BIM技术在建筑结构设计中的应用吕登祈

BIM技术在建筑结构设计中的应用吕登祈

吕登祈

珠海兴业绿色建筑科技有限公司广东省珠海市519000

摘要：随着BIM技术在建筑领域的发展，要加强结构设计与BIM技术应用的结合，并且要从BIM自身的多个方面及建筑结构设计的多个角度进行研究，从而研究出更好、更有效的促进BIM在建筑结构设计应用的方法和措施。

关键词：BIM技术；建筑结构；设计中；应用

引言

随着建筑行业的不断发展，建筑信息化技术的不断更新完善，BIM技术的应用正引领建筑设计行业的一场新的变革。在现代建筑设计与建造越来越复杂及呈现多样化的情况下，结构设计作为建筑设计过程中的重要一环，如何充分运用BIM技术优化设计流程及设计方法，提高设计效率，促进配合设计与建造过程中的其他重要环节协同合作，越发显示出其重要性。

1ＢＩＭ的基本概述

ＢＩＭ是一种建筑信息模型，通过对ＢＩＭ技术的应用，将建筑模型信息化、数据化，可以实现对工程信息库的有效建立，从而为工程建设提供准确、可靠的建筑工程信息及各种专业化信息。在这个工程信息库中，还可以将各种信息以三维立体数据化的方式呈现出来，使工程设计人员及管理人员更加充分、准确、实时地了解工程信息，从而更好地协同配合作出最合理的设计及管理决策，确保设计方案的合理性及可行性，并提升工程管理效果，提高建筑工程效率及建筑工程的整体质量，规避风险减少损失以及提升效益等。

2BIM技术在建筑工程结构设计中的应用要点

建设工程项目进行施工图纸设计过程中，需要应用到数量种类繁多的构件系统，想要避免施工中不同构件发生碰撞情况，须提前对施工现场做好相对完善的勘察工作，优化设计管线。在传统施工设计过程中，一般都是通过使用2D图纸对可能存在碰撞隐患的区域进行预判和评估，进而完成施工图纸的设计。但是，由于此种方法缺乏健全的监督控制体系，对相应数据的体现也不够完善，很多碰撞问题无法得到完全体现，各专业各环节之间信息的传递也不够准确及完善，因此使得设计人员容易忽视一些细节，进而影响到整个工程的施工质量和施工进度，进而容易发生安全问题。此外，传统施工设计过程中，结构设计在配合各专业设计时信息共享不够同步、协调，因此容易信息缺失，导致许多不必要的重复工作，且准确率、效率低下。此时，在此环节科学合理的应用BIM可视化发展技术，通过建立三维立体模型，完成三维碰撞检测相关内容，可以在计算机中清晰直观的观察到不同区域可能出现的碰撞问题，并且实时共享整个建筑工程的数据信息，使得实现施工方案的优化设计，保证工程质量和结构安全，大大提高各专业各环节的协同配合效率和准确率，实现高度自动化，从而将设计人员从繁复累赘的绘制工作中解放，投入到设计过程。

3BIM技术建筑结构设计的主要方法

随着BIM技术的出现和应用，CAD设计软件简单侧重于二维平面信息的弊端逐步凸显，而BIM技术则更好地设计创建了更形象立体的空间，不仅更好地展现了工程设计理念，还更好地展现了工程结构设计特点，记录并传递更多的结构设计信息和数据。BIM技术建筑结构设计工作中，设计师在设计初期就可以BIM构建工程模型，并在此基础上根据水暖、电路的修改建议予以健全，同时构建出位置、设备之间的关联性。就实际设计工作的主要方法而言，主要可以总结归纳为以下几点：第一，加载BIM工程模型，在工程结构设计工作中，设计师一定要全面根据工程模型进行，只有这样才能够从根本上规避影响工程的艺术美感和自身实用性。传统设计中，简单的二维表达方式容易导致信息及数据的不一致不对称，并且无法快捷地在有限元结构分析软件中读取并应用。通过加载BIM工程模型，则可以充分避免这些问题，因为由BIM模型生成的图纸都源自于同一模型，产生的变更也都会一致并且对称地显示在各图纸中。同时，还可以快速便捷地导入有限元结构分析软件中，使得信息的读取更加准确充分，效率更高。比如，在独立别墅工程结构设计工作，将工程结构样板作为原件，把所设计的建筑工程模型导入结构样本的信息文件当中，利用识图的可见性性能导入专业模型就能够用作参考模型；第二，安置受力构件，尽管BIM最终模型会以三维立体图形的形式展现，但其结构区分依旧在平面图中进行设计，因此，平面图中所展现的构件也会出现在三维立体图像中一样数量的构件。在BIM模型设置功能里面可以选用通过多个窗口或显示设备同步展开的方式把构建设置的结果实时传送到其他专业模型当中，；与此同时，还可以选用BIM检测方式，缩减各类模型之间的矛盾，在基本的BIM模型构建完成之后，在对有限的模型结构展开预算，并根据模型中的几何尺寸等条件利用间接接地的方法来分析相关信息。

