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BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究李永明

发表时间：2020/10/20 来源：《基层建设》2020年第19期作者：李永明

[导读] 摘要：随着社会经济飞速发展，科学技术持续进步，我国逐渐走向信息化发展时代，BIM技术具有许多功能，将其应用于建筑结构设计中，可利用BIM软件将与建筑工程有关的信息收集起来，并对这些信息进行整合，为建筑结构的设计提供更加完善的参考资料，从而提高建筑结构的合理性。

        承德建业建筑有限公司河北省承德市平泉市 067500
        摘要：随着社会经济飞速发展，科学技术持续进步，我国逐渐走向信息化发展时代，BIM技术具有许多功能，将其应用于建筑结构设计中，可利用BIM软件将与建筑工程有关的信息收集起来，并对这些信息进行整合，为建筑结构的设计提供更加完善的参考资料，从而提高建筑结构的合理性。
        关键词：BIM技术；建筑工程；结构设计；应用
        引言
        在我国城市化进程不断深入，人民生活水平不断提高的今天，BIM技术在建筑结构设计中的引进和利用，不仅可以提高设计水平，而且还可以实现各环节施工的顺利开展。
        1 BIM技术的概念分析
        BIM是建筑信息模型的简称，是以现代化信息技术为基础发展起来的软件工具，在建筑设计活动当中通过自身可视化、协调性、模拟性以及可出图性的功能，对建筑信息资源进行收集和处理，以计算机作为载体将设计图纸转变为三维模型，并进行参数设计。以此，来检设计图纸的可实施性，检验设计图纸当中是否存在漏洞，进行实时的数据调整，从而避免重复施工、反复施工的问题，指导后期建设工程有序的开展，达到降低成本的目的。
        2BIM技术在建筑工程结构设计中的应用
        2.1BIM技术在建筑结构性能分析中的应用
        建筑结构性能的分析与改进可通过特定的结构元件实现。在建筑结构性能分析中使用BIM技术对建筑物的平面设计方面有较高要求，既要保证结构性能的有效性，又要尽可能做到隐式设计。在结构性能分析过程中，BIM技术将部分结构设计转变为数字模型，从而验证建筑结构设计的稳定性。地下室建筑结构性能的设计是比较复杂的部分，需要考虑地下管道的布置，又要考虑做到建材的充分使用。BIM技术能在设计师进行结构设计之前通过相关参数的设置模拟地下室环境并自动规划设计路线，大幅缩减了传统结构设计的优化过程。如在项目执行过程中出现比例问题或质量问题，BIM技术将启动紧急修复功能，对需要修复的参数及修复后的成果进行展示。
        2.2建筑空间进行规划
        建筑空间规划在结构设计过程中需要及时进行关注，这也是建筑结构设计的初始环节。在建设区域确定后，设计人员要对该区域进行空间规划，若该区域的地形状况较为复杂，需要开展较为深入的空间规划分析。借助BIM技术对建设区域进行空间规划，分析建筑区域的坡向、坡高、斜率等参数，针对复杂地形建筑空间，提供有效的设计技术支持，进而开阔设计人员思路。通过GIS技术进行坡度分析，建立相关BIM模型，对各类参数进行模拟，设计人员通过模型对施工区域进行全方位、多角度的研究，获取大量基础性数据，为后续正式的建筑结构设计、空间规划工作提供详实资料。在建设区域地形分析工作完成后，设计人员即可开展空间规划工作。
        2.3制作虚拟模型
        BIM技术是以现代信息化技术为基础的，并通过相关的软件进行运转和数据参数设定，所以可以通过计算机进行模型建造，并在这个过程当中设计工作者可以更加全面地了解自身的设计数据。通过该技术当中的建造模型功能，可以在电脑上将建筑模型以三维的方式展现出来，而模型演示并不是主要的目的，而是在虚拟的环境之下对建筑物各方面的功能进行评估审核，比如说建筑物平衡受力情况、地面压力承受力以及建筑各个部分都存在重力等等。该技术是非常重要，尤其是目前我国建筑物的构造越来越复杂，在城市高层建筑、个性化建筑当中发挥着重要的作用，可以对建筑物每一个环节进行放大肢解，验证施工计划的可实施性。并且，在三维建模当中还可以优化建筑物当中的管道安装、机电安装，最大限度的提高布局的合理性，强化细节技术操作，避免后期工程当中出现安装技术性问题。

