BIM技术在建筑结构设计中的运用研究

BIM技术在建筑结构设计中的运用研究

郭梁

伊犁州同盛建筑工程有限责任公司   新疆   835000

摘要：BIM技术强调对建筑工程全生命周期的管理，实现各施工阶段数据的融合和信息的汇总分析，既提高建筑管理实效，又减少作业风险。设计阶段作为建筑工程全生命周期内的初始阶段，对整个设计部署、施工作业有直接影响。于结构设计阶段引入BIM技术，通过信息集合生成三维模型，主动进行结构碰撞检查并以可视化方式呈现缺陷，将大大提升结构设计专业水准，科学规避设计短板，使得结构设计更为理想。

关键词：BIM技术；建筑；结构设计；运用

1 BIM在建筑结构设计中的应用概况

当前建筑结构设计中存在两大突出问题，一是各生产环节协同部署不足，导致协同管理低效化、资源浪费严重；二是项目结构设计初期要素信息综合统筹不到位，因设计不合理导致盲目返工，引发施工成本的上升。而BIM技术能有效解决上述问题，实现同一模型数据库中设计信息的汇总与信息参数的关联，以各专业之间协同度的增加来减少设计冲突，从而保证设计效率及质量。截至2020年底，以国有投资为主的工程项目中，BIM集成技术应用比例占到90%以上，而国家也对BIM技术的推广应用给予多重保障。

BIM技术推广应用过程中也存在不足，特别是设计阶段。学者们也就BIM技术在建筑结构设计中的应用进行专门探讨与论述。有学者指出，传统结构设计流程及固化的管理模式是BIM技术应用的主要限制，应突破固化思维，摒弃传统管理模式，建构新的BIM建筑结构设计体系。有学者提出适用于过渡阶段的BIM技术应用推广模式，主要实现专业协同到阶段协同的过渡，以Revit软件的二次开发获取结构模型信息，通过Revit与ETABS软件转化进行信息补充。更有学者在总结传统二维绘图优势的基础上，融合BIM技术三维绘图特性，率先提出在模型构建中进行标准化设计指导。以BIM技术为支持实现结构设计各节点的优化，补全设计阶段BIM正向设计的短板，充分发挥BIM技术三维、可视、协调、模拟等优势，以规避设计繁琐、图纸关联性差等问题。综合来说，BIM技术在结构设计中的应用主要体现在结构模型建构、施工场景模拟、预制构件分析、碰撞检查、三维呈现、协同设计等方面。

2 BIM技术应用在建筑结构设计过程中所起到的作用

2.1 可更改的设计图

以保证设计图完善，设计者应根据项目的设计需求，进行持续的修改和完善，并在这段时间内，使用了常规技术，意味着每一次更改均需重新计算相关工程设计参数，从而大大降低项目总体设计效果。随着科学技术的进步，人们开始逐渐认识到传统的工程技术已经无法满足现代社会发展的需要。BIM技术应用是以工程建模为基础，当设计者提出要改变一个位置，该系统将结合实际情况，作相应计算与修改。这种方法能够最大限度的保证设计方案中所有相关数据的准确性和完整性。整合了上述属性，既可提高工程设计工作速度，并可按各参数对比，获得了最佳设计结果。

2.2 信息化的设计资料

就建筑结构设计而言，要利用大量信息，并运用常规设计方式进行，将极大地增加资料检索的时间，从而使项目整体设计水平下降。为了解决这一问题，就需要将计算机技术和传统的建筑设计技术相结合起来。也因为使用常规技术手段，使工程施工所需要的数据不得不人工输入，此法容易引起计算错误，进而影响项目可信度。因此，如何通过有效的手段来实现对建筑结构设计方案和施工方案等方面的快速查找，成为了当前建筑行业关注的热点之一。相对于常规建筑结构设计而言,BIM作为建立在现代信息技术基础上的新技术，关键是要掌握其资料，可视为项目数据库的整体，设计者可使用该数据库检索数据，从而增加了数据精确度。

