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探析BIM技术在建筑结构设计中应用凡扬

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：凡扬

[导读] 摘要：BIM 技术在建筑结构设计中的应用能够有效简化作业流程，提升工作效率，而且可以使建筑结构设计中的绘图工作可以实现由以往的分布绘图向多专业共同绘图的发展，因此对BIM 技术在建筑结构设计中的应用进行分析具有重要意义。

        上海市政工程设计研究总院集团第六设计院有限公司 230000
        摘要：BIM 技术在建筑结构设计中的应用能够有效简化作业流程，提升工作效率，而且可以使建筑结构设计中的绘图工作可以实现由以往的分布绘图向多专业共同绘图的发展，因此对BIM 技术在建筑结构设计中的应用进行分析具有重要意义。
        关键词：BIM技术；建筑结构设计；应用
        在社会经济不断发展的推动下，人民群众的生活水平得到了明显的提升，人们对建筑物的质量也提出了更高要求，而BIM 技术在建筑结构设计环节中的有效应用，加强了建筑结构的设计质量与工作效率的同时，也加快了该建筑工程的施工进度。因此，相关部门及人员一定要不断对BIM 技术进行研究、创新、优化，并大力推广，增强BIM 技术的应用成效。
        1 BIM 技术应用的主要特征
        1.1高效性特征
        建筑结构设计过程中互产生大量数据，如何对数据进行分类管理，成为设计者关注的重点问题，BIM 技术解决了设计人员的困扰，可以将数据储存到适当位置。当建筑结构设计中的数据发生变更时，BIM 系统将根据变化数据调整建筑工程模型，对相关信息进行快速修改。BIM 技术还可以实现模拟施工的目标，对建筑场景进行还原。在BIM 技术的作用下，建筑结构设计将更加高效。
        1.2协同性特征
        BIM 技术具有突出的实用价值，其为设计人员、业主和施工方提供了互动沟通的平台，主体可以通过登录平台来传达主体需求，实现单位之间的信息连接。设计人员在完成工作后，需要将模型信息发送给业主，在业主认可的前提下指导施工方工作。BIM 技术可以对建筑结构要素、建筑构件要素等进行检测，分析构件之间的影响要素，并提出削弱外部影响的策略。通过BIM 技术，建筑设计质量将明显提升，建筑工程项目可以满足多方主体的需要。
        1.3信息化特征
        BIM 技术是现代信息技术的代表，集成了现代信息技术的强大功能，可以对海量数据信息进行分类储存和分析管理，建构科学的信息模型。建筑信息模型为后期项目建设奠定了基础，设计人员需要对建筑模型进行优化，确保各项参数的准确性。BIM 技术构建了信息平台，设计人员可以登录信息平台，对建筑结构进行不断优化，实现建筑设计的一体化。信息建模型以数据库作为基础，记载了建筑结构信息、施工材料信息、建筑构件信息等。
        2 BIM技术在建筑结构设计中应用
        2.1对建筑空间进行规划
        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。另外，通过BIM 技术还可以在建筑内部进行视野分析、可视度分析，类似于坡度分析，设计人员建立相应模型实现对各项功能的分析、调试，综合多种因素，最终确定三维空间规划实际情况。
        2.2分析建筑结构功用
        在实际开展建筑工程结构设计工作的时候，设计工作人员不但要从各个环节入手来加以把控，并且需要从整体的角度对各项工作进行合理的安排，并制定出工作计划，严格遵照各项规定要求对建筑工程结构实施设计工作，提升建筑工程结构整体性能。就以往建筑工程结构设计工作实际情况来说，在针对建筑工程结构实施分析工作的过程中需要运用到大量的人力物力，并且最终的分析结果准确性较差，工程施工效率和质量不能得到切实的保障。

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将BIM 技术在实践中加以引用，能够有效的提升建筑工程结构整体设计效率，只需要将信息数据录入到BIM 模型之中就可以高效的完成设计工作。
        2.3进行碰撞分析
        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。
        2.4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。
        2.5协调建筑物结构设计
        为充分保障建筑工程项目建设质量，BIM 技术在应用过程中会对建筑结构信息进行处理和分析，将已经建立的BIM 模型信息通过软件交互截面及时准确传递给建筑结构设计人员。在这类信息传递过程中需要注意，不同的建筑结构对应不一样的BIM 技术模型，为保障信息传递过程的精确性和有效性，可以利用中间数据处理计算机软件进行辅助工作。此外，在协调建筑结构设计过程中，应当注意对BIM 模型数据库进行科学有效的管理，从而使每一名建筑结构设计人员都能够以最快的速度对信息进行有效的识别与接收。建筑结构设计人员之间信息的有效传递，有利于实现建筑结构功能同装饰工程、给排水工程以及室外工作之间的充分协调，从而有效提升施工作业效率。
        2.6在钢结构建筑中结构建模的运用
        钢结构是当前建筑工程中广泛采取的结构形式之一，在应用BIM 技术对钢结构进行建模的过程中，建筑结构设计人员可以更容易地获取如加强件和连接方面的信息参数，尤其是对钢结构中常见的螺栓数量可以进行更好的掌控。同时，钢结构的连接存在多种形式，在进行具体设计方案确定时应充分考虑梁高等因素，从而使连接部分满足相关设计要求。BIM 技术的运用，让设计人员通过对相关参数的修正就可以进行连接部件的设计，极大地提升了工作效率。
        综上所述，BIM 技术下的建筑结构设计不仅可以简化工作流程，提高工作效率，而且可以使建筑结构设计工作中的绘图工作能够实现由以往的分布绘图向多专业共同绘图的发展，从而促进建筑业的可持续发展。
        参考文献：
        [1]BIM技术在建筑结构设计中的应用分析 [J]. 马金涛. 现代物业(中旬刊). 2019(09)
        [2]建筑结构设计中BIM技术的运用之研究 [J]. 唐春美. 地产. 2019(20)
        [3]建筑结构设计中BIM技术的使用 [J]. 田京涛. 科学技术创新. 2020(11)
        [4]BIM技术在装配式建筑结构设计中的应用 [J]. 孙兵. 建筑结构. 2020(13)