建筑结构设计中BIM技术的应用

王国辉

摘  要：BIM技术在建筑行业的实际作用是将基于建筑设计的二维信息转化构建成为一个三维立体的工程数据模型。通过BIM技术，相关的设计人员能对设计成果进行实际演示，通过演示发现设计过程中可能忽略的问题。与此同时，BIM技术也能在必要的情况下，将加工后的立体三维模型直观地展示出来，让施工人员对项目的现状、程序、方式、方法有更加深刻的理解。

关键词：建筑结构设计、BIM技术、应用

在建筑和结构行业中，工程信息的处理和分析是非常重要的环节之一，它能够对建筑工程的质量和进度进行有效的控制与管理。BIM技术的应用可以对建筑结构的设计进行全面的数据分析，并且在建筑施工过程中的各个方面都有很好的监控作用，同时还能为建筑的设计提供更多的参考依据，从而提高了工作的效率和效果。在实际建筑结构设计中，BIM应用广泛。

1.BIM技术相关理论

1.1BIM技术概念

BIM技术是指通过计算机的仿真功能，将建筑信息模型和施工图纸进行有效的结合，从而实现对建筑的全面分析，并且可以在一定程度上提高工作效率。在實际的建筑工程中，需要将工程的结构和数据等相关的内容都考虑进去，这样才能保证整个建筑的质量、安全及功能性。所以说，BIM技术是一种新型的信息技术应用，它能够帮助人们更好地了解到建筑的结构、各构件的位置关系等，同时也能为工作人员提供更加准确的参考依据。

1.2BIM技术的特征

第一，BIM技术具有可视化特征。在进行建筑结构设计工作中，可以将建筑结构以缓慢旋转或者移动的形式展现在人们面前，便于技术人员从更加全面的角度评估建筑结构的设计效果，从而合理制定建筑结构的设计方案。同时也能让设计者的思路变得清晰，使设计方案的内容也更容易被理解。第二，BIM技术可进行参数化设计，在构建建筑信息模型的过程中，各项建筑结构信息模型和建筑物整体设计方案存储在相同的BIM系统软件中，各项建筑结构的参数信息是相互关联的。并且当设计参数发生改变时，设计图纸也会发生相应的变化，这样技术人员便可将自身的注意力集中在建筑结构设计中，大大提升了设计人员的工作效率。第三，BIM技术可进行协同设计。协同设计将建筑、结构、给排水、电气、暖通等各专业信息共享到相同的平台上，不同专业的设计人员共同商讨设计方案，同时支持各专业信息模型进行碰撞检查。协同设计在一定程度上提高了建筑结构和建筑设备之间的协调性，降低了建设单位在建筑设计成本上的支出。

2.建筑结构设计中BIM技术的应用

2.1建筑结构和场地环境分析

企业在对建筑的结构进行设计的过程中应遵循一定的原则，其中的原则主要体现在安全性和稳定性两个方面，目的是满足人们对于建筑安全性的需求。在建筑结构设计时利用BIM技术衡量建筑结构的合理性，能有效提高建筑的稳定性和安全性。同时，利用BIM技术对建筑工程施工地周围的地形进行分析，对比先前设计的建筑结构方案，能找到双方在某个设计点出现的属性冲突，并以此优化设计方案。企业有条件的情况下也可以将施工工地周围的地质结构、地质情况等信息输入BIM系统，利用BIM系统综合分析施工条件、地质影响、气候影响等客观因素，用长远的眼光看待建筑结构设计和施工场地环境之间的内在联系，确保在施工过程中不出现意外，保障施工的安全和效率。除此之外，BIM技术也可以分析项目对于环境的总体影响，将项目对施工工地周边的生态环境污染降到最低。

