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BIM技术在建筑结构设计中的使用

添加时间:2021/07/23

  摘    要:建筑工程项目中,结构设计是非常重要的环节,作为前期性的工作,结构设计是否合理,不仅会影响到结构施工的安全性与便捷性,更会影响到施工的经济性和技术性。BIM技术作为工程领域的新型技术,在结构设计中可以充分发挥这一技术的多项优势。基于此,本文重点探析了BIM技术在建筑结构设计中的具体应用,对提升结构设计水平具有一定的指导和借鉴价值。

  关键词:建筑;结构设计;BIM技术;应用;

  在建筑工程项目日渐增多、规模扩大的趋势下,BIM技术得到了更为广泛的应用,但在建筑结构设计中,BIM技术的应用还存在很多的限制。信息技术快速发展的今天,BIM技术进一步发展,在建筑结构设计中可以发挥其信息共享和集成的优势,保持不同结构之间的协调性。

  1 BIM技术的技术特征

  1.1 信息集成化

  信息技术的日渐发展带动了建筑结构设计技术的创新,传统建筑结构设计方式的弊端日渐暴露,而BIM技术在各种建筑结构中的应用,有效发挥了这一技术的信息集成化优势,通过BIM模型的构建,有效将全部的结构数据与信息集成在该模型中,而相关的设计人员可以直接在该模型中共享这些信息[1].因此,BIM技术下的结构设计,数据集成化特征突出,再加上在模型中三维技术和计算机技术等的辅助,也就构建了完整的建筑结构数据库,在该数据库中包含了各种类型的数据,经由对这些数据的分析和利用,也就确定了每个建筑结构模块的相应规格和参数,大大提升了结构设计质量。

  1.2 促使设计统一化

  因为BIM技术的模拟性和可视化特征明显,就使得在利用该技术开展结构设计工作的过程中,所呈现出来的结构设计视觉效果更为突出,专业设计人员在设计的同时同样可以详细掌握关于建筑工程的光源、材质属性等多种信息,在信息全面把控的基础上,达到了设计优化的目的,建筑工程的节能效果相对理想[2].因为全部的工程信息都可以在BIM模型中得以共享,也就使得设计统一化得以实现,建筑光源等细节性的设计问题得以解决,保障最终的结构设计符合经济性、技术性的要求。BIM技术下的建筑结构设计组织结构如图1所示。

  2 建筑结构设计中BIM技术的有效应用

  2.1 剖析建筑结构和施工现场

  在将BIM技术应用在建筑结构设计中时,专业设计人员应深入工程现场开展相应的调查,在全面掌握现场信息的基础上开展有针对性的设计。事实上,对任何的建筑质量而言,结构设计尤为重要,相关人员在开展设计工作时,同样需加强对施工现场环境等的综合分析。BIM技术在建筑结构与施工现场的分析上同样有着突出的优势,因为BIM系统能够直接与地理信息系统建立紧密联系,真实还原工程现场的具体情况,也就保障了建筑模型的有效性与合理性,设计人员在开展结构设计时,直接利用BIM模型中的相关数据,也就保障了结构设计与施工现场情况的匹配度。

  2.2 实现建筑结构的可视化设计

  BIM技术具有可视化和模拟性,最终的结构设计可以以三维模型的方式展现出来,现场设计和施工人员可以根据三维模型的结构展示情况,来观察各个结构部位的合理性,进而不断对结构设计开展优化,获得最为理想的设计方案[3].

  2.3 在建筑结构性能中的应用

  建筑结构设计中,结构性能同样是需要关注的一个重要方面,在开展结构设计工作时,专业设计人员是在结构设计技术的辅助下,将建筑结构中的各个模块有效集中起来,通过虚拟建筑物的构建,保持建筑整体和局部的相互支撑。BIM技术能够对建筑结构性能开展详细分析,经由结构稳定性、牢固性、抗震性等各个结构指标的判定,检验结构设计中的相关参数和模块是否符合标准[4].在将BIM技术应用于结构性能中时,设计人员应将BIM模型数据导入到相应的软件中,软件中的相应模块可以直接对这些数据加以全面分析和处理,也就有效保障了结构性能与设计标准的一致性,解决了建筑结构设计中存在的诸多问题。比如,泉州鲤城区某安置小区,在开展建筑结构设计工作时,专业设计人员在经由项目实际情况、设计复杂度分析的基础上,将revit软件作为设计的辅助软件,经由专业建模,随后将各个专业模型链接和协同起来,构造统一的整体模型,随后从各个专业模型中导出nwc格式文件,经由Navisworks来完成碰撞检测。Revit建模的同时也就实现了对结构细节问题的发现和处理,反复的结构分析中,也就实现了对设计细节问题的不断调整,保障了结构设计质量,发挥了BIM技术在结构设计方面的技术优势。

