基于BIM技术的建筑结构安全性分析

基于BIM技术的建筑结构安全性分析

孙金玮,姜桥

威海市建筑设计院有限公司 山东 威海 264200

摘要：本文通过对BIM技术在建筑结构安全性分析中的应用进行研究，提出了一种基于BIM技术的建筑结构安全性分析方法。该方法利用BIM技术能够实现的信息整合和多维数据联动的优势，建立建筑模型，并在此基础上进行结构安全性评估。

关键词：BIM技术；建筑结构；安全性分析

1.引言

随着科技的发展，人们对于建筑结构安全性的要求越来越高。在建筑设计和施工过程中，如何保证建筑结构的安全性成为了一个重要的问题。近年来，BIM（Building Information Modeling）技术的发展为建筑结构安全性分析提供了新的思路和方法。BIM技术通过建立三维数字化模型，可以实现对建筑结构的精确控制与管理，从而提高建筑结构的安全性。

2.BIM技术在建筑结构安全性分析中的应用

2.1建筑模型的建立

BIM技术能够建立详尽的三维数字化建筑模型，将建筑结构的各个构件精确呈现出来。在建立模型时，需要考虑建筑结构的形状、尺寸、材料等因素，并根据实际情况添加一些必要的约束和边界条件。

在建筑模型建立前，需要收集大量的建筑信息。这些信息可能来自于建筑图纸、测量数据、工程规范、设计标准等多种来源。设计人员需要对这些信息进行系统梳理和整合，并根据需要进行修订和更新。

在建筑模型建立前，需要确定建筑模型的范围。建筑模型的范围应该与实际建筑结构的需求和要求相符合，同时考虑到建筑结构所处的环境和场地特点。建筑模型的建立需要利用专业的BIM软件工具，如Autodesk Revit、Tekla等。在建立模型时，首先需要选择适当的模板，并根据设计标准和规范进行设置。其次，需要添加墙体、柱子、梁等建筑构件，并设置它们之间的关系和约束条件。最后，需要添加材料、纹理、颜色等信息，以便更好地展示和管理建筑结构。

在建筑模型建立完成后，需要进行模型检查和修正。这些工作包括检查干涉、定位、格式、尺寸、材料等方面的问题，并对其进行调整和修改。为了更好地利用建筑模型，需要对其进行优化。可以添加参数化元素、预制构件、模型分层、可视化控制等功能，以提高模型的效率和准确性。模型可以应用于建筑设计、结构分析、施工管理、维护保养等多个环节。通过BIM技术所建立的建筑模型，可以实现信息共享和数据传输，从而提高建筑项目管理的效率和质量。

2.2建筑结构分析

建筑结构分析是指对建筑结构在外力作用下的变形、应力、振动等进行分析，以确定其稳定性和安全性，并为优化设计提供依据。BIM技术能够建立详尽的三维数字化建筑模型，从而可以利用该模型进行多种类型的结构分析。

在进行建筑结构分析时，首先需要根据实际情况建立建筑模型。建筑模型中包括了建筑结构的各个构件、材料、约束和边界条件等信息。其次，需要选择适当的分析器，如ANSYS、SAP2000等专业软件，将结构模型和分析器进行耦合。然后，可以进行静力学分析、动力学分析、热力学分析等多种类型的分析。静力学分析主要针对建筑结构在静态荷载作用下的应力和变形情况。静力学分析除了考虑重力荷载、风荷载等静态荷载外，还需要考虑结构的支座刚度、非线性因素、二次效应等因素。动力学分析则是针对建筑结构在地震荷载、风荷载、人体荷载等动态荷载作用下的振动特性和响应。动力学分析需要考虑建筑结构的固有频率、阻尼比等因素，以预测其在地震、风灾等情况下的受力响应和稳定性。热力学分析则是针对建筑结构在温度变化下的应力和变形情况。在大跨度钢结构中，由于温度差异导致的热膨胀和收缩、材料的热膨胀系数不同等因素都会影响结构的安全性。

除此之外，在进行结构分析时，可以将结构模型和分析器进行耦合，从而提高分析效率和准确性。BIM技术能够实现信息整合和多维数据联动，同时也能够快速调整模型和分析参数，以满足各种分析需求。此外，BIM技术还可以进行优化设计，使得建筑结构在经济性和安全性之间取得平衡。

2.3结构优化设计

基于BIM技术所建立的建筑模型，可以通过对不同结构方案进行模拟比较，以达到最优化的结果。在使用不同材料、截面形状等情况下，可以比较各方案的安全性和经济性。这样可以帮助设计人员快速找到最符合要求的设计方案。

安全性是优化设计的核心目标之一。设计人员需要保证建筑结构在各种外力作用下的稳定性和安全性要求，以避免可能出现的安全隐患。经济性也是一个重要的因素。设计人员需要考虑材料成本、施工成本、维护成本等多个方面的因素，以实现最佳的经济效益。生态性也应该被纳入到优化设计中。在选择材料时，应该优先选择环保、可持续发展的材料类型，以保护环境和地球资源。此外，在美观性方面，建筑结构应该与室内设计、景观设计等其他方面的要求相匹配，形成一个完整的建筑整体。

2.4信息整合与联动

BIM技术能够将各个专业之间的信息整合起来，实现多维数据联动。在进行建筑结构分析时，利用BIM技术可以同时考虑施工方案、材料选择等因素，以保证分析结果更为全面和准确。

具体来说，在进行建筑结构分析时，需要涉及到多个专业领域的信息，如建筑、结构、机电、暖通空调等。通过BIM技术，这些信息可以被整合在一起，形成一个完整的信息模型。在该模型中，不仅包含了建筑结构的各个构件、材料、约束和边界条件等信息，还包括了其他专业领域的信息，如机电设备、管道系统、电气系统、室内设计等。利用BIM技术，可以对这些信息进行联动和交互操作。在进行建筑结构分析时，可以通过BIM软件工具进行材料选择、截面形状优化等参数的设置。这些参数的变化会即时反映在建筑模型中，从而可以直观地观察到其影响。同时，还可以将分析结果与其他专业领域的信息进行联动，即将建筑结构的荷载计算结果与机电设备的负荷计算结果进行联动，从而实现更为准确的分析结果。通过BIM技术的信息整合和联动，可以帮助设计人员更好地协同工作，并提高项目的效率和质量。

结语：

BIM技术在建筑结构安全性分析中的应用，为建筑结构的安全性评估提供了新的思路和方法。利用BIM技术的优势，可以更好地建立建筑模型，并进行结构分析、优化设计、安全评估等环节。该方法的应用，为今后建筑结构安全性分析提供了一种新的途径。

参考文献

[1]张利伟.基于BIM技术的建筑工程结构设计中的应用分析[J].山东工业技术,2015(16):1.

[2]苏世耕,谢国忠.BIM技术在建筑结构设计中的应用分析[J].住宅与房地产,2015(28):1.

作者简介： 孙金玮，出生年月: （1988年12月-），性别: 男，民族：汉族，籍贯: 吉林省白山市，当前职务：结构工程师，当前职称：中级，学历：本科，研究方向：结构   

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