建筑结构设计中BIM技术的应用探析

2016-03-15谭文君

工程技术研究 2016年9期

关键词：结构设计建筑设计建筑工程

谭文君

（兰州市城市建设设计院，甘肃兰州 730050）

建筑结构设计中BIM技术的应用探析

谭文君

（兰州市城市建设设计院，甘肃兰州 730050）

随着科学技术的进步，各种新型的技术不断涌现，并广泛应用在社会的各个领域。BIM技术对提高建筑设计和质量有着重要作用，因此在建筑领域广泛应用。文章主要概述了BIM技术的概念和特点，并分析了BIM技术在建筑结构中的具体应用。

BIM技术；建筑结构设计；应用

改革开放以后，中国经济快速发展，建筑行业作为国民经济的支柱行业也得到了快速发展。随着人们生活水平的提高，人们对建筑的要求也越来越高。BIM技术应用在建筑工程中，能够实现企业不同部门、不同专业的数据共享。在工程建设过程中，建筑工程师、建筑设计师、业主等不同的参与者通过共享数据信息，采用共同的可视化数字模型，对建筑结构进行分析和模拟，不断优化建筑设计，便于工程最快完成，提高建筑工程结构设计的质量。

1　BIM技术

随着现代建筑工程的发展，建筑的规模不断扩大，建筑形式也越来越丰富，工程中涉及到的信息量也在不断增加。在建筑施工中，如果能及时收集这些信息，并对这些信息有效地利用，不仅能节省项目工程的成本、缩短工程的工期，而且还能提高工程质量和安全性，避免发生安全事故。因此，将信息技术在建筑工程中应用效果十分显著。在建筑工程中，如何科学有效地收集到各类信息，并利用这些信息合理控制工程成本和施工周期，减少建筑项目施工中的失误，是当下的建筑工程的难点和重点。建筑设计是建筑施工的基础和前提，也是BIM技术关注的重点。通过BIM技术，实现了建筑设计二维向三维的转变。

2　BIM技术的特点分析

2.1可视化

传统的建筑设计往往是通过纸张或者计算机软件完成的，以便了建筑工程施工阶段为施工方提供相应的建筑规格尺寸和建筑效果图，但是这些设计图基本上都是二维的，无法真正展现建筑设计的实际效果。而BIM技术能够直观的展现建筑师的设计理念和建筑模型，以便建筑企业内部的交流。

2.2协调性

为了便于建筑工程的施工，建筑工程在设计阶段，需要设计部门不同专业人员之间进行协调，在内部形成一个标准性的文件，为工程施工进行有效指导。而BIM技术在建筑内部空间设置能起到协调的作用。比如建筑的消防系统的布置、建筑水管、电线布置以及楼梯井的布置等。

2.3模拟性

BIM技术能够模拟现实中的建筑从而建立工程模型，建筑模型对建筑设计和施工具有参考的意义。比如在计算建筑材料的承受力度和材料配比的时候，通过经验计算出来的配比数值，有时候并不是建筑工程的实际比例。而通过BIM技术技术，将数据方案输入数字模拟系统，模拟建筑结构在不同材料之间的受力数值，最后系统会自动生成统计图，从而有助于设计师找到最佳的配比点［1］。

3　BIM技术在建筑结构设计中的具体应用

3.1应用在建筑结构与建筑环境分析中

建筑结构设计不仅跟建筑工程本身有关，而且与建筑工程所再的环境密切相关。比如建筑工程地区的气候环境、水文条件等都会给建筑结构的设计造成一定的影响。在设计的时候，设计师必须充分考虑到这些因素，才能保证建筑工程的质量。BIM技术与地理信息技术结合，能够对建筑工程环境进行全面模拟，模拟建筑施工环境、建筑模型，针对模拟很快能得到建筑工程的施工条件和施工环境，选择最佳的建筑施工方案，以达到建筑结构的最佳效果，从而提高建筑设计的质量。

3.2应用在建筑结构性能分析上

建筑结构设计不是简单地对建筑工程各个环节进行排列，而是将建筑工程的各个环节有效地组合起来，形成一个相互联系、相互支撑的整体，从而满足建筑结构的牢固性和抗震效果。想要实现这个目标，就必须对建筑结构的性能方面进行有效地分析，如果按照传统的分析方式，可能需要建筑企业大量的人员通过收集相关的数据资料，然后对这些数据进行计算得出一个大概的结果。这样的人工分析方法，不仅耗时耗力，而且得出来的数值与实际情况存在很大的差异，无法保证建筑结构的稳定性和安全性。通过BIM技术，将各类数据信息输入建筑工程的性能分析软件中，系统能够快速、准确的完成建筑结构的性能分析，设计人员可以根据分析数据及时调整施工方案，提高建筑结构设计的质量［2］。

3.3应用在建筑结构协同中

运用BIM技术建立建筑模型，并且能够对建筑工程的各项数据信息进行实时共享和交流。想要达到这这样的目的，必须满足两个方面的条件：①通过中间数据文件完成异地不同设计软件建立模型时，必须提供相关的数据信息；②通过中间数据库，能够实现不同专业不同部门之间的数据信息共享和传输的要求。同时还要把建筑工程中的土方建设、取暖系统、水电等不同专业进行有效地连接，并通过统一的数据信息处理平台对这些内容进行规范，最终达到内部信息畅通的目的。建立数据信息处理平台的时候，必须要充分满足建筑各个方面的内容，避免出现某一个参数的遗漏造成结构的不完善问题［3］。

4　BIM技术应用在建筑结构设计中的难点

BIM技术在建筑设计中的主要作用是建立建筑数字结构模型，然后将结构模型的数据信息发送到分析软件中，软件对这些数据进行分析处理，建筑设计师根据这些数据信息不断完善和更正设计方案和施工方案。BIM技术是基于建筑结构分析和施工图纸统一的基础上进行的。在构建BIM建筑模型时，模型空间数据物理模型和空间真实性决定了建筑结构的安全性，这是建筑设计的重要环节。建筑材料的性能、力学特征、负载等不同的物理特性会对建筑结构产生一定的影响。因此，建筑设计师在构建数字模型的时候，模块中存在很多不可变量的参数和参量，这些增加了模型构建的困难。按照BIM技术理论，在构建数字化模型时，最终是要达到工程的物理模型、建筑结构数据分析和施工图纸能够达到无缝连接。然而，在实际的工作中，一旦某星构建的数据过于复杂或者不符合相关标准时，就无法实现、模型、数据分析和施工图纸的无缝连接。只有构建的数字模型结构构建简单才能实现这个功能。所以在构建数字模型过程中，在连接结构分析数据时，往往因为系统无法实现无缝连接，会丢失很多数据信息，无法达到建筑结构性能分析的目的。当前阶段BIM技术应用在建筑结构设计中，结构分析模型和物理模型构建的无缝连接是技术上的一大难点。

5　建筑结构设计中BIM技术的未来发展

与传统的建筑设计相比，BIM技术有效利用了计算机信息仿真技术。通过仿真技术，建筑设计师可以根据设计方案对建筑内的各项数据信息进行检验，以便修正和完善设计方案，确保建筑设计的方案符合施工标准，避免发生建筑安全事故。此外，在设计过程中，设计师除了考虑到建筑的正常功能以外，还要考虑到地震等自然灾害的影响，我国是地质灾害比较频繁的国家，提高建筑的抗震效果，有利于保证人民生命财产安全。随着BIM技术的不断进步和发展，未来BIM技术可能要更多与建筑文化进行融合，以促进建筑与文化的融合，避免过去建筑设计和开发过程中，对当地文化的破坏。