探析BIM技术在建筑结构设计中应用

探析 BIM技术在建筑结构设计中应用

孙伟

恒大地产集团济南置业有限公司 250013

摘要：在各项高新技术的支持下，建筑结构设计的质量越来越好。其中，BIM技术的应用为建筑结构设计提供了有力的支持，其自身的优势为建筑结构设计带来了便利，为建筑结构的稳定性和安全性提供了基础保障。因此，加强BIM技术在建筑结构设计中的应用有着重要的现实意义。

关键词：BIM技术；建筑结构设计；应用；研究

1BIM技术的优势

BIM技术可以在实际施工前通过数据形成三维图形。这种虚拟图形对应的是真实的对象，它是一对一的仿真，包括钢筋、墙、框架梁柱等结构构件。工作人员可以根据以往建筑数据的输入进行动态测试，也可以输入施工现场的测量数据，观察数据模型前后的变化，并根据变化ࣿ时进行调整，避免在实际施工中出现问题。传统的平面设计中，设计师都是通过CAD绘图，这种设计方法不仅在实际绘图中可能出现数据的误差，而且当出现问题时，很难ࣿ时修改，以至延长施工时间，浪费整个团队的精力。目前，我们可以利用BIM技术提供的三维模型来设计平面图形。这种技术可以保证图纸的准确性。它可以根据不同的参数组合，也可以随时改变设计参数，形成最终的设计图纸。避免施工过程中的事故，也可以实现各单位之间的默契配合。在项目实施过程中，如果出现图纸错误，整个项目的进度都会延迟，因此对于项目来说，图纸的参数是非常重要的。BIM技术最大的特点之一就是在设计过程中，如果参数出现问题，它具有自动生成和替换参数的功能。也就是说，如果模型建立过程中的某个环节出现参数变化问题，BIM技术会自动修改剩下的数据，然后生成新的模型。这种细致的技术不仅可以保证数据的正确性，还可以直接打印图纸，避免图纸丢失。

2BIM技术下的建筑工程结构设计的过程

结合当前建筑工程项目的施工现状来看，建筑工程的施工设计是其中一个十分重要并且关键的环节。在传统的建筑工程设计中，设计往往是在图纸上的二维模型展示以及CAD软件上的较为简单的设计模型。但是，随着BIM技术的发展，其在建筑工程结构的设计环节有了更加突出的表现：(1)BIM技术的实时共享的数据与信息，能够在很大程度上促进建筑工程项目中各部门之间的信息交流，在进行建筑工程结构设计的初期，就可以降低由于信息数据等问题而产生的失误。(2)运用BIM技术进行建筑结构设计的工作优化，建筑工程结构设计的相关工作人员可以利用三维的数据模型来进行结构设计的检验工作，将设计进行一步步的优化。(3)运用BIM技术进行设计质量的提升。通过在建筑的设计环节中融入BIM技术的使用，可以帮助相应的工作人员更好的进行工种交又、错漏项等问题的解决，提升建筑工程的设计质量。

3BIM技术在建筑结构设计中的应用

3.1建筑结构方案设计

设计建筑结构时，应充分利用BIM技术中建构的模型，预估建筑造价成本，分析其中利弊。这种做法有利于工程建设初期制定设计方案，避免后期施工出现问题而返工，减少建筑投资在资源和资金上的浪费。例如，设计某面积为4000m2的公共建筑时，应绘制建筑的立面结构后，再计算工程造价。如果在设计过程中发现预算超出范围，应利用BIM技术对建筑结构进行局部调整，把重钢结构更换为轻钢结构，调整建筑面积，缩减无用空间，进而优化设计方案。

3.2建筑结构模型的参数化应用

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，通俗来说，就是可进行联动修改提高设计修改的效率。

3.3优化结构设计改进方案

在建筑结构性能分析中,针对结构设计改进环节,可以运用BIM技术对需要改进的特定结构件进行选定,实现建筑平面结构的隐式设计,构建需要改进部分的建筑数据模型,进而保证其稳定性,无需对其他部分进行更改,提高建筑工程设计效率.设计人员可以运用BIM软件,对建筑结构性能进行分析和计算,使得建筑结构性能满足设计要求和质量标准,提高建筑结构分析的准确性和效率.特别是在地下室结构分析中,通过BIM技术对地下室管线铺设线路进行规划设计,防止管道碰撞问题,节约大量的管材,一旦发现结构设计中存在缺陷或者不足的地方,可以运用BIM技术进行紧急修复,不断优化建筑结构,提高建筑工程设计的有效性和科学性,达到最佳的优化效果。

3.4BIM技术实现了设计方案的虚拟施工

在传统的建筑结构设计方案中,工程施工可能出现的问题只能在实际施工过程中才可以发现,一旦出现重大的结构问题,将会影响整体的施工进度以及施工质量,造成资源的大量浪费,而使用BIM技术的建筑结构施工实际,可以实现虚拟施工,顾名思义,就是在实际施工前,通过计算机建模技术,将设计方案在计算机中进行百分百同步虚拟建设,在建设的过程中完全参照设计方案的数据,将会第一时间发现施工过程中出现的结构问题,并及时进行方案的调整与改进,极大地降低了工程施工的建设风险,同时也保障了建筑结构施工的整体质量,有利于我国建筑行业的长远发展。

3.5在钢结构中的应用

建筑结构中不可忽视的就是钢结构，之前钢结构的安装都是通过吊车来进行安装从而实现加固效果的。但这种方法存在一定弊端，比如，工程结束后，由于环境因素的影响使得图纸和实际情况有一些出入，这时再调整钢结构会引起很多后续问题。而利用ＢＩＭ技术，我们可以将各种环境参数输到模型中，通过观看模型的变化来实时进行整改，直到与实际施工情况出入最小，并且建筑物的钢结构可以起到最大作用时，按照模型再进行钢结构的安装工作，就可以对钢结构与辅助设施进行二次加固处理，确保建筑的稳定性及安全性。

4结束语

在社会经济飞速发展的现今时代，城市化进程趋势越来越明显，建筑行业的发展也将稳步向前。在建筑中重视对建筑结构的设计工作，一方面是体现现代建筑技术的重要方式，另一方面也有效推动了城市建设文明发展，因此，建筑结构设计环节的重要性不容忽视。BIM技术在建筑结构设计中的应用，能够为设计人员提供一个直观化、清晰化的建筑模型，对于提高设计效率以及设计水平方面发挥着重要作用。在对BIM技术的应用上，需要充分结合其优势和特点，并与实际设计需求相结合，确保设计方案的合理性。

参考文献：

[1]林筱红.建筑结构设计中BIM技术的应用研究[J].科技风,2018(32):116.

[2]黄跞.建筑结构设计中BIM技术的应用[J].居舍,2018(31):37.

[3]施岳群.建筑结构设计中BIM技术的应用[J].江西建材,2018(12):95-96.

[4]曾浩.建筑结构设计中BIM技术的应用分析[J].四川水泥,2018(10):87.