BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究

BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究

苏志伟

中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司 辽宁 沈阳 110015

摘要：在经济水平不断提高的过程中，建筑工程的规模和数量在不断扩大，对于改善人民群众生活条件起到重要作用。在建筑工程施工过程中，需要经历很多环节，其中结构设计属于较为重要的工作，合理的结构设计能够进一步提升工程使用寿命，也能够在很大程度上提高用户满意程度。因此，不断提高结构设计水平至关重要。随着科学技术水平的不断提高，BIM技术的优势逐渐凸显，如果能够将此项技术应用于建筑工程结构设计过程中，则会取得较为理想的效果，对于行业发展起到重要促进作用。

关键词：BIM技术；建筑工程结构设计；应用策略

中图分类号：TU723

文献标识码：A

引言

在建筑业转型升级的大背景下，建筑企业为了提高自身竞争优势，需要顺应行业发展趋势，提高项目管理水平和工程质量。BIM技术的应用能够使建筑结构、构件、造价、工期等项目信息直观地呈现在三维数字模型上，从而弥补传统二维图纸的不足，为建筑企业的方案设计、项目施工及后期运维提供详细的数据支持。

1BIM技术在建筑工程结构设计工作开展过程中的应用优势

1.1能够构建三维实体模型

从BIM技术本身的特点可以得知，这种技术应用能够让设计人员准确了解建筑物各部分之间的关系，从而更好地进行设计和规划[3]。同时，BIM技术的应用也能够加强施工单位和建设单位之间的沟通，使双方能够更好地协同工作，提高工作效率。这种技术的应用有助于提高工作效率，减少沟通成本，为工程项目推进带来积极影响。从另一个角度来看，三维模型结构与二维模型结构相比也具有一定优越性。三维模型结构能够更加直观地展示建筑物的形态和结构，让设计人员更加清晰地了解到建筑工程的重点部位。通过三维结构模型的演示，设计人员可以更加准确地掌握建筑工程的细节，有利于提升核查工作的实际水平。同时，三维模型结构的应用还能够更好地发现和解决传统二维结构模型在运用过程中所存在的问题，为建筑工程的质量和安全性提供了更加可靠的保障。综上所述，BIM技术的应用对于建筑工程的设计、施工和管理都具有重要意义。通过三维模型结构的应用，能够更加直观地展示建筑物的形态和结构，让设计人员更好地掌握建筑工程的细节，有利于提高核查工作实际水平。同时，BIM技术的应用也能够加强施工单位和建设单位之间的沟通，提高工作效率，为工程项目推进带来积极影响。

1.2能够进行配筋模拟工作

在建筑工程施工中，钢筋的使用量是巨大的，因此如何合理布置钢筋是一个至关重要的问题。传统的结构设计方法由于无法模拟配筋过程，一旦钢筋位置摆放有误，就会导致返工现象的发生。众所周知，拆除建筑内部的钢筋会对整体结构造成严重的破坏，也会带来巨大的成本支出，对于企业的发展和工程建设水平的提升都会产生阻碍。在这种情况下，如果能够根据实际情况运用BIM及其相关技术，那么就能够通过模拟方式来计算钢筋需求量和摆放位置。这样，如果发现设计过程不合理，就可以及时在系统中进行更改，从而降低了由于施工失误而导致的成本支出，对于后续工作的开展也极为有利。具体来说，BIM技术可以通过建立三维模型，对建筑结构进行全方位、精细化地模拟。在模型中，我们可以清晰地看到每一个钢筋的位置和形状，以及它们之间的相互关系。通过模拟，我们可以提前发现设计中可能存在的问题，并及时进行修正。这样不仅可以避免返工现象的发生，还可以提高设计的质量和效率。此外，BIM技术还可以与其他的工程技术进行结合，例如建筑工程管理、施工工艺等。这样就可以实现更全面、更高效的建筑工程管理。

