探析BIM技术在建筑结构设计中应用

2021-01-22王思蓉

四川水泥 2021年1期

关键词：结构设计建筑工程结构

王思蓉

Equipment technology 装备技术

探析BIM技术在建筑结构设计中应用

王思蓉

（阳光学院，福建福州 350000）

在建筑工程项目施工过程中，建筑结构设计的合理性和科学性直接关系着整个建筑工程的质量和安全性能。随着现代化技术水平的不断发展和应用普及，BIM作为一种现代化的手段开始在建筑设计中应用普及开来，并取得了很好的应用效果。借助BIM技术的应用，建筑结构设计过程不仅可以实现数据的共享，同时可以借助可视化的数字模型，实现对建筑结构的模拟分析，对于建筑结构设计水平的提升起到了重要的促进作用。本文立足建筑工程设计工作实践，围绕BIM技术在建筑结构设计中的应用进行了具体的探讨。

BIM技术；结构设计；应用分析

0 引言

在当前的建筑设计行业领域，BIM的产品正在伴随着BIM技术的发展不断地完善，在建筑设计中的应用优势也更加的突出。在实际工作应用过程中，BIM技术可以实现不同专业、不同部门和不同设计人员之间的数据信息共享，同时借助信息技术的支持，将建筑设计以直观化的形态展示出来，便于设计人员以及施工单位更加直观地对建筑结构细节问题进行分析，从而达到提升建筑结构设计和施工质量的目的。

1 BIM技术概述及其主要功能

现代建筑工程项目是一项复杂的建筑工程综合体，它涉及到多个环节不同施工内容，同时在建筑工程施工过程中根据不同的施工项目存在多个施工参与者进行参与，这一工程实际情况使得建筑工程造价管理工作在信息处理上变得复杂起来。BIM技术的核心在于信息处理，它是一种以计算机技术和信息技术为基础的可视化建筑信息模型，通过利用统计学、几何学、建筑工程学等多种学科技术将建筑工程整体信息、施工操作工序、施工技术等多方面因素进行集中整合处理，并以数字模型的形式呈现出来，便于为相关建筑工程设计及施工管理人员提供清晰、准确的数据参考。在实际建筑结构设计过程中，BIM技术的主要功能大致分为以下几个层面的内容：

一是设计图纸可修改功能。基于BIM技术应用下的建筑结构图纸，其所有的设计信息都是在建筑模型基础之上生成得出的。通过这种形式设计出来的结构图纸，在后期应用过程中在出现修改的情况时，设计人员只需要根据实际需要对某一数据信息进行修改，基于BIM技术下的整体图纸设计系统就会根据数据的变更自主的完善其他数据参数的匹配和修正，因此能够大大降低设计人员的图纸修改和数据修正工作量，从而有效降低工作负担。除了数据信息的自动修改，基于BIM技术应用下的图纸设计也具有自动修改的功能，其在减少设计人员工作量方面有着积极的促进作用，有助于设计人员将精力更好的兼顾把控全局和细部优化，通过BIM技术的自动数据比对和修正功能，得出最优的设计数据及方案，从而为后期施工质量的提升奠定良好的基础。

二是设计数据信息化功能。BIM技术是一种基于现代化信息技术的应用工具，其核心内容就是信息。相较于传统形式的建筑结构设计过程，BIM技术背景下的工程设计具有可携带信息的特点。基于这种应用的背景，可以将BIM技术模型作为建筑工程设计的数据库使用，在建筑结构设计过程中的所需信息都可以从此数据库中进行查询，借助各种数据之间的有效关联，还可以获取最佳配置的数据信息。因此，在设计实践的应用过程中，设计人员在需要调取某一方面的数据信息时只需要点击特定的点，就可以获知全面的信息内容，大大提高了信息的获取效率，同时也能够迅速掌握相关的关联信息，提高获取信息的全面性。这种工作模式下的建筑结构设计过程可以帮助设计人员在最短的时间内获取系统的数据信息，有效避免了由于人工记录和输出数据时存在误差的情况，从而有效提升建筑设计的准确性和可靠性。

