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基于BIM的建筑结构设计方法研究王文天

发表时间：2021/9/10 来源：《时代建筑》2021年8期4月下作者：王文天

[导读] 随着时代发展，科学技术也在不断进步，传统的建筑设计已经无法满足当下发展需求，因此引入了BIM技术。BIM技术在建筑项目结构设计中的应用是科技时代发展的需要，建筑框架结构的设计中运用BIM技术能够实现结构设计的效率化、可靠性，确保了建筑结构的科学性和稳定性。

身份证号码：2304211989011****9 王文天

摘要：随着时代发展，科学技术也在不断进步，传统的建筑设计已经无法满足当下发展需求，因此引入了BIM技术。BIM技术在建筑项目结构设计中的应用是科技时代发展的需要，建筑框架结构的设计中运用BIM技术能够实现结构设计的效率化、可靠性，确保了建筑结构的科学性和稳定性。基于此，本文主要分析了基于BIM的建筑结构设计方法。
关键词：建筑；结构设计；BIM技术；应用
        引言
        现如今，社会经济发展迅速，建筑结构设计水平也随之提高。BIM技术在建筑结构设计中的应用极大地提高了工程设计整体水平，该技术应用在可视化设计、协同设计和碰撞检测中，大力推动了现代化建设的前进脚步。借助该技术可完成平面立体化的操作，且最终结果是可直观观测的，上述内容的出现使得整个建筑设计更加灵活有效，因此BIM技术的研究具有重大价值和意义。
        1.BIM技术应用优势
        1.1提升建筑结构设计水平
        BIM技术进行建筑工程结构设计是具备科学依据和可行性的，BIM技术应用和技术软件本身的工作内容及环节比较复杂，建模是一种提高结构设计质量的工具，选择合适的建筑工程结构设计方案，并根据实际情况来进行合理化的模型调整，可以提升结构设计和建筑工程的质量。
        1.2促进设计部门内部的协调运转
        建筑工程设计的过程会受到多方因素的影响，因此在结构设计之中必须做到综合性考虑，由于模型制作是一个复杂的过程，且由许多不同的设计阶段和工艺环节相衔接，每一个部门和阶段的工作特点不同，通过BIM技术带来的工程立体化展示，各专业设计部门能够及时进行配合[1]。
        1.3促使设计统一化
        因为BIM技术的模拟性和可视化特征明显，就使得在利用该技术开展结构设计工作的过程中，所呈现出来的结构设计视觉效果更为突出，专业设计人员在设计的同时同样可以详细掌握关于建筑工程的光源、材质属性等多种信息，在信息全面把控的基础上，达到了设计优化的目的，建筑工程的节能效果相对理想。因为全部的工程信息都可以在BIM模型中得以共享，也就使得设计统一化得以实现，建筑光源等细节性的设计问题得以解决，保障最终的结构设计符合经济性、技术性的要求。
        2基于BIM的建筑结构设计方法
        2.1建筑模型构建
        通过BIM技术开展建筑物模型的构建过程中，首先，要积极进行建筑物构建物理条件的建设和分析，确保相应物理条件合理后，将设计方法、设计理念融入其中，随后方可进行建筑物特征、状态的建设，并及时完成建筑物内部、外部情况的分析，保证分析的全面性，方可确保建筑模型最终合理效果。建筑结构处理中，必须充分考虑建筑常用参数，及时进行建筑量化，避免传统建筑模型灵活性不足、参考价值不足等问题，以期快速实现与建筑模型的直观对话。上述参数化模型可理解成一个数据库，相关设计人员可结合上述数据库进行分析，并及时获得相关信息，受到良好启发，同时还要在对应基础之上完成设计优化，并及时进行延伸处理，降低不合理设计的发生几率，并结合建筑结构各个部分之间的关联进行分析，力求简化施工，提升建筑质量。
        2.2场地分析
        建筑结构设计过程中应用BIM技术，对于加强场地分析工作就有着十分重要的意义。一项建筑工程在施工之前，首先需要对场地进行合理的分析，分析工作是保证建筑结构，设计合理性以及科学性的重要基础，依据场地现场实际情况进行设计，能够提高设计质量。在当前的设计过程当中，可采用BIM技术对施工现场进行分析，进一步提高分析的准确性以及完整性，使得分析结果能够更好地满足建筑工程结构设计需要[2]。

