基于BIM的建筑结构设计方法研究

郭家瑞 马航

摘要：在BIM技术实践运用下，能够为工程结构设计创造许多有利条件，不仅会促进工程结构设计水平的提升，也能够为建筑领域的发展进步产生积极影响。当代人民物质生活水平逐渐提高，人们对于建筑的需求也发生了变化，这也对建筑企业提出了更高的要求，企业想要提升竞争力，就应当从结构设计方面入手，努力提升建筑结构设计水平。虽然BIM技术得到了推广运用，但实际运用中还会面临一些问题，这就需要业内人士不断努力，使BIM技术的运用价值得到进一步发挥。

关键词：BIM;建筑结构;设计方法;研究;分析

1  引言

作为新兴的建筑施工技术，BIM技术已经在工程中获得了广泛的使用，提高了对建筑结构设计方法的要求。深入了解其原理和功能，能够促进其在建筑结构中的推广应用。

2  BIM技术的相关概念

所谓的BIM技术，其实就是通过提炼相关设计数据，结合建筑结构设计进行可视化模型构建，实现建筑物实时设计的一种现代技术。应用该项技术，能够帮助项目部更好地进行工程施工建设和运营管理。并且在该项技术可视化特征的支持下，不仅能够帮助建筑企业提升设计水平，还能推动其成本控制目标的实现，使其获得更多的经济效益，对于建筑行业的发展而言具有至关重要的作用。

3  BIM技术的优势

3.1  设计的立体式呈现

BIM技术的应用，使工程建造设计由平面化转为了立体化，工作人员在进行建造的过程中能够更加直观地观察工程的设计效果、建造中的施工效果。在BIM技术使用之前，工程的设计都是平面式的展示，设计师修改、工人施工都是在平面图的基础上进行实景想象，在脑海中构建立体图景，这样给工人增加了难度，也使修改变得困难。运用BIM技术后，设计师直接可以进行立体式设计，整个设计完成之后呈现出一个建筑的立体效果。由于现代建筑内部构造逐渐复杂，而BIM可视化技术能够将内部进行完整展现，这样更易于优化设计和施工建设。

3.2  提高各部门之间的协调性

现代建筑工程是一项综合性工程，里面包含多个部门的施工内容，为了能够保证施工的顺利进行，需要个部门之间密切配合。但是在实际工程建设过程中，因为各部门工作特点不同，并且与设计者之间沟通不畅，很容易出现部门之间的碰撞，导致工程施工受阻。BIM技术的应用，将工程立体的进行展现，并增加了时间维度，使得建筑工程进度随着时间变化可以一一进行显示。通过这种展示，工程内部的各部门可更明确自己的施工效果，以及在何时进入场地进行配合施工，对其中存在的问题可以及时提出，并进行讨论解决，将问题消灭在理论阶段。

3.3  信息化特征

BIM 技术是现代信息技术的代表，集成了现代信息技术的强大功能，可以对海量数据信息进行分类储存和分析管理，建构科学的信息模型。建筑信息模型为后期项目建设奠定了基础，设计人员需要对建筑模型进行优化，确保各项参数的准确性。BIM 技术构建了信息平台，设计人员可以登录信息平台，对建筑结构进行不断优化，实现建筑ZFs8PNj2mim7oMn9qfFNhQ==设计的一体化。信息建模型以数据库作为基础，记载了建筑结构信息、施工材料信息、建筑构件信息等。设计人员可以通过查询功能快速检索数据，加快建筑结构设计的速度。

4  BIM技術在建筑结构设计中的应用

4.1  应用在建筑空间的规划当中

在进行建筑设计之前需要提前进行建筑的空间规划，所以在建设地点选择完毕之后，首先要对建筑的空间进行分析，分析建筑空间的地形以及对一些复杂的地形进行研究与计算，确定相应的方案，在地形的分析中应用BIM技术，能够开阔设计的思路，在分析中能够将坡高、斜率以及斜坡的斜率等参数进行分析。例如对具体的工程，斜坡走向的分析可以先采用GIS软件进行建模，对采集到的参数进行汇总与归类并模拟，这样，设计人员可以从不同的设计角度对工程实际情况进行模拟，为后期的设计提供依据。在地形探索之后再开始对建筑物的设计规划，对于建筑物的空间规划，BIM技术有着良好的现实应用，因为BIM技术能够完好地将建筑物的内外空间以3D模型完全展现出来，所以设计人员可以通过对设计效果的評价，对建筑物的室内与空间进行分割，详细布置建筑物周边的道路与外观等参数，利用BIM技术的调试功能，尝试不同的参数设置并选择最优化设置，得到最佳的空间规划模型。