三是工程结构设计一体化功能。基于BIM技术设计下的建筑工程结构模型，不仅可以直观的体现出建筑工程的外观特征，同时可以借助信息化技术的支持，将工程项目中的光源、热能传导以及相关材质信息的属性等内容具体的表现出来，便于相关设计和施工人员对工程项目的相关综合信息进行科学全面的掌握。BIM技术下的建筑模型是一种将建筑工程相关的各种信息进行综合汇总表现的设计过程，它不仅可以从建筑设计需要的角度对建筑结构的安全性进行科学的评估，同时可以从舒适性、光源以建筑节能等各个角度对建筑设计进行综合性的评估，从而达到提升建筑结构设计优化的目的。与此同时，BIM不仅具备CAD设计的基础功能，同时可以通过技术渲染完成建筑模型整体的渲染过程，借助设计软件系统的分析和处理功能，实现建筑结构设计出图、计算以及整体渲染的一体化目标。

四是工程模型三维化功能。BIM技术在建筑工程结构设计中的应用主要是其三维技术的应用。在实际设计过程中，通过BIM技术设计的建筑模型的直观呈现，建筑结构设计人员可以直观地观察建筑工程各部位之间的关系，从而有效地避免建筑工程管道、墙体以及其他建筑结构之间的冲突问题，避免后期施工造成不可逆的影响。除此之外，借助BIM技术的三维化功能，设计人员还可以更加深入的分析工程设计方案的合理性和科学性，最大化降低施工困难等问题，从而提升整体建筑结构设计水平。

2 BIM技术在建筑结构设计中的应用探析

建筑工程结构设计作为一项系统的作业内容，在实际工作过程中会产生大量的数据信息，这些数据资料的科学划分整合是建筑工程设计人员最为关心的问题之一。BIM技术的应用可以将这一问题进行科学的解决，针对建筑工程结构设计中产生的大量数据信息进行有效的存储。与此同时，在BIM技术的施工图纸和模型中，一旦某一数据信息发生变更，其设计系统会自动的矫正和修改相关数据参数，实现对建筑工程下一步施工目标的调整，进而全面展示信息修改对实际建筑工程造成的可能影响。BIM技术在建筑工程设计中的应用可以优化传统设计流程，提高建筑结构设计的科学性和准确性，为后期建筑工程施工活动的顺利展开奠定坚实的基础。

2.1 BIM技术在实现结构设计可视化中的应用

BIM技术是一种基于现代化信息技术背景下建筑设计应用，依据自身信息化的程序设计在实践应用过程中将建筑结构的构件通过三维模型的方式直观的展示给用户群体，从而有效提升建筑设计信息的传递质量。在传统的建筑结构设计过程中都是通过CAD软件进行相关结构图纸的绘制工作，这种工作模式下的建筑结构设计过程很难直观的将建筑结构信息呈现出来，在一定程度上阻碍着用户获取信息的效率。而基于BIM技术应用下的建筑结构设计在初期阶段就是通过建立三维实体结构模型进行设计，借助直观的建筑结构呈现，可以帮助不同用户从不同角度获取建筑结构的相关信息，对建筑构件的基本信息和功能布局有一个全面的了解。在大型建筑结构的设计过程中，设计人员会通过动态演示的方式，帮助用户直观的对建筑结构各部位信息进行观测，便于设计人员选择出最佳设计方案，并及时的发现结构设计中存在的问题，从而不断优化和提升结构设计的科学性和合理性。