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最后，在造型模拟分析活动当中，设计者可以更为直观清晰地了解到外地情况之下建筑物所出现的损害情况，比如说在地震、泥石流环境当中，整个建筑物对碰撞的承受能力，而这些都是平面设计图纸当中无法展现出来的，有利于对建筑物的性能进行进一步优化。
        2.4 BIM技术在建筑结构设计参数设置中的应用
        数据模型的建立是BIM技术的核心部分。BIM技术背景下的数据模型并不只有参数分析及整改简单，还可以根据参数设定展示建筑结构设计的整体几何造型及建造属性，并完整地将该建筑的所有设计参数展示出来。部分建筑结构设计需要对组件系统进行组装，传统的组装工作需要设计人员根据建筑结构设计要求、设计参数进行全面分析进而制订修改方案。BIM技术的使用只需要适当进行结构设计的改动就可以实现组件组装，不需要过多考虑保持原有设计结构的问题。这样既能达到客户对该建筑的设计要求，又能通过对参数的自动调整确保该建筑的安全性能。
        2.5 BIM技术在钢结构建模中的应用
        对于建筑结构设计而言，最为重要的一点就是要实现钢结构建模在其中的合理利用。钢结构建模可以被看作是建筑结构设计的基础，但是在整个建模过程中，难免会遇到各种不同类型的问题，比如连接梁柱等问题。所以在钢结构建模工作的具体开展过程中，必须要结合实际要求，提高对梁高的重视程度。在这一环节，将BIM技术科学合理的应用其中，工作人员要在实际建模过程中，对涉及的各种不同类型的参数信息等进行详细分析，同时还要对各种不同类型的问题进行处理，比如各螺栓相互之间的距离等。同时，工作人员必须要保证现有的信息、参数等具有准确性、合理性，这样才能够按照规定的要求，完成连接构件等相关工作。
        2.6碰撞分析
        碰撞主要有3种类型。一种是硬碰撞，即碰撞的对象为两个实体，两者会在空间中重合；一种是软碰撞，即碰撞的对象仍然为两个实体，两者不会在空间中重合，但会因为空间和间距过小，达不到施工要求；还有一种为副本碰撞，即两个完全相同的构件，会在空间上完全重合，一般只会在计算钢、水泥量时才会出现这种情况，这样可以避免因对同一构件进行二次计算导致的成本增加。由于建筑图纸、结构图纸和MEP图纸都具有很强的专业性，是分别由对应的专业部门完成的。在完成图纸设计后，在综合模型中放入各个专业模型，就能将碰撞位置确定出来。Revit软件具有碰撞检测功能，Navisworks也具有此功能，后者能够将前者导出的.nwc格式模型进行整合。
        2.7建筑结构模型信息的共享
        设计工具是以BIM技术为基础，在建筑结构改造过程中发挥作用的，这类软件可以高效地实现模型建立、模拟分析、合理演算以及设计图纸的快速生成等功能，对BIM模型数据库信息的交互功能和储存功能有着巨大作用。除了该类建筑结构信息的高效整合，BIM软件可以在短时间内实现同一项目不同施工模块之间的结合，中心服务器的功能就如一个庞大数据库，充分地将室内设计、建筑结构设计以及机电设计等多个单元模块进行有机结合，使设计人员可以直接通过网络连接就可以实现相关信息资料的调取，从而有效辅助设计工作的进行。其具体实现流程：（1）以局域网络中心服务器为载体，建立中心文件资料库；（2）设计人员以各自的BIM核心建模软件为工具，同中心资料库实现连接，从而建立建筑信息模型。每一个不同专业模块都可以通过中心文件，将建筑结构设计中的信息与其他专业设计人员进行有效的信息共享。
        结语
        总而言之，在建筑结构设计中应用BIM技术有较为显著的优点，不仅具备良好的可视化效果，还有良好的协调性。因此，在建筑结构设计中的建筑结构性能、钢结构建模、建筑结构参数设计、建筑结构设计性能等方面对BIM技术的应用较为广泛，且获得了较好的效果。
        参考文献：
        [1]胡瑛，施继余.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].工程技术研究，2020，5（5）：213-214.
        [2]张秀萍.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].住宅与房地产，2020（4）：81.