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BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究王雅蕾

发表时间：2021/5/28 来源：《基层建设》2021年第2期作者：王雅蕾

[导读] 摘要：随着经济和科技水平的快速发展，建筑工程技术也变得越来越成熟，它从传统的手绘图纸变到AutoCAD计算机制图，再逐渐发展为当今的建筑信息模型（简称BIM技术），代表着我国的建筑工程设计技术达到了一个新的起点并且将进入一个全新的阶段。

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        摘要：随着经济和科技水平的快速发展，建筑工程技术也变得越来越成熟，它从传统的手绘图纸变到AutoCAD计算机制图，再逐渐发展为当今的建筑信息模型（简称BIM技术），代表着我国的建筑工程设计技术达到了一个新的起点并且将进入一个全新的阶段。BIM技术使用数字化的技术形象、直观地表现出建筑物的三维模型，并且将一个建筑工程中的多个环节协调起来，形成数据的集成和共享，保证了施工的质量与精准度，从而推动整个建筑行业的发展。本文对BIM技术的发展现状、特点、应用优势、展望与未来等进行研究与分析。
        关键词：BIM技术；建筑工程设计；三维模型；应用优势
        引言
        在当前的建筑设计行业领域，BIM的产品正在伴随着BIM技术的发展不断地完善，在建筑设计中的应用优势也更加的突出。在实际工作应用过程中，BIM技术可以实现不同专业、不同部门和不同设计人员之间的数据信息共享，同时借助信息技术的支持，将建筑设计以直观化的形态展示出来，便于设计人员以及施工单位更加直观地对建筑结构细节问题进行分析，从而达到提升建筑结构设计和施工质量的目的。
        1BIM技术概述
        建筑信息模型简称BIM，该技术是以现代信息技术为基础发展起来的的软件性工具。其主要通过可视化、协调性、模拟性等优势，收集、处理建筑结构中的信息。以计算机为搭载桥梁，将设计图纸上的模型转变成三维模型，并通过分析三维模型中的数据，进行参数设计。BIM技术的优势在于建筑设计人员可以通过三维模型检验设计图纸的可行性，寻找纰漏，对数据进行基础调整，最大程度排除建筑的安全隐患，避免出现返工情况。BIM技术为建设工程提供技术性支持，推动工程有序开展。
        2BIM技术的特点
        2.1建筑模型的可视性
        所谓可视性即呈现给观看者视觉上的画面，以往的设计技术无法达到给设计者和业主直观视觉上冲击的效果，AutoCAD、PKPM和天正建筑生成的平面图、立面图、剖面图、结构配筋图等都是二维的平面图纸，要人们发挥足够的想象才能在脑海里构造出最终的模型。它们即便有3D模拟的功能，展示的也都是线条状图形，无法观测到建筑物的实际情况，只能等工程竣工后才能看到。然而使用BIM技术可以提前通过对建筑物的三维建模、实际效果渲染以及动画形式表达等功能，生动形象地表现出其状态。
        2.2不同工种的协调一致性
        一个工程往往要被细分为多个方面，由不同项目的专业人员进行单独设计，再后期整合到一起。一个项目涉及到的专业跨度很广，每个专业的设计人员都会设计出各自的图纸，工程量大并且方案杂乱，各个部门沟通存在很大的障碍，造成最终方案一度无法协商一致，漏洞百出，并可能导致工期延长，造成不必要的经济损失。而BIM技术令不同专业基于同一个三维模型进行设计，省去了沟通整合的时间，让各个专业分工协作的效率达到最大化，避免沟通交流不及时造成的数据丢失，从而提高建筑物的整体质量。
        2.3整体具有优化性
        从方案的提出与设计，到工程的施工与竣工，再到后期的运营，其实都是一个对信息不断改进完善的过程。BIM技术舍弃了原有程序存在的建筑数据缺失、施工过程沟通交流不及时、工程工期长、效率低下等问题，将建筑结构具体状态与数据详细地储存在信息库中。它不仅包括了建筑物多样复杂的外在形态，还包括了结构构件、材料的详细属性。设计者可以利用优化工具直接对现有的三维模型进行优化完善，而不用反复改稿。

