建筑结构设计中BIM技术的应用探析李黎明

建筑结构设计中BIM技术的应用探析李黎明

李黎明

玉溪市综合设计院云南省玉溪市653100

摘要：作为工程项目建设关键环节之一的建筑工程设计，对于后期的工程施工以及管理工作具有指导作用和规范作用。目前，已经有许多的建筑设计单位已经开始将BIM技术应用于建筑工程结构设计中，这种技术是在CAD的基础之上发展起来的，比CAD更加优先，可以对资料进行多方面的整合和收集，做成完整的资料体系，以期达到结构设计的优良效果，从而提高建筑结构设计的整体效果和质量。

关键词：建筑结构设计；BIM技术；应用

1BIM概述

BIM技术是从国外传入国内的，此技术最主要的作用是可以实现二维平面向三维立体的转换，进而帮助建筑结构设计人员能够清晰直观的对整个建筑结构工程进行了解与分析。BIM技术自身具有信息传递等特点，并且能够通过相关数字模式对整个建筑结构设计不断完善，并且能够与建筑工程的实际进展情况进行有效了解，方便相关人员对项目建设信息进行及时了解，以便针对实际施工情况对相关建筑图纸进行优化升级。除此之外，在建筑机构设计中使用BIM技术还能够有效减少建筑设计的时间，在一定程度内提升建筑工程的整体质量与安全性，为建筑工程的日后运行与维护奠定基础。

2BIM技术特点的分析

2.1信息集成化

社会和科技的迅速发展，BIM技术的产生、发展和应用在很大程度上决定了当代信息技术发展的脚步，BIM技术有效的将目前最先进的技术结合在一起，在BIM平台上可以对建设工程项目的整体相关信息进行存储和分析。就目前的情况而言，BIM技术的信息集成化特点主要体现在建设项目的整体设计阶段和施工管理阶段，在BIM建模平台上可以对建筑设计各个构件的信息进行定义和构建。相关的工作人员还可以对建筑结构设计的构件参数信息进行修改和完善，在BIM三维平台上构建的建筑信息模型是由若干个三维的立体模型组成，里面的数据库包含有各个构件的属性信息以及几何尺寸信息，包括建筑结构的设计原料、几何长度、构件的性质、连接方式和空间数据。BIM技术在建筑结构设计中的应用打破了传统CAD局限性，可以使建筑结构的信息和参数更加具体、更加完整，从而促进建筑结构设计领域的发展。

2.2结构设计的协同性

BIM技术包含建设工程整个过程的一个三维平台，在结构设计中的应用创新了一个全面的三维设计平台，在这一平台上可以加强施工方、设计方以及业主之间的沟通交流，建立这三方的信息联系，将设计的信息及时的进行反馈和完善。设计方根据业主的实际需求，进行建筑模型的设计，然后传递给业主，经过一定的协商修善之后传递给施工单位，施工单位根据模型的指导进行实际的工程施工，加强整个建设项目周期中各方之间的联系和沟通。BIM技术在建筑工程结构设计中的应用可以对各个构件进行检测，解决各个构件之间的影响，然后可以根据相关的结果分析制定合适的解决方案，不断提高建筑工程结构设计的质量。

2.3设计工作的传递性

BIM技术在建筑工程结构设计中的应用可以将各个数据之间的信息进行一定的关联，如果根据实际情况需要对建筑的某个构件信息进行完善修改，不需要对图纸进行修改而是可以直接通过BIM技术自动对信息更新。除此之外，BIM平台还可以对施工过程的各个阶段进行模拟，而建筑工程设计师只需要在BIM平台上建立相关的建筑结构模型，就可以进行施工中各种影响因素的分析，这样的工作状态可以节约工作人员的时间，提高设计工作的工作效率。

3BIM技术在建筑结构设计中的实践应用

3.1通过三维立体空间形式呈现结构设计方案

在建筑结构设计中，为强化整体设计效果，应当将BIM技术拓展应用到制定建筑工程项目规划方案中。具体来说，就是在制定建筑工程项目规划方案的过程中，由结构工程师与建筑设计师进行深度探讨沟通，综合分析建筑功能特征、艺术形式与结构力学特征，并依托BIM软件以三维立体空间形式呈现结构设计方案，确定结构方案的具体内容。

3.2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：（1）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；（2）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。

3.3优化施工图纸设计，完善信息参数

在设计施工图纸的过程中，高效整合应用BIM技术，可进一步强化结构设计效果。由于结构施工图阶段主要负责结构设计、材料采购、设备调配与非标准性设备制作的指导工作，因此，在施工图设计阶段，应充分发挥RevitAr-chitecture与RevitStructure软件的优势价值，将结构平面视图转换成施工图。同时，引导技术操作人员利用Revit平台，全面掌控施工图基本信息。在信息检索过程中，一旦发现结构施工图设计问题，应采取行之有效的方式进行修改，并利用视图的关联功能，提升施工图纸设计效率。与传统建筑结构设计方式相比，BIM技术的协同性较强，既可以缩短设计周期，也能够强化整体工程设计效果，具有实际意义。

3.4提高建筑结构抗震性能分析效率与精确性

在开展建筑结构设计的过程中，为保证建筑工程质量安全，应严格遵照相关标准要求开展结构抗震分析工作。在结构抗震分析方面，BIM技术也体现出诸多优势。利用BIM平台上的Revit软件，促进建筑模型、结构几何模型、结构分析模型与有限元分析软件的整合应用，满足抗震分析的多元化需求。同时，由于Revit具有极强的建模功能，可自动生成所需分析建筑结构的设计图纸、工程量计算等，并利用软件的边界约束条件设置与荷载工程设置功能，为建筑结构抗震分析工作提供必要的支持。此外，在结构的抗震分析中，可预先利用系统族文件，布置梁体、柱体与板体等零构件，在边界条件设置、荷载工况设置与符号表示法设置等窗口中，添加完整的参数信息，待所有参数信息设置完毕后，以IFC数据标准为核心，进入建筑结构抗震分析环节，全面呈现材料属性、几何形态属性、配件信息与荷载信息等分析结果，客观评价结构设计是否符合国家抗震设计标准要求。总而言之，在结构抗震分析方面，应用BIM技术可进一步提升分析效率，加强结果精确性，且全方位反馈几何属性、荷载属性与支座约束属性等抗震性能信息，具有实际意义。

4结论

综上，在结构设计中，高效整合应用BIM技术可以更加直观化、具象化的呈现结构设计方案，进而实现信息的参数化、三维的可视化与信息的可管理化，确保设计的安全性与精确性，最终为建筑行业的发展奠定基础。

参考文献：

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