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        2.3参数化辅助设计
        BIM模型除自身携带大量信息外，也可及时反馈信息变化，使参数化设计走入人们的视线。在方案设计中应用BIM技术，能够总结丰富的经验，与传统建筑方案设计模式相比，应用BIM技术能够促进设计的多元化发展，也更具逻辑性。此外，该技术还可指导复杂建筑结构设计，在调整参数的过程中能够实现建筑形态的参数化转变，对不同形态方案进行性能分析和设计比较，选择最优的设计方案，从而完善建筑方案设计。设计程序可协助设计人员准确处理复杂和重复的任务，减轻设计人员的压力，将更多的精力放在方案优化调整上。
        2.4可视化设计
        在建筑结构设计中应用BIM技术开展可视化设计，主要是根据项目的平面设计图建立建筑3D模型，将原本在平面设计中不能展示的结构尺寸和空间效果展示出来，便于优化内部空间造型与流线。同时，检查所有建筑空间以及相关设备和设施，更直观快速地看到建筑物实际完成后所产生的问题，了解未来工程全貌及预计施工过程。例如，通过BIM技术的3D模型立体呈现建筑室内空间设计，进行室内视野分析、空间分区分析等，并利用BIM技术进行可视化调整，得出最佳的空间规划模型；利用BIM技术确定楼层净高，影响楼层净高的因素包括：层高、梁板高度、楼板面层做法、机电管线综合高度、吊顶高度。空间净高分析是对建筑结构、水、暖、电各专业的综合设计过程，利用BIM技术，可以促进净高确定过程涉及的各专业进行协调设计，并进行管线碰撞检查，优化设计方案，确定最佳净高[3]。
        2.5碰撞检测
        在建筑工程结构设计中，通过BIM技术可以开展碰撞检测，在传统设计中，管线综合处理由设计企业或建筑机电专业设计人员组织，将所有图纸印制于硫酸纸上，将多个专业的图纸作叠加处理后，由各专业的工作人员仔细观察图纸，综合图纸管线。二维图纸信息不够全面，而且也会受人工操作因素的影响，因此在工程建设和施工中会出现不易察觉的碰撞，只能重新修改图纸，但这延长了工程的工期，增大了工程的成本。利用BIM技术便可有效优化和完善碰撞检测。项目设计中开展碰撞检测试验工作，将BIM模型导入可视化的三维设计模型软件当中，高效完成碰撞检测，第一时间处理和排除项目施工中可能出现的碰撞问题，最大限度地规避由此产生的工程变更，在确保工程进度的同时也可降低工程成本。
        2.6装配式建筑应用
        随着建筑工程不断发展，装配式建筑规模逐渐扩大，装配式建筑结构设计中，BIM技术具有多种优势：（1）因为装配式建筑中的预制构件生产和制造中，BIM技术可以从“可视化”和“3D”模拟的角度对预制构件生产制造的全过程加以质量和过程控制，无论是构件和配件生产，还是物品的库存和现场管理，BIM技术都有着突出的优势。因为在整个装配式建筑工程施工中，所需要的构件数量众多，施工现场常常伴随着构件找不到或者找错的情况，而在BIM技术的辅助下，严格的现场管理有效避免了这一情况的出现，使得各种结构构件都能够得到最为合理有效的利用。（2）5D施工模拟下，有效实现了对装配式建筑成本、进度、质量等的有效管理，促进了装配式建筑目标的实现。在3D-BIM模型基础上，经由时间和资源维度的引入，形成了完整的5D-BIM模型，在该模型基础上，工程企业可以直接在该模型中开展相应的管理和控制，使得全部的工程资源均能够得到合理的分配，结合工程进度计划和质量目标，对施工全过程加以动态化模拟[4]。
        结束语
        对于我国建筑行业，BIM技术是一种全新的技术手段，尽管其在实践中处于发展阶段，但该技术在建筑行业已占据很高地位，在完善建筑设计工作质量的价值已被认可，可见其有广阔的发展前景，未来建筑行业应积极将BIM技术与其他技术相结合，创新发展，创造出更多工程效益。
参考文献
[1]覃袭洋.关于建筑结构设计中BIM技术的有效应用[J].建材与装饰,2020(21):94+97.
[2]赵晶晶.试论BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].居舍,2020(16):129-130.
[3]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(02):195-196.
[4]蒋衍洋.BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究[J].智能城市,2019,5(17):71-72