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建筑结构设计中BIM技术的应用刘志兵

发表时间：2021/6/11 来源：《基层建设》2021年第6期作者：刘志兵

[导读] 摘要：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。

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        摘要：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：建筑结构设计；BIM技术；应用
        引言
        伴随着我国社会形态的转变，建筑行业的发展实现了从传统粗放式到精细化的转型。为了顺应建筑业发展要求，建筑结构设计也从传统二维朝向多维化方向进行转变。其中BIM技术的提出与应用有力推动了建筑结构设计的可视化、参数化与协同化发展。针对BIM技术在建筑结构设计中的应用对BIM技术的推广以及建筑结构设计有着重要的现实意义。
        1BIM技术的内涵
        BIM技术指代建筑信息管理应用，也就是利用现代化的科学技术方式建立起完整的可视化模型，对应具体的集合数值，将建筑结构的设计形式具体化地展现出来，并将其充分的应用于建筑结构设计工作内，帮助设计人员更加充分、完整的整合建筑物的相关信息，使之能够作用于施工效率提升，并且可以有效地降低设计的难度。BIM技术与传统的建筑结构设计技术有所不同，是从平面设计的形式转变为立体设计的形式，可使人们从整体的角度清晰的考虑到建筑设计的结构框架。将BIM技术应用于建筑设计中，能够有效地减少设计时间，保障建筑工程施工的质量与安全。
        2建筑结构设计中BIM技术的功能分析
        2.1修正设计图纸
        传统的建筑结构的设计图纸常需要人工进行修整，如果仅修改其中一处，那么设计人员也需要重新计算其他方面的内容，所以传统的图纸设计环节，需要设计师付出大量的时间对照计算图纸中的其他内容。应用BIM技术以后，可以通过修改工程数据的方式，克服这一缺点。众所周知，BIM技术是通过建设模型来获取工程数据的，所以在修改工程图纸时，施工人员只需要对图纸中出现错误的部分进行修改就可以，其他部分的信息会根据设计人员的修改情况而自动修正，那么设计人员就拥有更多的时间研究其他方面的内容，BIM技术的应用使工程的设计方案越来越合理、高效，便于建筑结构取得更好地设计结果。
        2.2组织设计
        在建筑工程施工过程里，需要按照构件建设先后顺序来组织施工，其需要对材料、人员、设备、场地等形成对应的安排。换言之，想要保证构件施工的质量和安全，必须结合建筑构件特点来针对性进行合理的施工组织设计。在这个过程里融入BIM技术便可以达成施工现场的各部门场地设计，避免了彼此施工互相干扰，使得物料利用更充分，避免了二次搬运导致的成本浪费。使得各施工部门能够首尾衔接，全面推进工程进度，降低工程造价。
        2.3施工环节
        在实际施工环节中BIM技术的应用体现在细节调整、孔洞预留等方面上，在建筑结构设计中会存在各种细节工作，像隔热材料选择、墙内线路的设计和走向、保温材料的布置和选取，各种细节工作都要求工作人员采用现代化技术，避免存在潜在威胁。而且各细节中的结构设计，如果存在问题不能及时处理，也会导致建筑性能不能完全展现。北方地区四季分明，在进入秋末时节后，气温会明显降低，直到来年春节才会回暖。在这一段时间中北方大部分地区都会采用集中供暖的形式，但供暖期之外的低温环境也会影响人们的正常生活。所以，选择保温材料是至关重要的，要求在选择保温材料时，工作人员应注重采用BIM技术开展模拟工作，在开展模拟工作时合理设计固定条件，像10℃环境、0℃环境、零下10℃的环境，并分别判断各材料在温度中的实际保温效果，从而综合选择性能最突出的保温材料。