4BIM技术在建筑工程结构设计中的具体应用

4.1实现建筑工程设计可视化

BIM技术的应用主要是在建设项目的全生命周期中搭建三维平台，BIM技术在建筑工程结构设计中的应用主要是搭建三维建筑结构信息模型，三维模型可以让业主、施工单位直观形象的了解项目的真实情况，可以对建筑物进行高度还原，为后期的沟通交流以及施工提供方便。在传统的结构设计中，一般是使用二维的CAD软件，进行平面、立面、剖面、详图等的设计，也可以将设计完整的表现出来，但是无法看到整体的三维模型，同时也无法赋予构件完整的属性信息等。而BIM技术不仅拥有CAD软件拥有的功能，还可以对建筑物进行三维模拟，指定构件的属性、参数信息，有利于设计人员对建筑的整体了。还可以根据ID信息查询相关构件的各种参数，方便在设计后期展示给业主方，使业主方直观的了解设计的全局信息，并且及时的发现其中的不足之处。三维可视化同时也为后来的建设项目施工提供了方便，可以更加直观立体的指导施工过程，从而提高建设工程的整体质量。

4.2以BIM技术为核心，优化建筑模型

立足于BIM技术视角，为确保建筑结构设计效果达到预期，应当对初步设计工作的高度重视，并从以下几方面着手：

（1）加载BIM建筑模型，在初步设计阶段，结构设计师应综合考量基础构件与工艺、设备等相关要求，在此基础上，构建主体构件结构模型。同时，确保构件的结构模型符合建筑功能要求与艺术要求。然后，利用Revit软件的可视化功能，将计算机辅助设计文件导入结构样板中，实现示图的可见性。以其它相似模型为参考对象，不断改造建筑模型。（2）布置受力构件在完成BIM建筑模型加载后，相关人员应当在平台上完成结构承重构件、水平构件与竖直构件的碰撞检查。在构件的碰撞检查过程中，按照检查方法的原理差异，可划分为以下两种方式：利用专业平台实现多窗口功能的协调配合，呈现各个基础构件的布置结构特征，并联结三维立体空间模型，调整冲突；利用碰撞检查软件，定位各个受力构件的冲突位置。在受力构件碰撞检查的基础上，充分发挥Revit软件与Navisworks软件的优势特征，执行结构构件与工艺设备的碰撞检查工作。依照项目样板创建→三维结构模型→模型整合分析→碰撞分析和专业协调优化→调整模型→梁、板、柱出图→最终施工图的流程，结构与各专业碰撞检查，强化整体设计效果。（3）检查模型，在完成受力构件优化调整后，充分发挥BIM技术的共享优势，依托有限元分析软件，综合分析BIM建筑信息模型的构件尺寸、边界约束条件、荷载工况等基本信息，并以实际分析结果为基准，不断优化调整结构模型。然后，将经过调整后的模型导入BIM建模软件中，完成结构设计模型的修改工作。

结束语

随着BIM技术的不断完善和更新，推动建筑业的进步，促进建筑领域的发展，BIM技术及理念受到广泛认识及应用。结构设计作为BIM技术在建筑设计中的重要一环，仍需要不断地进行创新并融入到BIM设计中，结合BIM技术实现更好的发展，使得结构设计更好地协同建筑设计、施工管理。从而有效提高建筑结构设计的水平。

参考文献：

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[2]刘亚娟.探析建筑结构设计中BIM技术的应用[J].现代物业（中旬刊），2018（12）：89.

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[5]马祥.BIM技术背景下绿色建筑与装配式建筑融合发展的趋势研究[D].青岛理工大学，2018.