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建筑结构设计中BIM技术的应用张少军

发表时间：2021/9/3 来源：《建筑科技》2021年9月中作者：张少军

[导读] 随着BIM技术的出现，建筑工程结构设计理念和方式也发生了一定的改变。对建筑工程结构设计工作来说，要想现场施工作业过程得以顺利推进，在建筑结构设计中，一定要对各类因素进行合理的管控，力争所设计的建筑结构科学、合理。

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摘要：随着BIM技术的出现，建筑工程结构设计理念和方式也发生了一定的改变。对建筑工程结构设计工作来说，要想现场施工作业过程得以顺利推进，在建筑结构设计中，一定要对各类因素进行合理的管控，力争所设计的建筑结构科学、合理。基于此种情况，当前BIM技术在建筑结构的设计过程中发挥着越来越重要的作用，对建筑结构设计优化起着积极推动作用。文章以BIM技术的应用为中心，对该技术在建筑结构设计中的应用进行了分析。
关键词：BIM技术；建筑结构设计；应用分析
        1.BIM技术的概念及其特点
        BIM技术又被称为“建筑结构模型”。具体来说，BIM技术就是可以应用到整个建筑设施运转过程中的3D数字化技术，而且还能够被广泛运用到建筑工程建构的数字化工具。而其实际实施过程就是，将建筑工程项目的各种相关数据信息作为依据，并以数据信息仿真模型来模拟出建筑物所需要的真实信息，使得整个建筑过程可以以真实客观的形式呈现出来，进而让技术人员更好地利用BIM技术来进行相关的工作。
        BIM技术具有协调性、模拟性、优化性、可视化、可出图性五个特点，在应用BIM技术过程中协调性是指，能够对功能协调性进行实现，有效避免一些不必要的冲突发生，从而减少对建筑整体功能的表述造成的影响。
        2.建筑结构设计中BIM技术的功能
        2.1三维效果的体现
        在BIM技术之中，三维技术是一项重要的组成部分。在建筑结构设计过程中，三维技术的使用可以将建筑物的建筑结构模型进行三维化的立体形态展示，设计人员可以通过BIM技术所建立的建筑物结构立体三维形态，对建筑结构设计中的多个模型单元进行详细的跟踪观察，如建筑管道系统、给排水系统。同时，在建筑结构立体形态的查阅过程中，可以根据所得到的具体结构单元的详细信息，运用科学的处置方法进行分析，从而最大限度地减少安全隐患及其他潜在问题。对于BIM三维技术建立的建筑物模型展示的结构问题，应当给予慎重对待并认真解决，因为该类情况很有可能在实际过程中出现，从而影响建筑工程整体建设质量水平和社会经济效益。
        2.2实时共享数据
        运用BIM技术进行建筑结构设计，可以很好地让每一个工种都能够在相同的数据库中完成各自的工作内容。这样不仅使得各个工种之间能够很好地交流与互动，而且也给技术人员带来了最为直观的感受。进而极大地减少了设计师在设计过程中对于各个工作方面的冲突的发生。
        2.3实现协同设计
        协同设计是通过网络平台实现各部门交流沟通，提升设计水平的一种方式。BIM技术的应用恰巧为协同设计提供了有效平台，加强了各部门之间的联系效果。工作人员针对结构设计图纸中存在的问题展开交流和讨论，完善结构设计图纸内容，从而增强结构设计方案的合理性、可行性。目前，协同设计的重要模式有局域网内部协作模式和广域网协作模式这两种。不过不管哪种协作模式都需要构建较为完善的模型数据库，以实现信息的及时收集和处理，提高结构设计内容的更改效率。
        3.BIM技术在建筑结构设计中的应用
        3.1前期实地环境勘察阶段的应用
        在建筑工程中建筑地点选用后，对其周围实地环境开展勘察工作是进行建筑结构设计必不可少的环节。而运用BIM技术的可视化的功能，就能很好地对具体环境进行详细地分析，使得相关设计人员可以很好地依据实地环境的地形地貌、自然环境等环境状况，以一种更为科学客观的角度来对具体建筑结构如何有效地进行相应的分析，并且还能够做到对建筑结构的空间布置进行相应的调整，从而使得建筑结构的设计更加科学合理。