2.2准确计算结构设计参数

设计人员在对建筑结构进行设计的过程中往往涉及大量的数据计算和数据分析，BIM技术能将各种相互关联的数据进行串联，并主动提醒设计者哪些设计数据存在异常，帮助建筑结构设计者找到设计中存在的问题。为了提升设计的质量，建筑结构设计人员可以利用BIM技术对数据进行宏观联动更新，避免在人为修改设计内容过程中造成修改误差，更大程度上保证工程设计的内容和设计要求一致。建筑结构设计人员可以通过建立BIM5D关联数据库，准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率，将BIM应用在算量中。对于建筑结构设计而言，为保障设计成果的最终质量，设计人员可以采用BIM技术对要计算的数据进行变量控制，对各种不同的数据按照设计要求进行梳理，以增强结构设计的合理性。以预制结构为例，为了避免设计结果和后期施工过程中发生建筑结构变形和结构裂痕，应对预制材料各方面的物理数据进行科学计算，预测形变量的范围，从而满足各种设计要求。

2.3建筑结构性能分析

建筑结构性能涉及建筑物的抗震性、牢固性等多方面的性能。BIM技术在建筑结构性能方面的应用意义在于BIM模型的构建是相对完整的，只需要将相关数据导入性能分析软件中，就能够高效、精准地进行建筑结构性能分析，在提高分析效率的同时，也有效减少了建筑结构性能分析所耗费的精力和时间。例如，常见的建筑性能分析因素有可视度、日照、风环境、热环境、声环境等，这些都可以通过BIM技术来实现性能模拟。在对室外风环境进行模拟时，通过BIM模型可以将自然风环境下建筑物自身的使用状况进行逼真的模拟，进而帮助设计人员了解建筑物内部的舒适度，不断优化设计参数，同时对建筑物周围的绿化和布景进行合理的规划设计，以减少建筑物周围涡流和滞风问题的发生。对于建筑物环境噪声的模拟，在建筑模型的基础上，通过改变建筑物结构的设计方式或者建筑材质等因素，对建筑的声学质量进行反复的模拟测试，进而制订科学有效的降低噪声的方案。因此，BIM技术的应用能够针对建筑物自身各方面的结构性能作出有针对性的分析，方便设计人员全面了解建筑物的情况，通过优化建筑单体设计，不断调整建筑物自然采光、通风、保暖等设计参数来提高建筑物的舒适度和环保性能。

2.4钢结构建模

智能建筑结构以钢结构为主，钢结构的稳定性直接关系着建筑物自身的稳定性和安全性。因此，BIM技术在钢结构模型的构建中发挥着重要的作用。通常情况下，钢结构是型钢和混凝土的混合结构，而钢结构之间的连接形式以梁柱为主。因此，BIM技术在钢结构模型的构建中需要综合考虑钢结构模型的完整性，重点需要加强对定位构件的分段处理，同时对于钢结构中的焊缝等关键连接部位重点加强检查，以确认其稳定可靠。BIM技术中对钢结构梁柱高度的计算是核心，在此基础上开展对其他相关连接件的设计，同时结合结构施工图构建出相应的建筑模型。此外，BIM模型还可以实现对建筑模型中杆件连接节点、构造、加工和安装细节方面的优化处理，并通过碰撞检查等对所有细节进行碰撞校核，以检查建筑模型中是否存在严重的偏差，一旦发现有误差存在，则需要采取合理的措施予以消除。BIM模型还可以同步生成相应的建筑结构图纸，并根据相关的设计规范和准则来调整图纸的类别、图幅大小和比例等，以确保钢结构构件精度满足使用要求。此外，BIM技术中的钢结构模型能够实现数据参数的信息共享，有助于对钢结构中螺栓的连接数量和间距实现精确的控制。

3.结语

BIM技术的应用能够改变传统的平面图纸绘制与修改方式，使其具有更加强大的可视性，为以后的建筑结构设计提供更多的参考依据。通过三维模型的建立可以模拟建筑物的实际空间状况，并根据不同的要求选择合适的设计方案，将复杂的问题转化成简单的问题来解决，这不仅有利于节约成本，提高工作效率，也会大大地降低建筑结构设计的出错率。

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