2.3 综合项目的设计

在BIM模型辅助下，建筑工程能够实现一体化设计，具体阐述了建筑材料属性，使设计者进一步认识材料。通过对建筑项目的整体分析，得出了不同阶段所需解决的问题及解决方案。有鉴于此，本文在充分考虑结构安全的基础上，既要从结构安全角度出发，再考虑舒适度问题；通过分析不同建筑方案，得出最优设计方案。从光源，节能等几个方面对建筑物结构进行了评价，由此筛选出了最佳结构。通过建立建筑信息模型，实现了三维可视化与虚拟漫游，并可将这些数据保存下来，方便后期使用。BIM技术提供的不仅仅是一张平面图纸，并完成3D建模工作，以期给设计师提供一种设计思路，从而实现计算，图纸的目的、渲染一体化等目标。

3 BIM技术在建筑结构设计中的运用策略

3.1建立技术融合制度

现如今我国多数地区的设计制度已经非常完整，大部分工程的BIM系统已经建设完毕，使得各种设计审批手续更加简单。工程建设单位与各施工单位要统一方向，通过BIM实现共享以此与各代理单位共同审核，并结合项目需求不断加强施工监控及跟踪检查，避免实际建设出现不达标的情况。在施工建设中可以用3D-BIM 参数化信息模型对方案和重工序进行模拟，根据工程数量统计做好合理的工程设计，利用 Mi-cro Station 模块判断技术应用的合理性，保证了设计和施工各项信息的有效性，切实保证工程项目最终能够顺利完工。

3.2建设过程动态监控

BIM以通过甄别保留有效数据，提高后续建设工作的效率，在此基础上保证结构设计方案的合理性，如采用“搭积木”的方式快速建设参数模型，实现全专业整合与碰撞检查。建筑结构需要借助现代化手段，将BIM模型结合搭建施工作业的4D模型，提前模拟与处理施工关键阶段，充分体现了现代化信息技术应用的优势，虚拟情景让相关工作人员切身体验施工中的安全风险情境。为确保工程施工质量在可控范围内，在安全风险应急演练中也充分利用BIM技术和VR技术融合，借助视频监控技术监督现场作业，如出现不符合规定的情况立即叫停整改。

3.3 工程结构图纸绘制

建筑结构图纸绘制应用BIM技术，可创建建筑工程三维模型，为后续设计提供大量数据资料，在可视化条件下提升立体感和层次感，在三维模型中进行相应的调整，通过优化细节设计，使各项细节能够符合预期要求，避免在后续施工中出现各类风险。在Revit环境中，对于结构模型以及机电模型等，可导入至Navisworks软件中，然后开展各类主体模型的自由检测，最后根据检测结果绘制检测报告，发现建筑结构设计所存在的冲突，对建筑工程结构设计方案进行优化调整，切实保证工程能够按照既定标准顺利实施后续建设工作。

3.4 建筑结构内力计算

在建筑结构设计中，针对框架结构需要进行内力计算，将各区格按双向板考虑，计算范围内的其余荷载通过纵梁以集中荷载的形式传给框架柱，要求杆端弯矩以绕杆件顺时针方向旋转为正。如为剪力墙结构，则在设计中需要考虑水平和垂直下的钢筋设计中结合计算的有关数据选择适宜的钢筋，使结构在不同方向上的受力均匀，通过BIM+建造管理平台在窗口中进行信息的浏览和管理，可以将模型中工序、要求等提前录入，通过手机APP进行现场数据采集，融合物联网、大数据、5G通信等，最后在管理平台内处理数据，使设计实现深度优化。

4结语

设计不够理想就会使建筑在施工过程中受到很大影响，所以，设计人员要根据实际情况，合理的运用BIM技术，搞好设计，同时，也要充分认识BIM技术应用于建筑设计的优越性，通过优点来改进设计上的缺陷，以此来保证建筑物的设计效果。

参考文献：

[1]管涛.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].散装水泥,2020(06):87-88.

[2]申晓宝.建筑结构设计中BIM技术的应用[J].中国住宅设施,2020(11):29-30.

[3]罗嗣顺.BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].建筑技术开发,2020,47(21):10-11.