探析建筑结构设计中BIM技术的应用

探析建筑结构设计中BIM技术的应用

张晓光

河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司 天津市 300220

摘要：BIM是建筑信息模型的缩写，它是一种通过数字化方式创建、管理和使用于建筑项目的全过程的技术，将其在装配式建筑设计建造过程中应用可以提高信息传递速率，使得项目管理更加精细化。基于此，本研究旨在介绍BIM技术应用概述，探讨基于建筑结构设计中BIM技术的应用。

关键词：建筑结构设计；BIM技术；应用

引言

BIM技术对建筑的推广和发展有积极的促进作用，集建筑项目所有信息为一体，不仅能规范化施工现场、高效化结构设计，还可以为多方提供一个高效的可交流的平台，对其实际操作的可行性和推广性进行分析和总结，为我国BIM技术的发展提供参考。

1BIM技术应用概述

BIM是指建筑信息模型(Building Information Modeling)，是一种基于计算机辅助设计（CAD）等技术基础上慢慢发展而来的多维建筑模型信息集成管理技术，目前，BIM技术已经广泛应用于各种建设项目当中，它在建筑工程的全生命周期中都扮演了重要角色，工程项目的全生命周期的有效资源都可以被建筑信息化模型所有效配置。总之BIM工程设计师既要设计结构项目本身，又要跟进设计施工中的各种协调改进作用，自始至终需要参与服务设计后的现场管理。因此，设计人员需事先充分掌握BIM技术的理念，再加上不断的学习，对BIM技术的掌控也会越来越好，也便于后面的设计和施工相关工作开展。

2建筑结构设计现状

2.1细节设计不足

细节设计在建筑结构设计中具有很重要的意义，它涉及到连接、节点和构造细节的规划和设计。然而，不足的细节设计可能导致建筑结构存在脆弱点和问题，影响其整体性能和稳定性。当细节设计不足时，连接处可能会变得脆弱，这会导致容易发生断裂或失效，节点处的构造可能无法充分传递荷载，导致局部变形或损坏。此外，缺乏合适的细节设计可能导致结构的材料选择和加工方式不当，进而影响结构的耐久性和抗腐蚀性能。例如，在高风区设计建筑时，如果风荷载传递到结构的连接细节不够牢固，可能导致构件的脱离或者倾覆，类似地，在地震区，如果节点细节的设计不足以抵抗地震荷载，结构将可能会发生严重的损坏。解决细节设计不足的问题需要结构工程师充分考虑连接和节点的性能要求，并且采用适当的设计方法和技术。使用现代工程软件和模拟工具将可以帮助预测和评估细节设计的性能，确保结构在各种荷载下能够正常运行。此外，与建筑师和其他相关专业人员的密切合作也是确保细节设计充分满足建筑要求的关键点。通过强调细节设计的重要性，可以确保结构在长期使用中保持稳定和安全。

2.2构造柱与承重柱设计中的常见问题

为降低成本、减少工作量，部分设计人员在进行结构设计时往往会使用构造柱来替代承重柱，进而引发以下几个问题。①建筑遭遇强震等冲击，构造柱就要承担起抵御所有外力的职能，但构造柱的承重能力有限，如果出现应力集中的现象，就会导致建筑结构崩溃。②地圈梁中的构造柱缺少辅助支撑，其底部硬件就要承担起承重柱的职能，进而失去抗弯性能与抗剪切性能。此时，一旦发生震动，建筑的墙体就容易出现开裂、崩塌等问题。③为简化计算过程，部分设计人员会将梁视为绞支梁，并人为加强梁柱的线刚度。此举不仅会影响承重柱截面的有效高度，还会影响梁柱钢结效果。一旦遇到强烈冲击，承重柱就会出现裂纹，进而影响建筑结构的抗震性能。