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        3建筑结构设计中BIM技术的具体应用
        3.1基础设计中的应用
        基坑工程当中，利用BIM技术可以同时将设计、施工、监测三个部门统合起来，使得基坑工程立体化，将具体数据参数共享，使得施工阶段各方主体可以并行不悖，最终形成最为合理的基坑设计方案，降低施工成本。垃圾焚烧电站和小型热电站较一般工业厂房建设更为复杂，其需要在基础设计方面投入巨大精力，为了提升其设计精度，电站工程当中便融入了BIM技术，对地质、水文以及基础工程和环境关系等进行模型设计，提高了基础设计的精度。另外，在该工程的基坑工程里，BIM技术可以结合周围环境参数计算基坑工程对周围建筑的影响，避免土方工程过程里出现坍塌。工程当中，利用BIM技术可以同时将设计、施工、监测三个部门统合起来，使得基坑工程立体化，将具体数据参数共享，使得施工阶段各方主体可以并行不悖，最终形成最为合理的基坑设计方案，降低施工成本。垃圾焚烧电站和小型热电站较一般工业厂房建设更为复杂，其需要在基础设计方面投入巨大精力，为了提升其设计精度，电站工程当中便融入了BIM技术，对地质、水文以及基础工程和环境关系等进行模型设计，提高了基础设计的精度。另外，在该工程的基坑工程里，BIM技术可以结合周围环境参数计算基坑工程对周围建筑的影响，避免土方工程过程里出现坍塌。
        3.2BIM技术在建筑结构参数设计中的应用
        BIM技术具有功能直观展示与虚拟分析的优势，在建筑结构信息模型建构时，其对应的是含有建筑结构设计思想与信息的完善数据库，建筑结构设计调整主要是通过数据库中的信息进行调整。通过分析数据库中的各结构设计信息，立足建筑工程设计施工的实际情况，能从宏观大局上做好建筑结构设计把关，使得建筑结构设计实现美观性、牢固性与抗震性等的统一。在具体的应用中，设计人员通过分析数据库中的信息，进行参数分析与整理，规避传统参数设计中的不利因素，带来自动化数据整合与分析，减少人工操作的误差，也提升操作时效，带来建筑结构设计的高质高效。
        3.3钢结构建模的运用
        建筑工程多以钢结构为主，设计人员可以结合钢结构的建筑需求进行建模，在建模的过程中要注重器件方面的连接问题，由于钢结构的连接包括梁柱连接及梁梁铰接等，所以在施工图纸的设计中，设计人员要与技术人员做好沟通，充分考虑梁的高度因素，使连接部分能够符合施工的具体要求，并且可以在图纸上充分地展现出来连接的形态。在此过程中应用BIM技术能够将参数信息更加准确地表达出来，如螺栓数量的多少及螺栓之间的距离等，可以根据BIM技术所建模的效果图进行修正，设计各类连接件的施工流程、设计人员需要对建筑结构的施工流程具备基本的技术认知，之后了解其流程的施工方法，并在BIM虚拟模型中利用加强件进行定位即可完成钢结构建模的工作任务。
        3.4预制装配式
        在装配式建筑全产业链的各阶段需要信息交流和存储，所以也就有着较大数据需求。采用BIM技术会在装配化这一问题上提供更加专业、准确的信息。装配式建筑的关键核心是集成，而BIM技术则是落实集成的可行性手段，在装配式建筑中采用BIM技术，能对装配式建筑全生命周期开展更加专业、科学的管理和控制工作，主要包括构件生产、运输、运营维护以及设计方案优化完善等，显著提升装配式建筑生产设计和施工的整体效率，为促进我国装配式建筑长远稳定发展奠定坚实的基础。
        结束语
        基于BIM技术下的建筑结构设计不仅能有效提高结构设计的精准度，还能够使得结构设计中不同专业更为协调、更加统一。基于BIM技术下的结构设计可以实现三维立体化模型，设计人们可以直观的分析立体模型，以便在设计初期对不合理之处进行调整优化，模型中与之关联的地位置也会随之调整，有效减少了结构设计的工作量。当前我国BIM技术在建筑工程中的应用正处于从二维过渡到多维的阶段，如何将BIM技术与传统结构设计更加高效的融合是未来结构设计工作需要重点研究的课题之一。
        参考文献
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