BIM技术在建筑结构设计中的应用 王松已

发表时间:2021/6/7   来源:《基层建设》2021年第4期   作者:王松已1 裴亚娟2
[导读] 摘要:BIM也称为建筑信息化模型技术,与传统建筑模型技术相比,三维下的建筑设计模型构建便是 BIM技术最大的亮点。
        1河南省城乡规划设计研究总院股份有限公司  河南郑州  450000;2广州黄埔建筑设计院有限公司  河南洛阳  471000
        摘要:BIM也称为建筑信息化模型技术,与传统建筑模型技术相比,三维下的建筑设计模型构建便是 BIM技术最大的亮点。科技的创新发展使得建筑业朝着技术化与现代化的方向发展。新的时代背景下,科技创新带来更多的技术创新成果,这些技术创新成果也有效地应用于各行各业,包括给建筑业带来运行效率和质量的整体性提升,也包括现代建筑结构设计的持续优化。BIM技术就是其中之一,既提升建筑结构设计质量,又带来建筑结构设计布局的规范化,更在与其他技术手段结合的情况下带来高质高效的结构设计。因此,BIM技术在现代建筑结构设计中的应用推广具有必要性。
        关键词:BIM技术;建筑结构设计;应用
        引言
        为推动建筑业转型升级、促进建筑业高质量发展,国家提出了《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,指出了要大力发展装配式建筑、推进建筑业数字化转型、推广应用建筑机器人等指导意见。而BIM技术正是推进建筑业数字化转型的有效途径之一。
        1BIM技术的特点
        第一,是可视化。传统二维的CAD图纸,表达的信息远不如BIM技术生成的三维立体图像形象和具体。从二维图纸到具体的施工实体,设计人员和现场施工人员还是需要在大脑中进行想象转换。特别是对于一些形态复杂的建筑实体,很难用二维图纸进行形象的展现。这种情况下使用BIM技术生成的三维模型或动画来展现,效果好得多。且传统基于CAD的设计一般各个专业各自为战,由于施工现场的复杂性,某一专业的设计人员极易由于对其他专业的不了解而使设计出的方案与其他专业产生冲突。而凭借BIM强大的可视化功能,把各个专业结合在一个可见的模拟实体上进行分析,更容易发现设计中的各种空间碰撞检查问题。第二,是模拟性。BIM技术的模拟性功能十分强大。在BIM3D模型基础上可以增加时间维度,称为4D,可以按照进度计划对建筑施工过程进行模拟,通过对照现场实物量形成情况与某个时间点的模型,直观地体现整体工程进度情况。在此基础上还可以增加造价信息,称为5D,可以方便地得出某个时间点的计划投资额度,这对于实时进行造价控制是十分得力的工具。第三协调性BIM技术在建筑结构设计中发挥协调性优势,能使建筑结构设计各个要素优化整合,建筑结构内部空间设计具有明显的层次性与统筹性。例如建筑物内部消防系统的布局、水管线路的铺设、楼梯间的布局设计,设计人员在BIM技术的支持下,先制订合理的布局铺设计划,BIM技术对应的是建筑结构设计的整体效果,能有效地发现单项结构设计与其他项目建设的冲突,尽可能实现一次布局到位。在建筑工程中,钢筋混凝土是主要构成,在BIM建筑结构三维模型中用特殊符号加以标记,设计时能规避钢筋混凝土对建筑结构各模块设计的突兀影响,追求更好的设计效果。建筑结构设计人员使用BIM技术多维度、多层次链接,显示钢筋混凝土结构平面,方便数据信息的提取。设计人员使用BIM技术填充模型及其标准化表达,确保线型、字体与外观的整体协调,提升建筑设计结构标准度与美观度。
        2BIM技术在工程项目中的应用
        2.1BIM技术在建筑结构设计前期工作中的应用
        BIM技术建立系列三维建模软件平台,设计人员对建筑施工中的结构和模型对比分析,并将其转变为信息化模型,辅助设计参考。其避免施工项目分析中对设计图纸的反复修改。

