浅析BIM技术在建筑结构设计中的应用

发表时间:2021/6/25   来源:《工程管理前沿》2021年2月5期   作者:杨逢礼
[导读] 在信息技术快速推广和应用的背景下,BIM技术的出现为建筑设计注入了新的活力
        杨逢礼
        机械工业第六设计研究院有限公司    河南郑州  450000
        
        摘要:在信息技术快速推广和应用的背景下,BIM技术的出现为建筑设计注入了新的活力,对于优化建筑设计水平有着重要意义。为此,将BIM技术与建筑设计高效结合起来,已经成为建筑行业发展的主流趋势。本文就从BIM技术的概念着手,就建筑结构设计中BIM技术的应用问题进行分析。
关键词:建筑结构;BIM技术;应用策略
前言
        当前我国建筑工程数量和规模正在不断扩大,社会各界对建筑的品质提出新的要求和挑战,尤其是对建筑的结构设计。作为一名合格的设计工作者,应善于学习,总结工作经验,及时更新设计,为落实在建筑结构设计环节中合理地采用创新技术,显著提升建筑整体的综合性能提供保障。而BIM技术的科学应用,会对建筑工程各项工作的顺利开展产生推动作用,有利于提升建筑工程结构设计的整体质量。
1、BIM技术
BIM技术即建筑信息模型技术,是通过数字仿真技术对建筑真实场景进行模拟、分析与组合,为各部门提供可靠数据的关键技术。通过BIM技术的应用,实现了设计、管理及施工的一体化管控。
2、建筑结构设计中BIM技术的应用优势
        将BIM技术融入到建筑结构设计中,一方面加快了建筑模型的构建速度,提升了制图效率;另一方面利用可视化操作改进设计水平,减少问题的产生。具体来说,建筑结构设计中BIM的应用优势有:
2.1实现平面设计向立体设计的转化
        传统建筑设计多是以平面制图软件为主实现建筑设计的,虽然也能达到设计要求,但其中的影响因素较多,一旦数据出现错误,更改过程中会存在较大难度,再加上人工作业的影响,使得结构设计效果不够理想。而利用BIM技术后,实现了二维图纸向三位立体图形的转化,增强了结构设计的精准性。同时在数据更改时,系统会自动对相关联数据进行变更,降低了结构设计难度。
2.2提升结构设计完成率
        现阶段建筑结构设计中,会通过组合的BIM软件来完善建筑结构设计内容,在保证结构设计精确性的同时,提高建筑结构设计的完成率。
2.3数据实时传输及共享
        在传统建筑结构设计信息数据传输和共享中,由于关联性和互动性较差,使得数据传递存在很多问题,传输效率相对较低。而BIM技术应用后,直接通过建筑模型构建来实现信息数据的传输和共享,加强了数据传递的及时性、高效性。
3、BIM技术在建筑结构设计中的应用策略
        本文以实例为基础,结合BIM技术的特点,合理制定应用策略,体现理论与实践的结合,强化应用策略的可行性和实用性。
3.1工程概况
        S工程建筑面积设计为4 136 m2。开展建筑物设计工作时,要求耐火等级达到2级标准。S工程地上部分为8层,地下部分为2层,选择钢筋砼框架结构作为主要结构形式,使用期限设计为50年。设计抗震设防烈度过程中,保证在7度以上。
3.2 BIM技术应用流程
        第一,详细地对工程施工环境进行调研,包括地质结构、现场环境、温湿度、降水情况、地下水位等,获取技术应用的基础资料。第二,详细了解工程实际情况,包括使用年限、荷载情况、施工线路、施工内容等,形成设计的基础资料,并输入BIM数据库。第三,使用BIM系统对项目实施分类统计,包括不同部分设计情况、建筑所需成本、技术难点等,为后续项目管理提供依据。第四,选择建模软件,开展建模工作,本文主要使用Revit软件。
3.3 BIM技术具体应用策略与实施
(1)构建结构模型。S工程采用钢筋混凝土结构,结构的连接位置属于设计的重点。