  2.4 在钢结构建模中的应用

  当下的很多建筑结构中,很多都采用的是钢结构,尤其是在大跨度建筑中,钢结构的结构性能更为突出。但钢结构设计时,模型建立时面临的技术难题相对较多,比如,梁梁刚接、梁柱连接等,不同的连接处理下,设计人员需全面了解钢结构的设计标准,依据梁柱高度等,对结构中的各个连接件加以设计优化。BIM技术下通过专业结构模型的构建,也就实现了参数信息的共享,正是这种数据共享和集成的特点,使得设计人员在结构模型内可以对螺栓间距与数量加以严格控制,经由适当的调节,也就形成了新的连接件,解决了钢结构中的诸多问题。

  2.5 在协同方面的应用

  建筑结构设计的技术难度相对较高,涉及的结构设计任务繁重,为达到最为理想的结构设计效果,专业设计人员在开展结构设计工作时,尤其要保持不同结构部位的协同性。因为建筑结构的构成复杂,包含了不同的结构模块,在利用BIM技术开展结构设计时,不同专业之间的信息和数据集成特征更为突出,也就使得不同部门和岗位人员均可以在数据共享的基础上实现设计优化,提升了结构设计的效率和质量。BIM技术下,不同专业的设计数据与图纸信息可以达到共享的目的,在数据共享和集成的基础上,也就在不同结构数据之间建立了紧密的联系,结构参数的调整和优化更为便捷。

  2.6 BIM技术在装配式建筑上的应用

  建筑行业在现代化的发展过程中,装配式建筑日渐兴起,整个建筑领域的装配式建筑逐步增多。装配式建筑结构设计中,BIM技术具有多种优势:(1)因为装配式建筑中的预制构件生产和制造中,BIM技术可以从"可视化"和"3D"模拟的角度对预制构件生产制造的全过程加以质量和过程控制,无论是构件和配件生产,还是物品的库存和现场管理,BIM技术都有着突出的优势。因为在整个装配式建筑工程施工中,所需要的构件数量众多,施工现场常常伴随着构件找不到或者找错的情况,而在BIM技术的辅助下,严格的现场管理有效避免了这一情况的出现,使得各种结构构件都能够得到最为合理有效的利用。比如,BIM技术与RFID技术的有效配合,使得各个构件均能够实现实时的跟踪监测和管理,避免了传统人工管理方式下所存在的构件利用问题。(2)5D施工模拟下,有效实现了对装配式建筑成本、进度、质量等的有效管理,促进了装配式建筑目标的实现。在3D-BIM模型基础上,经由时间和资源维度的引入,形成了完整的5D-BIM模型,在该模型基础上,工程企业可以直接在该模型中开展相应的管理和控制,使得全部的工程资源均能够得到合理的分配,结合工程进度计划和质量目标,对施工全过程加以动态化模拟。

  2.7 在设计工具中的应用

  建筑结构设计的任务繁重,设计难度较大,往往需借助于各类工具方能完成结构设计任务。对工具的优化对于结构设计非常重要,为达到良好的工具优化效果,一般要利用BIM技术来完成,BIM技术辅助下,建筑工程项目中不同专业之间的协同性有所增强,也就促进了结构设计的高效率、高质量完成。比如,BIM技术中的Revit软件,使得结构设计与机电等各个模块之间的联系有所增强,在设计工作中同样可以提供其他的服务,设计人员可以根据相应的设计标准和要求,开展规范化的设计,提高结构设计的信息化水平。

  结语

  近年来,随着建筑行业发展步伐的加快,各类建筑工程项目日渐增多,人们对建筑结构也提出了越来越高的设计标准。但显然,很多的建筑结构设计中,依旧存在着很多的问题,随着信息技术的不断发展,要解决结构设计方面的这些问题,各个工程企业都应该积极引入BIM技术,用BIM技术来辅助结构设计,提高设计的总体水平。
  参考文献
  [1] 覃袭洋。关于建筑结构设计中BIM技术的有效应用[J].建材与装饰,2020(21):94+97.
  [2] 赵晶晶。试论BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].居舍,2020(16):129-130.
  [3] 高涵,关群。BIM技术在建筑结构设计中的应用[J].工程技术研究,2020,5(02):195-196.
  [4] 蒋衍洋。BIM技术在建筑工程结构设计中的应用研究[J].智能城市,2019,5(17):71-72.

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