BIM运用了最为先进的3D技术,方便设计人员了解建筑工程的具体内容,与传统的CAD软件不同,其减少了从平面图形到立面图形复杂转换的过程,以直观的三维模型将建筑内部详细信息展示出来,而三维模型对应的是三维实体模型,其使建筑工程功能方面的展示更为直观。设计人员出具设计图纸,在BIM技术支持下进行数据模拟,完成前期的虚拟化设计,可实现即时性的调整,根据设计需要随时调整为符合条件的可视图,并于建筑模型中生成建筑数据,有效规避传统建筑设计中的各种干扰因素。在一些大型建筑项目中,相关人员需要对单一项目进行优化设计,又需要对建筑整体结构进行实时把控,引入BIM三维实体模型,有利于设计人员选择参数优化设计,并通过参数分析与模拟探讨建筑工程结构设计的合理性,在发现缺陷时能及时调整、加以改进。
        2.2实现房屋建筑设计的稳定性
        房屋建筑设计的稳定性也是在开展设计工作中,需要着重的考虑到的一个问题。从其影响因素来看,在不同的房屋设计中,由于其使用的材料、内部的结构、材料的质感等方面的影响,加之房屋建筑的体积、高低等方面都会存在着一定的差异,导致最终设计出的房屋在轻重感方面存在着一定的差异。在我们日常生活中看到的各种建筑中,如果发现了建筑使用的色彩较暗、材料比较粗错、体积比较大,往往会产生一种较为沉重的感觉。相反的,如果建筑的色彩比较明亮、体积较小、材料的质地比较好,便会产生一种较为轻快的感觉。为此,在今后的建筑设计的过程中,需要着重的强调美学原则在整体设计中的重要性,从而更好的提升房屋的稳定性,促进建筑结构的优化调整。在科学技术不断发展的背景下,出现了悬臂结构的特点。从其内涵来看,主要是通过色彩的对此和材料的粗糙度的对比,来增强底层的厚重感,达到提升建筑稳定性的效果。比如上海的东方明珠,便是充分的结合了悬臂结构的优势,在保持了建筑的稳定性的同时,还在一定程度上增强了其内部结构的稳定性。
        2.3加强对于建筑结构体系整体合理性的重视
        在进行建筑结构设计的过程中,必须严格遵守相关的建筑法律法规与国家标准,在设计建筑结构体系的过程中要充分应用目前先进的技术,特别是对于建筑结构的承重设计与抗震设计,需要根据建筑施工材料的实际状况来进行分析研究,确保整体建筑结构的安全稳定性。另一方面,对于建筑结构图平面的方案设计,如果设计不合理,就会导致建筑建筑结构各方面各角度都会存在一些不合理的问题。如果在具体的设计过程中发现土质地貌结构存在一些特殊问题,需要根据目前的实际状况来设计合适的结构,例如一些潮湿塌陷的场地,需要加强对于地基的处理,来确保建筑结构整体的防震性能。
        2.4成本控制方面
        基于BIM技术的成本控制可以贯穿整个项目周期。前期招投标阶段,用BIM的自动算量算价功能,可以大大减轻工作人员的工作量,缩短招标文件的制作时间。利用BIM模型中的项目进度计划,利用成本数据库中的成本信息,可以方便地制订成本支出计划。项目施工过程中,利用BIM可以快速对现场实物量形成情况进行量的核算和成本核算,以便了解项目支出情况是否符合项目支出计划。BIM的5D成本数据库,使成本核算非常快速准确。到了竣工结算阶段,可以结合签证信息快速计算最终工程量和结算额。
        结语
        BIM技术是一种新型的设计工具和表现工具,更是一种项目管理工具。虽然现阶段受相关人才不足的制约,BIM技术还未在工程项目中普遍使用,但这项技术已经引起了国家建筑主管部门和社会各界的重视。相信随着国家相关部门的大量推广,各大教育培训机构的持续输出,BIM人才一定会逐渐满足社会需求,BIM技术必将在我国建筑行业得到越来越广泛的应用。
        参考文献:
        [1]李广龙.建筑结构设计中BIM技术的应用实践分析[J].工程建设与设计,2020(15):139-141.
        [2]常春霞.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].工程技术研究2020,5(3):215-216.
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