4.2  钢结构设计建模应用

我国当前建筑工程的规模不断扩张，新型的结构设计模型与新型材料的应用都实现了突破，尤其是钢结构，跨度不断加大，空间也不断扩张，应用也越来越多，很多异型结构都采用钢结构建模，在钢结构的设计中，构件之间的连接与加强构件的设计都非常复杂，因此在设计中存在一定的困难。BIM技术的应用能够有效解决这些问题，因为BIM技术能够对钢结构梁体的高度进行精确计算，还能够对所有的连接件进行自动计算，自动选择参数并分析不同参数的影响。并且通过数据共享的功能，BIM能够对在钢结构建筑物中使用的高强螺栓的数量、焊缝的数量以及间距等等进行计算，掌控设计的间距等。所以如果有新的构件需要增加到模型当中的时候，设计人员只需要对相应的数据进行调整，并且利用BIM绘制出大样图，方便施工人员在现场进行施工，设计人员利用大样图也能够合理确定加强件的设置位置，避免钢结构中出现薄弱点，影响结构安全。

4.3  利用BIM技术进行协同设计

在建筑结构设计中，利用基于BIM技术协同设计方法，可能导致三维设计和二维设计的转化中出现协同设计工作失误，进而影响到工作流程安排的合理性。因此，在结构设计中，需要优化协同设计模式，来保障设计流程的科学性。可以利用两种协同模式，包括基于工作集的协同设计方法和基于鏈接的协同设计模式。分析两种协同设计的特点得知，针对结构进行内部协同设计过程中，因为设计是在一个部门内开展的，协同设计的流程较为单一，所以容易创建相对统一的服务器。因此，在实际结构设计中，可以实施即时的、能够同步更新的工作集方式，这样能够保障设计的效率。如果结构设计需要多个专业设计人员配合，因为各个专业使用的模版存在一定的差别，所以针对工作模式的更新采用单向更新的模式。多个专业数据汇集的模型比较大，可以采用链接模式的协同设计，这样能够保障设计效率。在建筑结构设计中，需要利用专业协同的方式来确定具体的操作流程。方案设计阶段一般不需要出图，需要进行辅助工作，比如确定柱网和剪力墙的确定。这个阶段并不需要借助较为精准的BIM技术模型。如果需要设计有着大跨度的复杂结构，更需要优化具体的方案设计流程。针对初级设计阶段，需要对比不同方案的结构构件设计，关注结构平面图并且了解建筑截面。

4.4  利用BIM技术提升设计效率

在当前的结构工程设计中，因为BIM技术和传统技术有着一定的差别，可能导致在设计转型过程中碰到一定的问题。同时，一些BIM设计平台缺乏深化设置，所以产生了一定的表达问题和线形问题，这样可能会提升结构设计的工作位。设计人员如果缺乏BIM设计能力，难以有效利用其中的三维模型功能，可能提升设计工作的错误率，不利于缩短设计周期。在提升设计效率方面，应解决施工图绘制问题、设计图标注问题和线形效果问题。在施工图绘制方面，需要做好前期准备工作，明确构建的注释和具体参数信息。同时，对于线形，不能随意进行修改和删减，这样可以避免产生问题。在图纸标注注释方面，可以提前构建族和统一格式，有利于传输构建设计信息。在线形效果方面，应用BIM技术时，不能随意删除梁中线，甚至不能进行隐藏。传统的图纸回执中，不需要绘制楼板轮廓，所以并没有梁中线，但是在三维建模中这种线形效果比较重要。

4.5  应用BIM技术设计施工图

施工图纸是建筑工程的重要组成，能够为工程的建设开展进行指导，此阶段的最终目的是将BIM设计好的各专业模型转化为平面图纸并形成整套的图纸。在施工图纸的指导下，工程的各项工作可以有序开展。为了能够使设计得到更进一步的优化，设计者在此之前要对结构、水电各方面进行综合考虑，充分满足各方需求。依据施工图纸，能够对工程进度进行有效的控制。

5  结语

科学技术的发展为建筑工程的进度管理提供了方便，保障了项目的质量。依托计算机网络的BIM技术，可以通过立体化模型的建立实现工程施工的可视化模拟，实现了精准化的进度控制，有效提升了工程進度管理的效益。

参考文献：

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