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        3BIM技术在建筑结构设计中的应用探析
        3.1BIM技术在实现结构设计可视化中的应用
        BIM技术是一种基于现代化信息技术背景下建筑设计应用，依据自身信息化的程序设计在实践应用过程中将建筑结构的构件通过三维模型的方式直观的展示给用户群体，从而有效提升建筑设计信息的传递质量。在传统的建筑结构设计过程中都是通过CAD软件进行相关结构图纸的绘制工作，这种工作模式下的建筑结构设计过程很难直观的将建筑结构信息呈现出来，在一定程度上阻碍着用户获取信息的效率。而基于BIM技术应用下的建筑结构设计在初期阶段就是通过建立三维实体结构模型进行设计，借助直观的建筑结构呈现，可以帮助不同用户从不同角度获取建筑结构的相关信息，对建筑构件的基本信息和功能布局有一个全面的了解。在大型建筑结构的设计过程中，设计人员会通过动态演示的方式，帮助用户直观的对建筑结构各部位信息进行观测，便于设计人员选择出最佳设计方案，并及时的发现结构设计中存在的问题，从而不断优化和提升结构设计的科学性和合理性。
        3.2建筑结构方案设计
        设计建筑结构时，应充分利用BIM技术中建构的模型，预估建筑造价成本，分析其中利弊。这种做法有利于工程建设初期制定设计方案，避免后期施工出现问题而返工，减少建筑投资在资源和资金上的浪费。例如，设计某面积为4000m2的公共建筑时，应绘制建筑的立面结构后，再计算工程造价。如果在设计过程中发现预算超出范围，应利用BIM技术对建筑结构进行局部调整，把重钢结构更换为轻钢结构，调整建筑面积，缩减无用空间，进而优化设计方案。
        3.3实现数据的传递和共享
        绿色建筑设计是一个跨学科的多专业合作过程，为保障各专业直接有效的沟通配合，建筑结构设计中涉及的数据须实现共享。由于传统设计技术中的共享机制并不完善，因此在设计过程中不能实现数据同步。对于BIM来说，该技术可使用中间数据文件实现在不同位置创建的数据和信息的共享。同时，通过中间数据库的设计，将实现不同部门之间的数据传输和共享，确保不同专业人员之间的有效协作。BIM技术的协同设计，改善了绿色建筑咨询团队与各种参与者之间的沟通问题，增强了对绿色建筑的了解，有助于设计更好的绿色建筑项目。
        3.4运营与管理分析
        BIM的重点技术是可视化三维模型，通过收集不同领域的信息反映建筑物内的各种项目属性，并可与实际施工过程中的实时信息兼并。其所提供的数据具有高度的真实性和精确度，为当前绿色建筑的工程提供长期的运营和管理支持。例如，在按时完成项目后，应对空调等通风系统进行清理，此时需利用BIM模拟和分析建筑物的管道通风方位、尺寸和管道周围的功能等情况。通过BIM模型可高质量地实现这些要求。
        结语
        在建筑工程的结构设计过程中应用BIM技术对于提升整体设计质量有着重要的促进作用。就当前我国建筑工程设计应用情况分析，BIM仍旧有很大的提升和创新空间。相关设计人员要在传统设计经验的基础上，加强融合BIM技术应用的实践，充分发挥BIM技术的应用优势，促使我国建筑设计水平再上新的台阶。综上所述，当前建筑行业普遍引进BIM技术，旨在通过此技术提高建筑工程整体效率与质量，优化设计水平，降低建筑工程建设成本，减少返工情况。本文结合BIM技术在建筑结构设计中的应用进行研究，将建筑结构中的二维结构设计模式转向三维结构设计模式，全面采用信息模型模拟建筑结构，可以更为高效地完成建筑项目。
        参考文献：
        [1]潘平.BIM技术在建筑结构设计中的应用与研究[D].华中科技大学，2018.
        [2]李轼，王科亮，刘媛.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].江西建材，2018（03）：40.
        [3]龙辉元.浅谈BIM技术在结构设计中的应用[J].建筑结构，2020（05）：16-19.