2BIM技术在建筑工程结构设计中的应用

2.1结构分析与优化

（1）利用BIM技术将建筑结构的几何信息、材料属性和荷载参数等输入专业的结构分析软件中，对建筑结构进行静力和动力分析。静力分析能够计算结构在静态荷载下的力学响应，确定结构的受力状态、变形和反应力等；动力分析能够模拟建筑结构在振动荷载下的动态响应，如地震、风荷载和人员荷载等。（2）在确定建筑结构设计特点的基础上，使用BIM技术及优化算法自动调整结构参数，以满足不同的设计要求。基于预设的目标函数和约束条件，对结构的尺寸、形状和材料等参数进行自动调整，以达到设计需求和目标。例如，通过优化算法，可以减少材料使用量，改善结构的抗震性能，优化结构的刚度和稳定性等。（3）BIM模型中的数据可以直接用于生成结构荷载，并进行结构响应的计算和评估。通过BIM模型的模拟，分析结构的稳定性、刚度、强度、振动特性等，确定结构在使用条件下的性能符合规范要求。并将模拟结果用可视化的方式进行展示，使设计师能够直观地理解结构性能。

2.2BIM模型创建

BIM模型能准确表达建筑结构信息，如几何形状、尺寸、材料属性等。基于精准的模型，设计团队可以进行详细的结构设计和分析，如静力学分析、抗震分析等，确保设计的安全性和可行性。同时，BIM模型能够确保不同专业之间冲突检测的可靠性。通过及早发现和修正冲突，可以减少施工过程中的问题，降低成本，提高项目的效率。同时，在设计优化和调整的过程中，BIM模型较高的质量可以提升各种仿真、预测的精度，评估建筑结构设计在实际使用中的效果。此外，通过高质量的BIM模型，可以为施工和项目管理打下良好的基础。建立从设计到实施再到运营的数字模型，帮助施工团队进行进度计划、材料采购、资源管理等工作，提高施工质量和效率。

2.3模型版本管理

在建筑结构的设计过程中，只有建筑师、工程师、施工方等多个团队相互协作，才能保证设计的质量与效果。每个团队会根据自身的需求和专业知识对建筑模型进行修改和更新。模型版本管理能够确保数据的一致性，避免出现不同版本之间的冲突和混乱。同时，BIM模型版本管理功能允许多个团队同时对建筑模型进行编辑和修改，并能够跟踪每个版本的变化和贡献者，使设计团队可以更好地进行协同工作，实时共享信息，提高沟通和协作效率。而在建筑项目的开展过程中，随着设计和施工的进行，可能会出现变更需求，利用模型版本管理帮助团队记录和跟踪每个版本的变更，能够方便团队成员了解和控制变更的范围和影响，减少潜在的错误和冲突，并降低后期修复和重做的成本。

2.4冲突检测与协调

冲突检测与协调是BIM技术在建筑结构设计中的核心应用，利用BIM技术模拟和集成多个建筑专业领域的信息，使各专业设计在早期阶段就能够协同工作。而冲突检测可以帮助发现不同专业之间的矛盾和冲突，减少修复时间和工程成本。同时，利用BIM技术的冲突检测和协调作用，可以确保设计方案的合理性和可行性，减少设计错误及后续施工、运营中可能出现的问题，从而提高整体工程质量。此外，冲突检测与协调可以及时发现潜在的安全风险，并及时解决，确保建筑结构的稳定性和可靠性。

结束语

建筑工程结构设计工作在整个施工过程中都占有重要地位，通过提升结构设计工作实际水平的方式，能够让建筑拥有更多的使用功能。在这个过程中，有关方面要高度重视先进技术的应用问题，要结合实际应用BIM技术，通过BIM技术的有效应用，不断提升各部门之间的合作效率，通过重要信息数据共享的方式，让设计人员对于工程建设整体情况全面了解。相信在各方面共同努力下，一定能够实现对于BIM技术的不断改进和完善，通过扩大该类技术应用空间方式让我国建筑行业在新时期取得长足进步。

参考文献

[1]黄国刚.面向建筑工程设计阶段的BIM技术在结构成本控制中的应用[J].中国建设信息化,2023,(19):79-83.

[2]许永敏.建筑工程结构设计对工程造价的影响探究[J].中国建筑装饰装修,2023,(10):95-97.

[3]夏力,何瑞淼.简析概念设计在建筑结构设计中的应用[J].陶瓷,2023,(05):121-123.