3探析建筑结构设计中BIM技术的应用

3.1分析建筑结构

在分析建筑工程结构相关性能的过程中，引入BIM技术后将发挥出巨大的作用。在对数字化模型进行创建后，能保证模型结构更加稳定。在应用BIM技术软件的过程中，要将参数计算、结构设计效果分析等作用体现出来，优化调整结构设计方案，保证获得更好的结构设计效果。同时在建筑结构设计时应做好安全防控管理，利用专门的软件分析结构设计方案，如Revit2016、ETABS2013等。应用这两种软件时，为数据通信的双向链接创造了条件，在软件运行的期间能够发挥出数据交互的功能。完成对所有数据的准确计算后，能对建筑工程结构的安全性作出最终判断。分析建筑结构模型时，也可发挥出Revit2016软件的作用，确保各项设计数据信息能自动化生成。建筑三维模型内包含了多个方面的构件。要结合具体定义完成转换，针对不能转换的构件，要采取简化处理的措施，最后完成相应的设计计算。

3.2BIM结构设计流程

将BIM引入建筑结构设计过程中，在初步设计阶段，设计人员将根据建筑的功能需求和空间布局，对结构进行进一步的细化和优化。在这个过程中，设计人员可以通过调整结构参数和材料来满足各种需求，并进行多种方案的比较和评估。在BIM模型的建立过程中，各专业之间可实时共享设计信息，避免了传统设计流程中信息共享不及时和信息交流不畅的问题。同时，BIM模型可直接生成结构施工图，避免了传统设计过程中因修改而导致的多图纸修改的问题，提高了设计效率和质量。此外，BIM模型还可进行虚拟施工和协同设计，为施工和后期运营管理提供了更加全面和精准的数据支持。总的来说，以BIM技术为基础的结构设计流程，可以实现设计和施工的无缝衔接，减少设计返工和施工问题，提高设计效率和质量，为建筑行业的数字化转型提供了有力的支持。根据上述，完成BIM技术下的结构设计流程时，首先需要与其他专业模型相互提资，并基于各专业设计方案和荷载信息等参数，建立结构设计模型。结构专业利用BIM协作技术整合其他专业模型和自己的设计模型，解决信息交流不及时问题。设计师确定结构尺寸和位置信息后，导入软件进行计算，并将计算结果反馈给BIM模型。在设计变更时，只需更新结构BIM模型，新的计算与分析模型会自动生成，解决重复建立的问题。

3.3在施工图阶段，专业工作量增加，建议采用链接协同的方式进行专业协同

在建立结构专业模型后，可以完成给水管的布置建设工作，并通过鸿业BIMspace提供的资料确定管线的开洞原则。通过加载设备专业提供的资料文件，可以实现结构件的一键式开洞。目前，施工图审查工作主要使用二维蓝图进行，需要根据模型完成二维图纸的绘制工作。在施工图深化设计阶段，工程师可以配合完成模型，并使用盈建科Revit插件完成配筋信息在模型中的联动修改。目前，建筑结构设计师主要使用有限元分析软件进行建筑结构受力分析。BIM技术在结构设计中建立实体模型，并从分析软件中提取设计信息。BIM技术在结构设计中的目的是与施工图绘制统一。BIM模型的建立更多是为了在空间视觉效果中建立管线模型，而建筑分析软件更多考虑模型的外观造型。在结构设计中建立BIM模型时，需要考虑物理模型是否能够导入第三方结构分析软件进行模型分析。双向连接软件具有一定的条件，例如复杂构件可能导致数据丢失。BIM技术在建筑结构设计中的关键是与有限元模型的双向无缝互联。

结束语

随着计算机硬件技术的提高，工程软件的开发为工程建设带来了新的工具。如何应用已有的软硬件技术来提升建筑设计水平，成为建筑行业亟待解决的问题。建筑信息模型（BIM）技术为建筑生产带来了新的工作方式，基于BIM技术进行协同设计是提高设计效率的重要手段。

参考文献

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[3]孙阳，陈征征.BIM技术在建筑结构设计中技术研究[J].陶瓷，2021（10）：123-124.