BIM技术在建筑结构设计中的合理应用

2018-01-24周亚东石桂菊

智能建筑与智慧城市 2018年3期

关键词：设计方案图纸结构设计

周亚东,石桂菊

ZHOU Ya-dong, SHI Gui-ju

(济宁大嘉工程造价咨询有限公司)

(Jinan Dajia Engineering Cost Consulting Co.,Ltd.)

1　引言

随着我国社会经济的不断发展，社会各方面对于建筑工程的开展需求也在不断增加，而在这样的背景之下，保证建筑结构设计的合理性也就更为重要。为了进一步的提升这一工作的开展成效，越来越多的新型技术被应用到了建筑结构设计过程中来，BIM技术就是其中之一。这一技术的应用将能为建筑结构设计工作带来设计图纸可修改、设计数据信息化、工程设计一体化等优势。

2　BIM技术的发展现状

首先，对于BIM技术的定义来说，这一技术主要是应用计算机技术建立数字化模型，进而针对项目招投标、工程设计、工程施工以及最后的运维工作等进行辅助[1]。其次，BIM技术是建立在三维的数字化技术之上的，这一技术的应用过程实际上也就是针对建筑实体结构中的构件进行参数化定义的过程。最后，从BIM模型的特性上来说，BIM模型可以被视作一个能够表示参数和功能特性的数据库[2]。

数字化城市建设是我国建筑技术发展的主要任务与核心目标，而BIM技术的应用则能保证这一工作更好的展开，并在此基础上达到国家及社会对于建筑工程的要求。针对现阶段状况来说，随着国家对BIM技术应用重视程度的提升，我国也有了越来越多的成功应用案例，例如：水立方、上海中心大厦等。

3　BIM技术应用在建筑结构设计过程中所起到的作用

3.1　设计图纸可修改

想要保证建筑图纸设计的完善性，设计人员必须能结合建筑结构设计要求不断的对图纸进行修改和改进[3]，在这一过程中，传统设计技术的应用意味着图纸的每一次修改都需要对相关的建筑设计参数重新进行计算，这样的特点将大大影响建筑图纸设计的整体效率。对于BIM技术来说，由于这一技术的应用是在建筑模型的基础上展开的，当设计人员需要对图纸中的某一点进行修改时，系统将自动的完成其他相应参数的计算和修改。结合这样的特点，不但建筑图纸设计工作的效率能得到提升，设计人员也可以更好的通过不同参数图纸之间的对比来确定最优的设计方案。

3.2　设计数据信息化

建筑结构设计工作展开的过程中将涉及到大量的数据和信息，而传统设计方法的应用将导致数据查找所消耗的时间大幅上升，这样的状况很有可能会导致设计质量的下降。同时，传统设计技术的应用意味着建筑结构设计工作展开过程中所涉及到的数据将需要人工进行记录和输入，这样的数据处理方式是非常容易出现误差的，进而导致建筑结构设计的可靠性降低。相比于传统设计技术中存在的缺陷，由于BIM技术是在现代信息技术的基础上发展而来的，这一技术的核心就是信息[4]，因此，在实际的设计过程中，设计人员可以将BIM技术模型视作整体工程设计的数据库，设计人员只需要通过这一数据库进行信息查找即可，以此来提升数据记录的准确性。

3.3　工程设计一体化

通过对BIM技术的应用，设计方案将能在对建筑外观进行展示的基础上同步的对建筑工程的光源、热能传导以及材质属性等进行说明，也就是说，BIM模型将能全面的对建筑工程进行一体化设计。在这样的基础上，设计人员除了在安全性上对结构设计方案进行考量之外，还能同时通过舒适性、光源、节能等多个角度对建筑结构设计进行评价，进而选择最优的设计方案。从另一方面来说，BIM技术除了能提供平面图纸之外，还能进一步的完成对整个建筑模型的渲染处理，进而达到出图、计算、渲染等环节的一体化。

3.4　工程模型三维化

从本质上来说，BIM技术属于一种三维技术，而通过建筑模型的三维展示，设计人员将能更好的对建筑结构各部分之间的情况进行观察，及时的发现问题并进行改良。显然，这样的特性能极大程度的避免实际施工过程中因为结构设计不良而出现的问题。在此基础上，为了更好的保证建筑结构设计方案的完善性，设计人员可以着重对暖管通道、墙体梁板等结构进行观察，尽早发现问题。

4　BIM技术应用策略

4.1　建筑结构与场地分析

在对建筑结构进行设计的过程中，设计人员除了要针对客户需求以及安全性等因素进行考量之外，还应进一步的结合建筑工程所在地的特点对设计方案进行完善。建筑工程所处场地的地质环境、水文状况等都会对建筑结构设计方案的确定产生影响，设计人员可以利用BIM技术来解决这样的问题。通过BIM技术与地理信息系统的有效结合，建筑工程所在场地的特点将能得到全面的模拟，设计人员在模拟环境下对建筑结构进行设计，设计方案自然能够满足建筑场地对于建筑结构的要求，进而保证建筑结构设计的合理性。

4.2　建筑结构性能分析

建筑结构的性能主要是指抗震性、牢固性等，而在对建筑结构进行设计的过程中，设计人员必须保证能将建筑各个部分有机的组合起来，形成一个互相支撑的整体，以此来保证建筑结构在性能上能达到用户的需求。对于这样的需求来说，设计人员可以结合BIM技术对建筑结构在性能上的表现进行分析。在实际的工作过程中，设计人员可以将BIM模型相关的数据导入性能分析软件之中，并通过这一软件来迅速的完成分析过程。相比于传统设计技术的应用来说，这样的方式能够大幅降低建筑结构性能分析过程中所消耗的人力物力，同时也避免了大量数据计算可能产生的误差。

4.3　建筑结构协同

结合上文中的内容，不难发现，建筑结构设计中涉及到的数据是需要不断的进行交流和共享的，而由于传统设计技术中共享机制并不健全，过程中就很有可能因为数据不同步而导致问题的产生。对于BIM技术来说，这一技术能够通过中间数据文件来完成异地不同设计软件工作时需要的数据和信息上的交流共享。同时，通过中性数据库的设计，不同专业之间将能实现数据的传递与共享。一个完善的建筑结构设计方案需要水暖、土建、装饰等多个专业协同的进行工作，而这一过程中必然会涉及到数据的传递与共享问题，通过中性数据库的应用，建筑工程结构设计所涉及到的数据将能以统一的格式在系统内部进行传输，进而保证不同专业间协同工作的效率。

4.4　钢结构建模

在建筑工程不断向着大跨度、大空间发展的趋势之下，钢结构的应用范围也随之越来越广，而BIM技术的应用则能进一步保证这一结构在建筑工程中能有效的发挥自身作用，并在此基础上确保这种结构应用的安全性。钢结构是通过梁柱连接来实现的，而不同的连接方式在结构上体现出的特性也有所不同，这样的特点也进一步的为建筑钢结构的设计增加了难度。在实际的工作过程中，BIM技术可以通过对钢结构梁高度的计算来针对性的对所有连接件进行设计，并进行参数化处理。对于参数的调整，设计人员可以借助BIM技术的参数共享功能来完成对钢结构中螺栓等连接件数量和间距的控制。