2.2 BIM技术在建筑结构参数设计中的应用

基于BIM技术应用下的建筑模型自身就是一个包含所有设计元素及信息的数据库，依托先进的信息技术支撑，建筑结构的模型设计中各项数据参数都是紧密相连的，且具有自动关联和修正的功能。在设计应用过程中，设计人员可以通过该数据库中的信息资源实现对建筑工程结构模型的构建工作，同时在设计过程中对不同的参数进行相应的调整，从而确保BIM系统在建筑工程结构设计过程中可以及时的更新数据库信息。BIM技术在建筑工程结构设计中的最突出优势在于其可以实现高质量、高安全性和可靠性的设计信息录入和输出功能，科学化匹配对应的数据信息，这对于提高建筑结构设计的质量有着重要的促进作用。

2.3 BIM技术在建筑构件设计中的应用

在建筑工程的结构设计过程中，楼梯、墙体以及柱子等部位都是结构设计的重要组成部分，在建筑结构的设计过程中需要相关设计人员对整体结构中的具体构件进行科学的设计。针对现浇混凝土的工程结构，在实际设计过程中需要设计人员对建筑工程中的管线走向以及建筑物的基本功能要求进行全面的考虑，科学预防各建筑结构之间的冲突问题；而在预制装配式建筑设计过程中，设计人员还需要综合考虑各预制部件之间的节点和连接关系。基于此，在设计环节工作人员可以利用BIM技术对其平面图纸进行有效的转换，能够及时发现具体结构在整体设计中可能存在的问题，从而科学优化设计工作，最终使建筑工程结构达到相关建筑标准设计要求。

2.4 BIM技术在钢结构设计中的应用

随着我国建筑工程项目的不断增加和发展，各种现代化新型的建筑材料和结构模型也迎来了全新的突破，尤其是钢结构，在大跨度及大空间建筑场景中应用也逐步的增多，许多复杂的结构都采用了钢结构加以实现。基于此，BIM技术也有助于相关设计人员对钢结构设计进行建模处理，辅助解决实际施工过程中可能出现的连接问题和应用问题。例如，针对钢结构设计中的加强件问题，需要设计人员先对工程结构进行整体设计，然后在此基础上对加强件在工程项目中的具体应用进行建模分析，借助BIM技术的应用对整个过程进行还原和控制，从而更加直观的凸显出钢结构加强件的作用和效果。除此之外，针对钢结构施工过程中的连接问题，设计人员首先可以对钢结构各部位之间的连接参数进行分析，然后在实际工程操作过程中借助BIM技术的应用对连接方式进行具体设计，从而获得最优的设计成果。在传统的钢结构分析过程中往往需要投入较多的人力资源，需要经过相对较长的分析周期才能够得到相应的结果，借助BIM技术的应用能够对建筑工程设计中的缺陷和不合理问题进行科学的优化和调整，从而带动整个建筑结构设计质量的提升。

2.5 BIM技术在建筑结构设计中的应用难点

BIM技术在建筑工程结构设计中的应用主要是通过系统将所需要的模型发送到分析软件中去，然后利用特定的算法将建筑结构的设计信息进行计算，同时根据设计人员输入的相关指令生成动态的图纸和结构模型。在这一过程中，为了能够有效提升结构设计的准确性和合理性，需要相关设计人员对模型空间整体的真实性和BIM系统的物理建模能力进行综合的考虑。建筑结构的安全性是整个设计过程中首要考虑因素，由于建筑工程设计包含的内容范围较广，加上施工材料自身力学特征、荷载组合等内容都会对整体结构的安全性造成影响，因此在BIM设计应用过程中设计人员需要面对各种复杂的数据参数。除此之外，由于BIM模型的本质是物理模型、建筑结构分析模型以及施工图文的完全数据模型，在实际设计过程中只有采用完全符合标准或者相对较为简单结构构件才能实现上述多种数据模型之间的双向对接，一旦建筑结构的构建在整体设上没有达到相关规范要求，势必会导致其计算过程中出现数据丢失的情况。基于此，在BIM技术的实践应用过程中需要设计人员密切关注这一问题，不断优化物理模型和结构分析模型之间的双向对接问题，促进整体建筑结构设计质量的提升。