作人员需要确保数据整合的准确性。一旦出现问题,可能影响到整个施工过程,因此需要强化图纸的连接处理,保证数据的准确性。
         1.2.3相互协调性
         就当前技术形式的实际应用现状,如何实现技术的升级是关键。BIM技术主要是根据建筑设计形式进行应用的一种方案,在一定条件下满足了业主的要求。通过多种数据的合理应用之后,可确保各个方面设计的协调性。在实际工作中,3D模型的设置可以实现不同级别的工作要求,三维模型以BIM技术作为基础,同时也是核心,在BIM技术应用中,通过强化立体感和视觉感后可以避免沟通不当的问题。由于建筑设计的资料多,整体上比较冗杂,采用BIM技术后可以实现协调性,各个部门相互间增进沟通和互动,增加工作效率。


         2BIM技术在建筑结构设计应用措施
         2..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。
         2.2中期设计
         中期设计时应该确定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。
         2.3施工图设计
         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。
         3结语
         总而言之,在建筑结构工程设计以及施工过程中,随着建筑规模越来越大,其要求也越来越高。特别是随着建筑行业的现代化发展,各种先进的技术应用在建筑结构设计过程中,对提高建筑结构设计效率以及设计水平有重要意义。而完善与发展传统的CAD技术推动BIM技术在建筑结构设计过程中的充分应用,能够从根本上提高建筑结构设计效率。但是需要注意的是,在BIM技术实际应用过程中,设计人员必须掌握BIM技术的应用要点,确保BIM技术在结构设计过程中能够合理应用,充分发挥BIM技术的应用优势,提高建筑结构设计的整体水平,同时保障建筑的施工质量。
         参考文献
         [1]郭士刚.建筑结构设计中BIM技术的应用[J].工程技术研究,2017(11):224-225.
         [2]杨露露.BIM技术在建筑结构设计中的运用[J].工程技术研究,2019,4(11):42+46.
         [3]陈钦元.基于BIM技术的建筑钢结构施工仿真可视化研究[J].湖北工程学院学报,2019,39(3):99-103.
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