在使用BIM技术时,可以在所有连接部件设计之前,进行每个射线和列元素一般特性及参数的分析,并在完成每个部件的连接工作之后执行这些参数。除此以外,使用BIM技术进行建模时,系统可以对各种构件参数进行调整,并对零件和其他构件之间的距离实施自动更新,从而提升结构质量和设计效率。
        在对案例工程进行建筑结构设计时,首先需要建立结构几何模型,与此同时,基于Revit软件构建结构分析模型,将节点处作为具体的连接位置,并实现自动连接。构建模型过程中应该充分考虑基本构建、结构板、结构柱、梁等因素。建立模型时,应该严格依照具体步骤开展:第一,合理选择样板文件;第二,和建筑BIM模型进行有效链接;第三,建立轴网,之后确定标高;第四,结合前三步的操作,科学确定样本文件,并且建立相关构件族;第五,科学设置砼梁与砼柱;第六,建立砼楼结构板;第七,认真检查模型,若发现不足或问题,要及时调整。完成建模工作之后,科学调整视图显示,即能够建立初步模板图。
        对于建筑模型而言,应该科学设置标高,当需要对建筑模型相关部位进行修改时,需要准确定位标高,防止发生标高差问题。这主要是因为虽然软件中具有“族”功能,但其无法保证设计工作中各个要求均得到满足。因此,若在结构模型中构建异性构件,应该独立构建相关族文件,并以此为基础对构件族相关属性进行定义。将BIM技术应用于建筑结构设计过程中,随着工程数量不断增加,族库内容会更加丰富,进而不断完善。初始模型并不涵盖结构属性,应该将结构面板效能充分发挥出来,并添加相应属性和参数。通过项目浏览器即能获得平面图以及3D视图,并有效分析图中各个构件与部位的属性。
(2)分析建筑结构。在建筑物结构性能分析过程中,使用BIM技术可以对建筑物平面结构实施更有效、更稳定的设计,通过构造建筑物部分数字模型,保持其稳定性。除此以外,还可以利用BIM技术相关软件中的计算和分析功能,对建筑设计结构性能进行分析,从而使设计满足实际数据要求,并提供相应的数据,提升结构性能分析的效率和准确度。
        对于建筑结构,设计人员应该高度重视其安全性,可通过Revit2016或是ETABS2013等软件对建筑结构进行分析。通过这两种软件,可以对数据通信展开双向链接,保证两个软件的数据可以实现互传操作。之后对这些数据进行科学计算,即能对结构安全性进行有效判断。在利用Revit2016软件开展结构模型分析工作时,可以自动生成数据。模型中构件基本上能根据定义实现转换,进而实现分析模型转变,主要表现形式是面与线。若是结构中一些构件无法展开转换,则对其进行简化处理,然而针对结构整体开展计算工作时,无须考虑不能转换的构件,只需要将荷载信息与分析模型相融合即可。
(3)施工图设计。BIM技术应用于施工图设计中,能产生三维效果图,可以证明建筑物的三维影响,视觉效果强大,使工作人员更直观地对建筑物设计进行评估,且设计方案的结构必须始终在某些结构条件下更改,可以提升便捷性,节约人力、物力等方面的成本。除此以
外,BIM技术可以通过信息技术提供相关的数字信息,明确建筑目的,设置关键指标,降低施工难度,减少施工错误发生率,提升施工质量。开展施工图设计工作时,应该科学确定配筋参数。通过结构软件即能形成分析结构,通过这些结果能对砼构件配筋和相关阐述进行科学设计,同时借助形状字体,实现钢筋符号的表达。
                在S工程中,砼选择C30型号,徐变系数为2,容重为26 kN/m2,强度特征值为20.10。选择HRB335带肋钢筋设计柱与梁,选择HPB光面钢筋作为箍筋材料,若是需要调整配筋,则会对理论配筋与实际配筋进行准确计算。开展图纸绘制工作时,应该进行共享参数创设,即通过Revit软件保证各个参建方能共享数据信息。通过Re?vit软件建立参数,文件格式选择.txt格式,若是需要通过Excel观看文件,仅仅需要对共享文件进行复制,同时选择.CSV作为文件后缀即能满足相关要求。
结语
        通过以上的分析与论述我们可以获知,BIM在建筑设计中的应用,对于改进设计施工质量,提升建筑美观性有着重要意义。故而为提高建筑设计方案的科学性和可靠性,结构设计人员应在设计工作中加强BIM技术的应用,同时建筑企业及部门也应加大对其的重视力度,以此推动建筑行业的进一步发展。
参考文献
[1]王玉,董凌.浅析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].中国建筑金属结构,2020(10):70-71.
[2]任强.智能建筑结构设计中BIM技术的应用[J].中国建筑金属结构,2020(10):60-61.
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