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        3.2在建筑结构建模中的应用
        BIM技术应用在建筑结构设计过程中，最大的好处便是能够很好地通过三维实体模型来将建筑结构充分展现出来。也就是BIM技术能够实现相关图纸实现由平面到立体的改变，从而全方位地展现出建筑实际结构，进而让相关技术人员能够有着更深入地认识，来理解到整个建筑结构设计的具体布局情况。另外，借助BIM技术还能够及时发现建筑结构设计过程中的诸多错误，使得相关技术人员就只写错误之处来进行相对应的修改，来最大程度上减少具体施工过程存在的各种隐患，从而极大地提高了建筑结构设计整体水平的有效提升。
        3.3在参数设计中的应用
        在建筑结构模型中，常见的结构构件有基础、梁、柱、板、墙等，传统的建筑结构设计，设计人员需要花费大量的时间及精力在这些结构构建的绘制与信息汇总中，使得设计工作量相对较大。而BIM技术具有强大的参数化功能，可以进行三维模型及模型相关信息的参数化表达，将二维设计中的点、线、面等元素转化为三维设计中的梁、柱、板、墙等结构构件，并且应用“族”概念，将重复的结构构件统一结合起来，将同族结构单元的几何信息、逻辑信息、材料属性等参数信息包含在同一族内，并且将个体构件的所有特征，构件、构件之间的简单或复杂关系集中起来，让数字化的构件模型与现实中真正的构件结构一一对应。在BIM软件中，只需选择相应的构件族，设置其实例参数，然后根据轴网坐标将其放置到指定位置即可完成该建筑结构的BIM模型创建，后续再根据需要搭建主体BIM模型，提高设计工作的效率。
        另外，BIM技术的参数化功能还可提高设计工作的修改效率。参数化的BIM模型，其信息均保存在软件数据库中，这一参数化的形式数据库，具有强大的参数修改功能，设计人员提出结构设计时的文字、符号的任何修改时，BIM数据库都会随之改变，然后迅速地在BIM模型中表现出相应的变化，保证了BIM模型与相关参数数据的协调一致。
        3.4建筑结构性能分析中的应用
        在对建筑结构性能进行分析与改进时，可以利用特定的结构元件，而在应用BIM技术时，会严格要求建筑物的平面设计，不仅需要保证结构性能的有效性，同时需要做到隐式设计。
在对建筑结构性能进行分析时，BIM技术可以将部分结构设计转变为数字模型，并验证建筑结构设计的稳定性，例如地下室的建筑结构性能设计，不仅需要考虑地下管道的布置，还需要考虑建筑材料的充分使用。因此，在建筑设计人员进行建筑结构设计之前，通过BIM技术的相关参数，对模拟地下室环境进行设置，同时对设计路线进行自动规划，能够对传统建筑结构设计的优化过程进行缩减。如果在执行项目的过程中出现比例问题或者质量问题，BIM技术可以通过启动紧急修复功能，并对需要修复的参数，以及修复之后的成果进行展示。
        3.5在设计中其他专业配合的应用
        对BIM软件来讲，由于其协同特性，使得不同专业间的成果均在一个基础上进行，对于多专业协作有着天然的基础。对于结构专业来讲，其设计前段进行协同模型的搭建，在其基础上进行相关施工图的绘制；对其他专业来讲，结构布置、结构构件在不同深度图纸上需满足不同要求。比如门窗洞口处，是否有误结构构件占用；比如电井、配电房等处，相关尺寸深度是否满足设备要求等。“碰撞检查”、“尺寸复核”等常规内容在协作机制作用下，变得及时、直观、高效。对结构设计与其他专业配合提高有着积极作用。
        结语：
        现阶段，BIM技术随着我国建筑行业的快速发展而得到了迅速推广和应用。BIM技术给建筑结构设计行业所带来的理念是全新的，意义是重大的，作用是积极的。当然，BIM技术尚处发展中，其在建筑结构设计中的应用技术还有更多未知功能等待进一步的探索。
参考文献：
[1]高涵，关群.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].工程技术研究，2020,5(2):195-196.
[2]李晓音，BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究[J].科技创新与应用，2020(26):91-92.